Dispositif à détente élastique ayant tendance à se maintenir dans une position fermée
et/ou dans une position ouverte et un procédé de fabrication d'un tel dispositif
La présente invention a pour objet un dispositif à détente élastique ayant tendance à se maintenir dans une position fermée etlou dans une position ouverte, caractérisé en ce qu'il comprend un premier élément de charnière, un second élément de charnière pivoté contre le premier élément autour d'un premier axe de pivotement, une liaison élastique reliée à l'une de ses extrémités au premier élément de charnière, dont elle fait partie intégrante, suivant un second axe de pivotement et pivotée à son autre extrémité contre le second élément de charnière suivant un troisième axe de pivotement, la liaison élastique ayant tendance à maintenir élastiquement ses deux extrémités séparées par un espacement donné,
le second et le troisième axe de pivotement étant séparés par une distance invariable du premier axe de pivotement, le dispositif ayant une position dans laquelle la tension dans la liaison élastique a une valeur minimum et où il est au repos; et un faible écart à partir de cette position augmentant la tension dans la liaison élastique et tendant à ramener le dispositif dans ladite position.
Selon un premier exemple de réalisation de l'invention, les deux éléments de charnière peuvent pivoter l'un par rapport à l'autre et l'élément de sollicitation est destiné à être soumis à une compression. L'élément de sollicitation peut pivoter par rapport à l'un des éléments de charnière, mais il fait partie intégrante de l'autre élément de charnière. Cela permet que l'élément de charnière dont est solidaire l'élément de sollicitation soit moulé en tant qu'ensemble unique destiné à être utilisé avec un élément rigide choisi dans une variété d'éléments rigides et constituant l'autre élément de charnière.
Selon un second exemple de réalisation de l'invention, les deux éléments de charnière font partie intégrante l'un de l'autre par l'intermédiaire d'un voile constituant l'axe de pivotement autour de laquelle les éléments de charnière sont articulés, et l'élément de sollicitation fait partie intégrante de l'un des éléments de charnière par l'intermédiaire d'un voile constituant un second axe de pivotement, et il fait partie intégrante de l'autre élément de charnière en un point constituant un troisième axe de pivotement, l'élément de sollicitation étant destiné à être soumis à une compression. Avec cette disposition, la compression sur l'élément de sollicitation tend à pousser les deux éléments de charnière à l'écart l'un de l'autre quand le dispositif est articulé.
Cette caractéristique est particulièrement avantageuse du fait qu'elle met sous tension le voile qui relie les deux éléments de charnière et évite ainsi le risque de cisaillement qui accompagne la compression dans le voile.
Conformément à un troisième exemple de réalisation de l'invention, il est prévu un dispositif à détente élastique en une seule pièce, dans lequel l'élément de sollicitation est soumis à une extension, les deux éléments de charnière étant réunis par l'intermédiaire d'un voile faisant partie de ces éléments et constituant l'axe de pivotement autour de laquelle s'articulent les éléments. Les extrémités opposées de l'élément de sollicitation font partie intégrante des deux éléments de charnière par l'intermédiaire de voiles constituant d'autres lignes de pivotement qui sont espacées de la première.
L'invention fournit en outre un procédé pour la fabrication par extrusion d'un dispositif à détente élastique dans lequel l'élément de sollicitation est soumis à une extension.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Sur ces dessins:
la fig. 1 représente une vue en perspective d'une première réalisation de l'invention;
la fig. 2 est une coupe faite suivant la ligne 2-2 de la fig. 1;
la fig. 3 est une vue en coupe du dispositif représenté sur la fig. 2, un élément de charnière étant placé dans une position intermédiaire par rapport à l'autre élément de charnière;
la fig. 4 est une vue en coupe du dispositif représenté sur les fig. 2 et 3, les éléments de charnière étant l'un contre l'autre en position fermée;
la fig. 5 est une vue en perspective d'une seconde réalisation de l'invention;
la fig. 6 est une coupe faite suivant la ligne 6-6 de la fig. 5;
la fig. 7 est une coupe du dispositif représenté sur la fig. 5, les éléments de charnière étant fermés l'un contre l'autre;
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les fig. 8 et 9 montrent deux variantes de la seconde réalisation de l'invention;
la fig. 10 est une vue en perspective d'une troisième réalisation de l'invention;
la fig. 11 est une vue de front de la réalisation représentée sur la fig. 10;
la fig. 12 est une vue en élévation d'une forme extrudée de la troisième réalisation de l'invention;
la fig. 13 est une vue en coupe transversale de la troisième réalisation, extrudée, représentée sur la fig. 12;
la fig. 14 est une vue analogue à la fig. 13, qui montre les deux éléments de charnière dans une position angulaire intermédiaire;
la fig. 15 est une vue analogue aux fig. 13 et 14, qui montre les deux éléments de charnière fermés l'un contre l'autre;
la fig. 16 est une vue en perspective d'une forme spéciale de la première réalisation de l'invention;
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la fig. 17 est une vue en perspective d'une variante montrant les deux parties de l'élément de charnière en deux pièces espacées l'une de l'autre;
la fig. 18 est une coupe longitudinale verticale de la réalisation représentée sur la fig. 17, les deux parties de l'élément de charnière en deux pièces étant appliquées l'une contre l'autre;
la fig. 19 est une vue analogue à la fig. 18 qui montre l'élément de charnière de verrouillage à son point d'équilibre sur le point d'être poussé vers sa position de verrouillage à genouillère excentrée;
la fig. 20 est une vue analogue aux fig. 18 et 19, qui montre l'élément de charnière de verrouillage dans sa position verrouillée;
la fig. 21 est une vue en élévation d'une autre variante dans laquelle l'élément de sollicitation est arqué afin d'augmenter son aptitude à l'extension;
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la fig. 22 est une vue en perspective de la variante représentée sur la fig. 21.
La fig. 1 représente une charnière 10 qui comprend d'une manière générale un premier élément 11 et un second élément 12. Le premier élément 11 a deux bras parallèles 14 qui s'étendent vers la gauche à partir de l'élément et qui en sont solidaires. Le second élément 12 a deux appendices 16 qui font saillie vers la droite et qui en sont solidaires. Chacun des bras 14 porte un goujon de pivotement 17 (on n'en voit qu'un sur la fig. 1) autour duquel les bras 14 peuvent pivoter par rapport aux appendices 16. Par conséquent, le second élément 12 de charnière est articulé par rapport au premier élément 11 de charnière autour d'un premier axe de pivotement ou ligne de charnière 18 qui constitue l'axe commun déterminé par les goujons 17.
Le premier élément 11 de charnière a une patte de liaison élastique 20 qui est solidaire de cet élément, qui se trouve entre les bras 14 et qui s'étend vers la gauche, vers le second élément de charnière 12. Il y a lieu de remarquer que la ligne 22 suivant laquelle la patte de liaison élastique 20 se raccorde à l'élément de charnière 11 est espacée de la première ligne de charnière 18.
La patte de liaison élastique 20 comporte à son extrémité de gauche un goujon 24 qui passe à travers elle et dont les extrémités passent à travers les appendices 16 à un endroit qui est espacé de la première ligne de charnière 18. L'axe de goujon 24 constitue un second axe de pivotement ou ligne de charnière 26. Il est essentiel que la première ligne de charnière 18 et la seconde ligne de charnière 26 soient espacées rigidement l'une de l'autre.
Sur la fig. 2, on peut voir que l'extrémité de droite de la patte de liaison 20 fait partie intégrante du premier élément 11 de charnière du fait que l'épaisseur de cette patte ne diminue pas pour former un voile flexible à l'endroit où elle se raccorde à l'élément de charnière 11. A titre de comparaison, les fig. 8 et 9 montrent que la patte de liaison fait partie intégrante de l'élément de charnière en raison du voile flexible qui les relie.
Sur la fig. 2, on a supposé que la position des éléments de charnière 11 et 12 représentée est la position normale ouverte a au repos. pour la charnière, les éléments de charnière étant disposés à 1800 l'un par rapport à l'autre. Dans cette position, la patte de liaison 20 est soumise à l'effort de cintrage par compression le plus petit qu'elle ait à subir dans l'une quelconque des positions intermédiaires entre celle de la fig. 2 et celle de la fig. 4. Si le premier élément de charnière 11 est formé à l'origine avec sa patte de liaison parallèle aux bras 14, une certaine contrainte de cintrage sera introduite dans la patte de liaison 20 quand on l'élèvera et qu'on la fera pivoter vers les appendices 16 le long de la seconde ligne de charnière 26.
Selon une variante, le premier élément 11 de charnière peut être formé de telle sorte que la patte de liaison élastique 20 ait déjà la configuration légèrement incurvée représentée sur la fig. 2. Il y a lieu de remarquer que les bras 14 et l'élément 11 de charnière sont beaucoup plus épais dans le sens vertical que la patte de liaison 20. Le but de la différence relative dans les épaisseurs est de faire de la patte de liaison 20 un élément relativement élastique ou pouvant être courbé, en comparaison de l'élément de charnière 11 et des bras 14, plus rigides, et cela bien que l'élément de charnière 11, les bras 14 et la patte de liaison 20 soient tous en une même matière.
Lorsque le premier élément de charnière 11 commence à pivoter dans le sens inverse du sens des aiguilles d'une montre par rapport au second élément de charnière 12, il est bien évident qu'en raison de l'espacement entre les lignes de charnière 18 et 26, les extrémités de la patte de liaison élastique 20 sont poussées l'une vers l'autre pour mettre la patte en compression, et le résultat est une compression qui courbe la patte de liaison 20.
La fig. 3 montre la courbure de la patte de liaison 20 quand cette courbure a sa valeur maximale, ce qui se produit quand les traces des lignes de charnière 18 et 26 et le point 28 sont sur une même droite, le point 28 pouvant être considéré comme point approximatif de liaison entre la patte de liaison élastique 20 et le premier élément de charnière 11. La géométrie du système est telle que les deux extrémités de la patte élastique 20 sont les plus voisines quand le point 28 est dans l'alignement des traces des lignes de charnière 18 et 26. La valeur du raccourcissement de la distance rectiligne entre les extrémités de la patte de liaison est représentée en D sur la fig. 3.
Lorsque le premier élément de charnière 11 se déplace vers la gauche dans le sens inverse des aiguilles d'une montre au-delà de sa position suivant la fig. 3, la patte de liaison élastique 20 commence à se redresser mais elle n'est pas encore complètement libérée de toute contrainte de cintrage de compression quand les éléments de charnière 11 et 12 se sont fermés l'un sur l'autre. La raison en est le fait que la ligne de charnière 26 est légèrement à gauche de la ligne de charnière 18. Des explications au sujet de cette charge résiduelle intentionnelle de ressort de compression seront données dans des paragraphes ultérieurs.
On remarquera sur la fig. 2 que du fait que la ligne de charnière 26 est espacée vers le haut de la ligne de charnière 18, dès que l'élément de charnière 11 commence à pivoter dans le sens inverse des aiguilles d'une montre au-dessus de la ligne de charnière 18 et comprime la patte de liaison élastique 20, cette patte exerce sur le premier élément de charnière 11 une force qui tend à le ramener vers la position de la fig. 2.
Le couple
T qui tend à ramener le premier élément de charnière 11 dans sa position suivant la fig. 2 est donné par la relation:
T=FL(sin °)) dans laquelle L est la distance entre la ligne de charnière 18 et le point 28, F est la force de compression exercée sur la patte de liaison élastique 20 et 0 est l'angle dans le plan vertical sous-tendu au point 28 par les lignes de charnière 18 et 26 (voir fig. 2).
On remarquera que lorsque le premier élément de charnière 11 a atteint sa position suivant la fig. 3, dans laquelle le point 28 est dans l'alignement des points 28 et 16, l'angle ° est égal à zéro et le couple de rétablissement T est pareillement égal à zéro. Par conséquent, quand la charnière est dans sa position suivant la fig. 3, elle est dans un état d'équilibre instable. Lorsque le premier élément de charnière 11 se déplace au-delà de sa position suivant la fig. 3 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, l'angle °) augmente jusqu'à une valeur finie, ce qui a pour effet un couple dans le sens inverse des aiguilles d'une montre qui est donné, lui aussi, par l'expression ci-dessus.
Du fait que la patte de liaison élastique 20 est encore soumise, dans sa position suivant la fig. 4, à une certaine compression, les éléments de charnière 11 et 12, dans leur position suivant la fig. 4, sont poussés l'un vers l'autre.
On remarquera que le second élément de charnière 12 n'a pas besoin d'avoir la forme exacte représentée, étant donné que son unique fonction est de fournir des portions de connexion pour les goujons de pivotement 17 et 24.
Sur la fig. 5, on peut voir qu'une charnière, désignée dans son ensemble par le repère 30, comprend un premier élément 31 et un second élément 32. Le premier élément 31 a deux bras 33 qui s'étendent vers le second élément 32 et chacun des bras 33 est solidaire, à son extrémité de gauche, du second élément 32 par l'intermédiaire d'un voile 34 dont la partie centrale mince détermine une première ligne de charnière 36. Le second élément 32 présente, entre les deux voiles 34, un prolongement rigide 38 vertical dont la partie supérieure est solidaire, par l'intermédiaire d'un voile 40, de l'extrémité de gauche d'une patte de liaison élastique 42 dont l'extrémité de droite est rigidement solidaire du premier élément de charnière 31, ainsi qu'on peut le voir en particulier sur la fig. 6.
Le voile 40 détermine une seconde ligne de charnière 44, et le point 45 est le point approximatif de liaison entre la patte 42 et l'élément 31. Pour le couple d'ouverture ou de fermeture T, l'expression donnée pour la première réalisation suivant les fig. 1 à 4 est encore valable. La seconde réalisation de la charnière n'a pas été représentée dans une position analogue à celle que l'on voit sur la fig. 3, étant donné que la configuration et les considérations géométriques seraient les mêmes.
La fig. 7 montre la seconde réalisation dans une position correspondant à celle qui est représentée sur la fig. 4 pour la première réalisation, et l'on remarquera de nouveau que du fait que la seconde ligne de charnière 44 est placée légèrement à gauche de la première ligne de charnière 36, la patte de liaison élastique 42 se trouve encore sous une certaine compression dans sa position suivant la fig. 7, et que par conséquent il y a une force qui tend à pousser les éléments 31 et 32 l'un vers l'autre dans la position suivant la fig. 7.
On remarquera que dans la seconde réalisation, l'action de la patte de liaison élastique 42 est à tous moments de placer le voile 34 sous tension. Cela est un avantage parce que si le voile 34 travaillait à la compression, il y aurait avec des flexions répétées, un risque de chevauchement et de cisaillement.
Les fig. 8 et 9 montrent d'autres formes de la patte de liaison élastique 42. Sur la fig. 8, la patte 42 est légèrement incurvée et sa concavité est tournée vers le haut dans sa position sans contrainte. Il y a un voile 50 à l'extrémité de droite de la patte et un voile 51 à son extrémité de gauche, à l'endroit où la patte 42 se réunit à la saillie 38. La fig. 9 est une vue analogue à la fig. 8, à cette différence près que la patte de liaison élastique a sa convexité tournée vers le haut quand elle se trouve dans un état sans contrainte. De nouveau, il y a un voile 50 à l'extrémité de droite de la patte 42 et un voile 51 à son extrémité de gauche.
Dans la discussion qui va suivre, on considérera les charnières représentées sur les fig. 1 à 9 comme ayant trois lignes de pliage parallèles : la ligne A, représentant les lignes 18 et 36; la ligne B, représentant les lignes 28 et 45 : et la ligne C, représentant les lignes 26 et 44. Les lettres A, B et C sont indiquées sur les fig. 2 et 6. Pour les fins de cette description, les lignes de pliage A et B sont placées dans le même plan initial horizontal.
Ainsi qu'on l'a fait remarquer antérieurement, la position de la ligne de pliage C à la gauche de la ligne de pliage A a pour résultat de placer une contrainte de compression résiduelle dans la patte de liaison élastique quand la charnière est dans sa position fermée, du fait qu'une interférence mécanique entre le premier élément de charnière et le second empêche le premier élément de charnière de tourner vers l'autre emplacement où la contrainte de compression est complètement supprimée. Il en résulte l'avantage évident d'une force de fermeture avec serrage entre les éléments de charnière. Les fig. 4 et 7 illustrent cet état de rotation, mécaniquement arrêté lorsque s'est effectué un déplacement de 1800 du premier élément de charnière.
On se rend compte en outre que lorsque la ligne de pliage C est déplacée angulairement dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, alors que les lignes de pliage
A et B se trouvent encore dans le même plan horizontal, on arrive à une configuration dans laquelle le premier élément de charnière atteint la fermeture (interférence mécanique) précisément au moment où les points A, B et C sont en alignement (angle ° = zéro). Cette configuration sera déterminée par les positions angulaires ini- tiales des éléments de charnière et par la position de la ligne de pliage C.
Ces conditions définissent une charnière à compression toujours ouverte . Un autre moyen d'exprimer cet état de choses est de dire que le premier élément de charnière, en raison d'une interférence mécanique ne va jamais au-delà d'une position d'équilibre instable.
Une autre analyse des relations de position des lignes de pliage considérées par l'invention montre que lorsque la ligne de pliage C se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre et passe vers la droite de la verticale de la ligne de pliage A, il est possible de choisir des valeurs spécifiques de trajet angulaire entre 00 et 1800 pour le premier élément de charnière. En outre, lorsque la ligne de pliage C se déplace dans le sens contraire au sens des aiguilles d'une montre vers la gauche par rapport à la verticale de la ligne de pliage A, un déplacement angulaire non arrêté du premier élément de charnière sera supérieur à 1800 et l'on pourra choisir des valeurs spécifiques comprises entre 1800 et 3600.
Un déplacement angulaire non arrêté est une situation hypothétique dans laquelle il ne se produit aucune interférence mécanique entre les deux éléments de charnière. On remarquera que la ligne de pliage C est toujours placée sur la bissectrice de l'angle définissant le trajet non arrêté du premier élément de charnière. En supposant que soient connus le moment d'inertie et le module d'élasticité de la patte de liaison, on peut calculer la force élastique.
On remarquera que lorsque la charnière est fabriquée avec des éléments entre lesquels existe une relation angulaire déterminée et que la rotation du premier élément de charnière est destinée à appliquer les deux éléments l'un contre l'autre, il est possible de prévoir qu'une force de fermeture prédéterminée soit exercée par le bras de connexion, en choisissant pour ce dernier une matière et des dimensions appropriées. En outre, quand les éléments de charnière sont formés avec une relation angulaire déterminée et que la rotation du premier élément de charnière l'amène d'une partie seulement de la relation angulaire initiale avant qu'il n'atteigne une position au repos , on peut faire une détermination de cette seconde position au repos .
Ceux qui sont versés dans la technique reconnaîtront que dans le cas où deux éléments de charnière sont formés avec une relation angulaire inférieure à 300 environ ou supérieure à 3300 environ, on rencontre des complexités pour ce qui concerne la réalisation avec voile.
En outre, une relation angulaire initiale s'approchant de zéro à la limite n'a qu'une valeur faible sinon nulle pour ce qui concerne les buts de l'invention.
Sur les fig. 10 et li on a représenté une forme de troisième réalisation dans laquelle la pièce de liaison est destinée à être soumise à une expansion entre ses deux extrémités. La charnière représentée sur les fig. 10 et 11 est destinée à être utilisée avec un isolant pour tuyau, que l'on peut se procurer habituellement sous la forme de deux parties semi-cylindriques destinées à être serrées simultanément autour du tuyau. Quelquefois, les deux parties de l'isolant sont reliées le long d'un bord par une peau extérieure formant pont entre les parties de telle manière que ces parties peuvent pivoter autour de ce bord. Dans d'autres cas, les deux parties sont fabriquées séparément, sans qu'il y ait entre elles une connexion ou une charnière quelconque.
Le dispositif à charnière représenté sur les fig. 10 et 11 est destiné à être introduit dans une extrémité d'une longueur d'isolant fendu, les deux dents 52 et 53 étant introduites dans une partie de l'isolant et les deux dents 54 et 55 étant introduites dans l'autre partie de l'isolant. Les dents 52 et 53 font saillie à partir d'un premier élément de charnière 57 dont elles sont solidaires et les dents 54 et 55 font saillie à partir d'un second élément de charnière 58 dont elles sont solidaires. Ainsi qu'on peut le voir mieux sur la fig. 11, les deux éléments de charnière 57 et 58 sont solidaires l'un de l'autre par l'intermédiaire d'un voile flexible 60 qui est considéré comme constituant une première ligne de charnière.
Les deux éléments de charnière 57 et 58 sont moulés avec une section droite en forme de T, qui est destinée à leur conférer de la rigidité. Les dents 52 à 55 sont légèrement effilées et pointues, de manière à pouvoir être introduites facilement dans la matière isolante, qui est habituellement soit de la fibre de verre, soit une matière plastique cellulaire. Une liaison 62 de forme circulaire est reliée à une extrémité à l'élément de charnière 57 dont elle est solidaire par un voile 64 constituant une seconde ligne de charnière, et elle est reliée à son autre extrémité au second élément de charnière 58 par l'intermédiaire d'un autre voile 66 dont elle est solidaire et qui constitue une troisième ligne de charnière. La liaison 62 a, comme le montre la fig. 10, une section droite de forme grossièrement triangulaire, bien que cette forme triangulaire ne soit pas essentielle.
La position de la charnière de la fig. 10 par rapport à l'isolant fendu du tuyau avec lequel elle est utilisée est représentée sur la fig. 11, sur laquelle on a représenté l'isolant du tuyau en pointillés. La charnière est placée de telle manière que le voile 60 soit contigu à l'intersection de la périphérie extérieure 67 de l'isolant du tuyau avec la ligne 68 fournie par la fente de l'isolant, c'està-dire se trouvant entre les deux parties 69 et 70 de ce dernier. Les dents 52 à 55 sont disposées symétriquement par rapport à la ligne 68 et elles sont introduites dans la matière isolante. La charnière fait par conséquent office de charnière entre les deux parties 69 et 70 qui s'articulent autour du voile 60, tandis que la liaison 62 sert de raccord tendant à maintenir les deux parties 69 et 70 dans leur position fermée (celle qui est représentée en pointillés sur la fig. 11).
Si l'on désire qu'il s'exerce une force de fermeture positive sur les parties 69 et 70 quand elles sont en position fermée, on écarte les éléments de charnière 57 et 58 dans une certaine mesure avant d'introduire dans l'isolant les dents 52 à 55, d'une manière telle que la distance rectiligne entre les dents 52 et 55 soit plus grande que la distance entre ces dents dans l'état exempt de contrainte.
Si les deux parties 69 et 70 de l'isolant du tuyau avec la charnière munie de dents de la fig. 10 introduite dans une extrémité de l'isolant suivant la description ci-dessus, devaient maintenant être progressivement écartées en s'articulant autour du voile 60, la liaison 62 serait déployée élastiquement et chercherait à pousser les deux parties en les ramenant l'une vers l'autre. Mais si les deux parties 69 et 70 étaient écartées suffisamment pour que les dents 52, 53, 54 et 55 soient amenées en ligne, la force exercée par la liaison 62 ne pousserait plus les parties 69 et 70 l'une vers l'autre, étant donné que la charnière serait dans un état d'équilibre instable.
Si les parties 69 et 70 étaient épanouies au-delà de la position dans laquelle il se produit un équilibre instable, la liaison 62 pousserait les parties 69 et 70 vers une position ouverte.
Par conséquent si l'on applique une charnière du type représenté sur la fig. 10 à l'extrémité d'un tronçon d'iso lant fendu pour tuyau (ou de deux tronçons, un à chaque extrémité) le tronçon d'isolant fendu aura une position dans laquelle il sera maintenu fermé et une position dans laquelle il sera maintenu ouvert .
La fig. 13 montre, en coupe transversale, une forme extrudée de la troisième réalisation. La section droite de la pièce extrudée représentée dans son ensemble en 72 se compose de deux parties opposées 73 et 74 réunies par une partie 75 relativement mince qui constitue un premier voile de la pièce extrudée. Une partie incurvée 76 est réunie aux deux parties opposées 73 et 74 en des points qui sont espacés du premier voile 75. La partie incurvée 76 est réunie à la partie 73 par l'intermédiaire d'une partie mince 78 qui constitue un second voile dans la pièce extrudée et elle est réunie à la partie 74 par l'intermédiaire d'une partie mince 80 qui constitue un troisième voile dans la pièce extrudée. La partie incurvée 76 se trouve d'un côté de la ligne hypothétique 81 qui relie le second voile 78 au troisième voile 80.
Le premier voile 75 se trouve de l'autre côté de la ligne hypothétique 81 et il est espacé de cette dernière. Les caractéristiques décrites ci-dessus sont essentielles pour une charnière extrudée à détente élastique, pouvant être maintenue ouverte et pouvant être maintenue fermée, dans laquelle la pièce de liaison est soumise à une extension.
Ainsi qu'on peut le voir, la partie incurvée 76 présente une courbure circulaire, bien que cela ne soit pas essentiel. Ce qui est essentiel, c'est que la longueur redressée de la partie incurvée 76 soit au moins aussi grande que la somme des distances rectilignes entre le premier voile 75 et le second voile 78, augmentée de la distance rectiligne entre le premier voile 75 et le troisième voile 80.
Autrement, la charnière ne serait pas une charnière à détente élastique du fait que la partie incurvée 76 serait incapable de se dilater d'une manière suffisante pour permettre que le premier voile 75, le second voile 78 et le troisième voile 80 prennent des positions alignées. Il est bien évident que cette position d'alignement constitue l'état d'équilibre instable pour la charnière, sans lequel la charnière ne serait capable que de maintenir une seule position. La longueur redressée de la partie incurvée 76 est comprise quelque part entre la longueur de l'arc intérieur 82 et la longueur de l'arc extérieur 83.
Les fig. 14 et 15 montrent la charnière extrudée. respectivement, dans une position intermédiaire et dans une position fermée dans laquelle les parties 73 et 74 sont fermées l'une contre l'autre. On remarquera que sur la fig. 14, la partie incurvée 76 est dilatée d'une manière telle qu'elle présente un rayon de courbure plus grand que le rayon de courbure qu'elle a, soit sur la fig. 13, soit sur la fig. 15.
Chacune des parties opposées 73 et 74 est munie d'une fente 84 qui est capable de recevoir et de serrer un élément approprié en forme de plaque, les deux éléments en forme de plaque ainsi serrés étant articulés entre eux élastiquement par la charnière autour du voile 75.
Le procédé consiste à extruder une bande en une matière rigide mais élastique telle que le polypropylène, cette bande extrudée ayant une section droite qui satisfait aux critères énoncés ci-dessus, et à couper la bande extrudée transversalement pour en obtenir une partie.
La fig. 16 montre une forme spéciale de la première réalisation. On n'a représenté que le premier élément de charnière 86. Cet élément a deux bras espacés 87 qui supportent à leurs extrémités des axes de pivotement 88 faisant saillie vers l'extérieur. Entre les bras 87, il y a une patte de liaison 90 qui possède à son extrémité deux goujons 91 en ligne. La patte de liaison 90 est plus mince que les bras 87 de telle sorte qu'elle est élastique, si on la compare aux bras 87. L'élément de charnière 86 est destiné à être relié de manière à pouvoir pivoter à un autre élément de charnière rigide (non représenté) par l'intermédiaire des goujons de pivotement 88 dont l'axe géométrique commun constitue la première ligne de pliage A.
La patte de liaison 90 est destinée aussi à être reliée pour pivoter à l'autre élément de charnière rigide par l'intermédiaire des goujons de pivotement 91 dont l'axe géométrique commun constitue la troisième ligne de pliage C. La ligne B, sur la fig. 16, représente le point d'attache entre la patte de liaison 90 et l'élément 86 de charnière et elle est considérée comme étant la seconde ligne de pliage de la charnière. Dans la position au repos , les lignes A, B et C sont dans le même plan, la ligne A se trouvant entre la ligne B et la ligne C. Cette disposition fournit une configuration de charnière à 3600, dans laquelle la patte de liaison 90 commence à être soumise à une compression dès que l'élément de charnière 86 commence à pivoter par rapport à l'autre élément de charnière, quel que soit le sens du pivotement.
On remarquera que cette configuration de charnière a seulement une position au repos et que la position d'équilibre instable se produit à 1800 de la position au repos .
Sur la fig. 17, la première variante comprend un premier élément 94, un élément de sollicitation fendu, constitué par deux parties 95a et 95b, et un second élément fendu constitué par une première partie 96 et par une seconde partie 98. Dans une application, les parties 96 et 98 constituent respectivement les deux extrémités libres d'une bague d'obturation fendue destinée à fermer la périphérie de bobines de ruban contre l'entrée de la poussière et d'autres matières étrangères. Ces bagues d'obturation et les bobines de ruban avec lesquelles elles sont utilisées sont employées dans une large mesure dans le domaine du traitement de données.
Par conséquent, bien que la description qui va suivre suppose que les pièces 96 et 98 sont des objets distincts, séparés, cela n'exclut pas une disposition dans laquelle les deux pièces seraient reliées à distance comme dans la bague d'obturation circulaire du type ci-dessus.
On considérera maintenant particulièrement la pièce 96, qui comprend une partie de base 100 et une partie 102 qui la surmonte. La partie de base 100 est un élément allongé, plat, en forme de bande, ayant deux rainures parallèles 104 qui sont destinées à recevoir les périphéries de deux plaques circulaires constituant une bobine de ruban (non représentée). La partie 102 surmontant la partie 100 peut, ou bien faire partie intégrante de la partie de base 100, ou bien être fixée à cette dernière par un autre moyen classique, par exemple par collage, par soudage ou par fixation mécanique. La partie 102 est constituée essentiellement par un élément 105 en forme de bloc auquel les parties 95a et 95b de l'élément de sollicitation sont reliées le long de voiles 106 faisant partie intégrante du bloc et disposés suivant une même droite.
Ainsi qu'il apparaît de manière évidente sur la fig. 17, les deux parties 95a et 95b de l'élément de sollicitation sont espacées, et l'élément 105 en forme de bloc présente, entre les parties 95a et 95b une rainure 108 dont on va expliquer le rôle incessamment.
La pièce 98 comprend une partie de base 110 dont la section droite est identique à celle de la partie de base 100 de la pièce 96. La partie de base 110 est surmontée par un élément de verrouillage 112. De nouveau, l'élé- ment de verrouillage 112 peut ou bien faire partie intégrante de la partie de base 110 ou bien être fixé à cette dernière au moyen de colle, par soudage ou par un moyen mécanique. L'élément de verrouillage 112 comprend une partie inférieure 114 et une partie supérieure 116. La largeur de l'élément supérieur 116 est inférieure à la distance latérale entre les parties 95a et 95b de l'élément de sollicitation, de telle sorte que les parties 95a et 95b peuvent se trouver de part et d'autre de la partie supérieure 116. La partie 116 limite une rainure 117, qui s'ouvre à l'opposé de la pièce 96.
Il est prévu, faisant partie intégrante de la partie 116, une saillie horizontale 118 qui est destinée à assurer un engagement complémentaire dans la rainure 108.
On remarquera que si, dans la réalisation représentée, les parties de base 100 et 110 ont des sections droites identiques, cela est dû purement et simplement à son application particulière aux deux extrémités libres d'un anneau d'obturation fendu. Naturellement, les parties de base 100 et 110 pourraient être remplacées par d'autres éléments contigus.
Le premier élément 94 a une languette 120 qui s'étend à partir dudit élément entre les parties 95a et 95b de l'élément de sollicitation.
Les fig. 18 à 20 montrent les stades successifs du fonctionnement du verrouillage des deux pièces 96 et 98 entre elles. La fig. 18 montre les deux parties de base 100 et 110 en position de contiguité l'une avec l'autre, la protubérance 118 étant logée dans la rainure 108. Après que cet engagement de parties complémentaires s'est produit, il est possible de faire pivoter le premier élément 94 vers le bas de telle sorte que l'extrémité 121 de la languette 120 faisant saillie à partir de l'élément 94 puisse se loger à l'intérieur de la rainure 117 pour créer un axe de pivotement entre le premier élément 94 et la partie 98 du second élément. On considère que les deux parties 96 et 98 du second élément peuvent être prises en tant qu'élément unique quand elles sont dans les positions de contiguité représentées sur les fig. 18 à 20.
Par conséquent, il est admissible de parler d'une relation de charnière entre le premier élément 94 et le second élément (parties 96 et 98), quand la languette est logée dans la rainure 117.
La fig. 19 montre le premier élément 94 après qu'on l'a fait tourner dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'au point d'équilibre instable, ce qui se produit quand les points 123 et 124, représentant les axes de pivotement le long desquels l'élément de sollicitation 95 est fixé, respectivement, à la partie 102 surmontant la partie 100 et au premier élément 94, sont en ligne avec le point 126, ce dernier représentant la ligne suivant laquelle la languette 120 porte contre la surface de la rainure 117, définissant ainsi un axe instantané de rotation du premier élément 94 par rapport au second élément qui comprend, comme on l'a indiqué plus haut, les parties 96 et 98.
La conception des parties de sollicitation 95a et 95b est telle qu'elles se trouvent dans un état de traction longitudinale dans la position de genouillère d'équilibre instable représentée sur la fig. 19. Bien que l'étirage réel dans les parties de sollicitation 95a et 95b soit minime, la connexion par voile entre les parties de sollicitation 95a et 95b et la partie 102 surmonte la partie 100 d'une part et le premier élément 94, d'autre part, s'étire ou se déforme à un plus grand degré. Il est important, naturellement, de concevoir les parties de sollicitation 95a et 95b de telle manière que les voiles mentionnés ci-dessus ne soient pas étirés jusqu'à la rupture.
Une rotation supplémentaire de l'élément 94, dans le sens des aiguilles d'une montre, par rapport à l'élément composite comprenant les parties 96 et 98 amène le premier élément 94 jusqu'à la position suivant la fig. 20, dans laquelle la ligne hypothétique reliant les points 123 et 124 a franchi le point 126. n est évident que, dans la position de la fig. 20, l'effort dans les parties de sollicitation 95a et 95b est inférieur à l'effort dans la position suivant la fig. 19 et cette situation donne l'assurance que le premier élément 94 demeurera poussé vers la position de la fig. 20. Par conséquent, la traction résiduelle dans les parties de sollicitation 95a et 95b maintiendra les deux parties 96 et 98 dans une relation serrée de contiguïté.
On a représenté sur les fig. 21 et 22 une autre variante et l'on remarquera sur ces figures que les deux parties 130a et 130b de l'élément de sollicitation 130 sont incurvées dans le plan vertical. Les autres éléments sont semblables à ceux des fig. 17 à 20 et comprennent un premier élément 131; un second élément constitué par une première partie 133 et par une seconde partie 134, la partie 134 étant fixée à une partie 136 rainurée qui a une première rainure 137 dans laquelle l'extrémité arrondie 138 de la première partie 133 est destinée à être logée, et une seconde rainure 140 dans laquelle la languette 142 du premier élément 131 est destinée à être reçue.
On remarquera que les parties de sollicitation 130a et 130b, incurvées, sont capables d'absorber sous tension une flexion plus grande que celle que peuvent absorber les parties de sollicitation 95a et 95b, droites, des fig. 17 à 20.
Pour cette raison, les critères concernant les dimensions dans la variante représentée sur les fig. 21 et 22 ne sont pas aussi critiques.
Dans la variante représentée sur les fig. 17 à 20, l'axe géométrique de pivotement désigné par le point 126 est analogue à la charnière représentée par le voile 75 sur la fig. 13, l'axe géométrique de pivotement, désigné par le point 124 est analogue à la charnière représentée par le voile 78 sur la fig. 13, et l'axe géométrique de pivotement, désigné par le point 123, est analogue à la charnière représentée par le voile 80 sur la fig. 13.
Il est bien évident que les mêmes considérations d'action de genouillère sont valables pour la seconde variante représentée sur les fig. 21 et 22, comme elles le sont pour la première variante représentée sur les fig.
17 à 20. n n'a pas été considéré comme nécessaire de montrer les axes de pivotement dans la seconde variante.
n y a lieu de remarquer que cette dernière variante se prête aux techniques de moulage intégral, de telle sorte que l'élément 112 pourrait venir de moulage avec la seconde partie 98 et que le premier élément 94, les parties de sollicitation 95a et 95b et la partie 102, surmontant la partie 100, pourraient être formées toutes intégralement avec la première partie 96.
Dans le présent mémoire, l'expression articulé par une charnière est destinée à s'appliquer à la fois à un voile de charnière faisant partie intégrante de la pièce et à une charnière utilisant un goujon de pivotement. L'expression relié par pivot, doit être interprétée comme s'appliquant seulement aux dispositions dans lesquelles il est fait usage d'une certaine sorte de goujon de pivotement. L'expression cor relié par pivot ne s'applique pas à une charnière à voile faisant partie intégrante de l'en semble de charnière. L'expression partie intégrante par articulation s'applique à la connexion par voile flexible qui est représentée sur les fig. 8 et 9 entre la liaison 42 et les deux éléments de charnière.
L'expression partie intégrante rigidement s'applique à la connexion non flexible qui est représentée sur la fig. 2 entre la liaison élastique 20 et le premier élément de charnière 11.
REVENDICATION I
Dispositif à détente élastique ayant tendance à se maintenir dans une position fermée et/ou dans une position ouverte, caractérisé en ce qu'il comprend un premier élément de charnière (11, 31, 73, 86, 100), un second élément de charnière (12, 32, 74, 97) pivoté contre le premier élément autour d'un premier axe de pivotement (18, 36, 75, A), une liaison élastique (20, 42, 76, 90, 95a, 95b) reliée à l'une de ses extrémités au premier élément de charnière, dont elle fait partie intégrante, suivant un second axe de pivotement (22, 45, 50, 78, B) et pivotée à son autre extrémité contre le second élément de charnière suivant un troisième axe de pivotement (26, 44, 80, C), la liaison élastique ayant tendance à maintenir élastiquement ses deux extrémités séparées par un espacement donné,
le second et le troisième axe de pivotement étant séparés par une distance invariable du premier axe de pivotement, le dispositif ayant une position dans laquelle la tension dans la liaison élastique a une valeur minimum et où il est au repos; et un faible écart à partir de cette position augmentant la tension dans la liaison élastique et tendant à ramener le dispositif dans ladite position.
SOUS-REVENDICATIONS
1. Dispositif suivant la revendication I, caractérisé en ce qu'il a une seconde position (fig. 4, 7, 15) dans laquelle la tension dans la liaison élastique a une valeur minimum et dans laquelle il est au repos, et en ce qu'un petit écart à partir de cette position augmente la tension dans la liaison élastique et tend à ramener le dispositif vers la seconde position.
2. Dispositif suivant la sous-revendication 1, caractérisé en ce que la liaison élastique est capable de subir une extension élastique entre ses deux extrémités, en ce que le dispositif est susceptible de s'articuler entre ladite première et ladite seconde position d'une manière telle que la liaison élastique soit déployée élastiquement dans des positions intermédiaires entre ces deux positions, le déploiement maximum de la liaison élastique représentant un état d'équilibre instable pour le dispositif, et en ce qu'un écart à partir de cet état, dans un sens ou dans l'autre, a pour effet que la liaison élastique pousse le dispositif davantage dans ce sens pour le ramener vers l'une des positions.
3. Dispositif suivant la sous-revendication 2, caractérisé en ce que le second et le troisième axe de pivotement sont équidistants du premier axe de pivotement.
4. Dispositif suivant la sous-revendication 2, caractérisé en ce que le premier élément de charnière fait partie intégrante du second élément de charnière par l'intermédiaire d'un voile flexible (34, 75) qui détermine le premier axe de pivotement; une extrémité de la liaison élastique fait partie intégrante du premier élément de charnière par l'intermédiaire d'un voile flexible (50, 78) qui détermine le second axe de pivotement, et l'autre extrémité de la liaison élastique fait partie intégrante du second élément de charnière par l'intermédiaire d'un voile flexible (40, 51, 80) qui détermine le troisième axe de pivotement.
5. Dispositif suivant la sous-revendication 4, caractérisé en ce que le premier élément de charnière et le second, ainsi que la liaison élastique, sont fabriqués en une matière thermoplastique.
6. Dispositif suivant la sous-revendication 5, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est du polypropylène.
7. Dispositif suivant la revendication I, caractérisé en ce que la liaison élastique est capable de subir une compression élastique - entre ses extrémités - et en ce que le dispositif est destiné à s'articuler entre la position dans laquelle la tension dans la liaison élastique a une valeur minimum et une autre position d'une manière telle que la liaison élastique soit comprimée élastiquement dans des positions comprises entre ces deux positions.
8. Dispositif suivant la sous-revendication 7, caractérisé en ce qu'entre ces deux positions, la liaison élastique passe par un état de compression maximum représentant un état d'équilibre instable pour le dispositif et en ce qu'un écart à partir de cet état, dans un sens ou dans l'autre, a pour effet que la liaison élastique pousse davantage le dispositif dans le sens en question pour le ramener dans l'une de ses positions.
9. Dispositif suivant la sous-revendication 8, caractérisé en ce que l'autre position est une position dans laquelle la tension dans la liaison élastique est sensiblement la même que lorsque le dispositif est dans sa première position.
10. Dispositif suivant la sous-revendication 8, caractérisé en ce que l'autre position est déterminée par une interférence mécanique entre le premier élément de charnière et le second, la tension dans la liaison élastique quand le dispositif est dans l'autre position étant supérieure au minimum, de sorte que la liaison élastique exerce une force de fermeture positive sur les éléments dans l'autre position.
11. Dispositif suivant la sous-revendication 7, caractérisé en ce que la - distance entre le troisième axe de pivotement et le premier est inférieure à la distance entre le second axe de pivotement et le premier.
12. Dispositif suivant la sous-revendication 10, caractérisé en ce que la distance entre le second axe de pivotement et le troisième, quand le dispositif est dans ladite première position, est plus grande que la distance entre le second axe de pivotement et le premier, en ce qu'elle est en outre plus grande que la distance entre le troisième axe de pivotement et le premier, et en ce que la distance entre le second axe de pivotement et le troisième quand le dispositif est dans son autre position est plus petite que la distance entre le second axe de pivotement et le troisième quand le dispositif est dans ladite première position.
13. Dispositif suivant la sous-revendication 7, caractérisé en ce que l'autre extrémité de la liaison élastique est reliée par pivot au second élément de charnière au troisième axe de pivotement et en ce que le second élément de charnière est relié par pivot au premier élément de charnière au premier axe de pivotement.
14. Dispositif suivant la sous-revendication 13, caractérisé en ce que la liaison élastique fait rigidement partie intégrante du premier élément de charnière au second axe de pivotement.
15. Dispositif suivant la revendication I et la sousrevendication 13, caractérisé en ce que l'une des extré
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Elastic trigger device tending to stay in a closed position
and / or in an open position and a method of manufacturing such a device
The present invention relates to an elastic trigger device having a tendency to remain in a closed position and / or in an open position, characterized in that it comprises a first hinge element, a second hinge element pivoted against the first element around of a first pivot axis, a resilient connection connected at one of its ends to the first hinge element, of which it forms an integral part, along a second pivot axis and pivoted at its other end against the next second hinge element a third pivot axis, the elastic connection tending to elastically maintain its two ends separated by a given spacing,
the second and the third pivot axis being separated by an invariable distance from the first pivot axis, the device having a position in which the tension in the elastic connection has a minimum value and where it is at rest; and a small deviation from this position increasing the tension in the elastic link and tending to return the device to said position.
According to a first exemplary embodiment of the invention, the two hinge elements can pivot relative to one another and the biasing element is intended to be subjected to compression. The biasing member can pivot relative to one of the hinge members, but is an integral part of the other hinge member. This allows the hinge member to which the biasing member is integral to be molded as a single assembly for use with one rigid member selected from a variety of rigid members and constituting the other hinge member.
According to a second embodiment of the invention, the two hinge elements form an integral part of one another by means of a web constituting the pivot axis around which the hinge elements are articulated, and the biasing element is integral with one of the hinge elements through a web constituting a second pivot axis, and it is integral with the other hinge element at a point constituting a third pivot axis, the biasing element being intended to be subjected to compression. With this arrangement, the compression on the biasing member tends to push the two hinge members away from each other when the device is hinged.
This characteristic is particularly advantageous because it puts under tension the web which connects the two hinge elements and thus avoids the risk of shearing which accompanies the compression in the web.
According to a third exemplary embodiment of the invention, there is provided a one-piece elastic detent device, in which the biasing element is subjected to an extension, the two hinge elements being joined by means of 'a veil forming part of these elements and constituting the pivot axis around which the elements are articulated. The opposing ends of the biasing element form an integral part of the two hinge elements via webs constituting further pivot lines which are spaced from the first.
The invention further provides a process for the manufacture by extrusion of an elastic detent device in which the biasing member is subjected to an extension.
The appended drawing represents, by way of example, several embodiments of the object of the invention.
On these drawings:
fig. 1 shows a perspective view of a first embodiment of the invention;
fig. 2 is a section taken along line 2-2 of FIG. 1;
fig. 3 is a sectional view of the device shown in FIG. 2, one hinge member being placed in an intermediate position with respect to the other hinge member;
fig. 4 is a sectional view of the device shown in FIGS. 2 and 3, the hinge elements being against each other in the closed position;
fig. 5 is a perspective view of a second embodiment of the invention;
fig. 6 is a section taken along line 6-6 of FIG. 5;
fig. 7 is a sectional view of the device shown in FIG. 5, the hinge elements being closed against each other;
;
figs. 8 and 9 show two variants of the second embodiment of the invention;
fig. 10 is a perspective view of a third embodiment of the invention;
fig. 11 is a front view of the embodiment shown in FIG. 10;
fig. 12 is an elevational view of an extruded form of the third embodiment of the invention;
fig. 13 is a cross-sectional view of the third embodiment, extruded, shown in FIG. 12;
fig. 14 is a view similar to FIG. 13, which shows the two hinge elements in an intermediate angular position;
fig. 15 is a view similar to FIGS. 13 and 14, which shows the two hinge elements closed against each other;
fig. 16 is a perspective view of a special form of the first embodiment of the invention;
;
fig. 17 is a perspective view of a variant showing the two parts of the two-piece hinge element spaced apart from each other;
fig. 18 is a vertical longitudinal section of the embodiment shown in FIG. 17, the two parts of the two-piece hinge element being pressed against each other;
fig. 19 is a view similar to FIG. 18 which shows the locking hinge member at its equilibrium point about to be pushed to its eccentric toggle locking position;
fig. 20 is a view similar to FIGS. 18 and 19, which shows the locking hinge element in its locked position;
fig. 21 is an elevational view of another variation in which the biasing member is arched in order to increase its expandability;
;
fig. 22 is a perspective view of the variant shown in FIG. 21.
Fig. 1 shows a hinge 10 which generally comprises a first element 11 and a second element 12. The first element 11 has two parallel arms 14 which extend to the left from the element and which are integral with it. The second element 12 has two appendages 16 which project to the right and which are integral with it. Each of the arms 14 carries a pivot pin 17 (only one is seen in Fig. 1) around which the arms 14 can pivot relative to the appendages 16. Therefore, the second hinge member 12 is articulated by relative to the first hinge element 11 about a first pivot axis or hinge line 18 which constitutes the common axis determined by the studs 17.
The first hinge element 11 has a resilient connecting tab 20 which is integral with this element, which is located between the arms 14 and which extends to the left, towards the second hinge element 12. It should be noted that that the line 22 along which the elastic link tab 20 connects to the hinge member 11 is spaced from the first hinge line 18.
The resilient link tab 20 has at its left end a stud 24 which passes through it and the ends of which pass through the appendages 16 at a location which is spaced from the first hinge line 18. The stud pin 24 constitutes a second pivot axis or hinge line 26. It is essential that the first hinge line 18 and the second hinge line 26 are rigidly spaced from each other.
In fig. 2, it can be seen that the right end of the connecting tab 20 is an integral part of the first hinge element 11 because the thickness of this tab does not decrease to form a flexible veil where it is connects to the hinge element 11. For comparison, figs. 8 and 9 show that the connecting tab is an integral part of the hinge element due to the flexible web which connects them.
In fig. 2, it has been assumed that the position of the hinge elements 11 and 12 shown is the normal open position a at rest. for the hinge, the hinge elements being arranged at 1800 relative to each other. In this position, the connecting tab 20 is subjected to the smallest compressive bending force that it has to undergo in any of the intermediate positions between that of FIG. 2 and that of FIG. 4. If the first hinge member 11 is originally formed with its connecting tab parallel to the arms 14, some bending stress will be introduced into the connecting tab 20 when it is lifted and rotated. towards the appendages 16 along the second hinge line 26.
Alternatively, the first hinge element 11 may be formed such that the elastic connecting tab 20 already has the slightly curved configuration shown in FIG. 2. It should be noted that the arms 14 and the hinge element 11 are much thicker in the vertical direction than the connecting tab 20. The purpose of the relative difference in thicknesses is to make the tab link 20 a relatively resilient or curvable member, compared to the hinge member 11 and the more rigid arms 14, and this although the hinge member 11, the arms 14 and the link tab 20 are all in the same material.
When the first hinge member 11 begins to rotate counterclockwise with respect to the second hinge member 12, it is quite evident that due to the spacing between the hinge lines 18 and 26, the ends of the elastic link tab 20 are pushed toward each other to compress the tab, and the result is compression which bends the link tab 20.
Fig. 3 shows the curvature of the connecting tab 20 when this curvature has its maximum value, which occurs when the traces of the hinge lines 18 and 26 and point 28 are on the same straight line, point 28 being able to be considered as point approximate connection between the elastic connecting tab 20 and the first hinge element 11. The geometry of the system is such that the two ends of the elastic tab 20 are closest when point 28 is in alignment with the traces of the lines of hinge 18 and 26. The value of the shortening of the rectilinear distance between the ends of the connecting tab is shown at D in FIG. 3.
When the first hinge member 11 moves to the left in the counterclockwise direction beyond its position according to FIG. 3, the elastic link tab 20 begins to straighten out, but it is not yet completely free from any compressive bending stress when the hinge members 11 and 12 have closed over each other. The reason for this is that hinge line 26 is slightly to the left of hinge line 18. Explanation of this intentional residual compression spring load will be given in later paragraphs.
It will be noted in fig. 2 that because the hinge line 26 is spaced upward from the hinge line 18, as soon as the hinge element 11 begins to rotate counterclockwise above the hinge line. hinge 18 and compresses the elastic connecting tab 20, this tab exerts a force on the first hinge element 11 which tends to bring it back to the position of FIG. 2.
The couple
T which tends to return the first hinge element 11 to its position according to FIG. 2 is given by the relation:
T = FL (sin °)) where L is the distance between the hinge line 18 and the point 28, F is the compressive force exerted on the elastic connecting tab 20 and 0 is the angle in the vertical plane under -stretched at point 28 by hinge lines 18 and 26 (see fig. 2).
It will be noted that when the first hinge element 11 has reached its position according to FIG. 3, in which point 28 is in alignment with points 28 and 16, the angle ° is equal to zero and the recovery torque T is likewise equal to zero. Therefore, when the hinge is in its position according to fig. 3, it is in a state of unstable equilibrium. When the first hinge element 11 moves beyond its position according to FIG. 3 counterclockwise, the angle °) increases to a finite value, which has the effect of an anti-clockwise torque which is also given by the above expression.
Because the elastic connecting tab 20 is still subject, in its position according to FIG. 4, at a certain compression, the hinge elements 11 and 12, in their position according to FIG. 4, are pushed towards each other.
Note that the second hinge member 12 does not need to have the exact shape shown, since its sole function is to provide connection portions for the pivot studs 17 and 24.
In fig. 5, it can be seen that a hinge, designated as a whole by the reference numeral 30, comprises a first element 31 and a second element 32. The first element 31 has two arms 33 which extend towards the second element 32 and each of them. arm 33 is secured, at its left end, to the second element 32 by means of a web 34, the thin central part of which determines a first hinge line 36. The second element 32 has, between the two webs 34, a rigid vertical extension 38, the upper part of which is secured, by means of a veil 40, to the left end of an elastic connecting tab 42 whose right end is rigidly secured to the first hinge element 31 , as can be seen in particular in FIG. 6.
The web 40 determines a second hinge line 44, and the point 45 is the approximate point of connection between the tab 42 and the element 31. For the opening or closing torque T, the expression given for the first embodiment according to fig. 1 to 4 is still valid. The second embodiment of the hinge has not been shown in a position similar to that seen in FIG. 3, since the configuration and geometric considerations would be the same.
Fig. 7 shows the second embodiment in a position corresponding to that shown in FIG. 4 for the first embodiment, and it will be noted again that because the second hinge line 44 is placed slightly to the left of the first hinge line 36, the elastic link tab 42 is still under some compression in its position according to FIG. 7, and that therefore there is a force which tends to push the elements 31 and 32 towards each other in the position according to FIG. 7.
It will be noted that in the second embodiment, the action of the elastic connecting tab 42 is at all times to place the web 34 under tension. This is an advantage because if the web 34 worked in compression, there would be, with repeated bending, a risk of overlapping and shearing.
Figs. 8 and 9 show other forms of the elastic connecting tab 42. In FIG. 8, the tab 42 is slightly curved and its concavity is turned upwards in its unconstrained position. There is a veil 50 at the right end of the leg and a veil 51 at its left end, where the leg 42 meets with the projection 38. FIG. 9 is a view similar to FIG. 8, except that the elastic connecting tab has its convexity facing upwards when it is in an unconstrained state. Again, there is a veil 50 at the right end of tab 42 and a veil 51 at its left end.
In the discussion which follows, we will consider the hinges shown in FIGS. 1 to 9 as having three parallel fold lines: line A, representing lines 18 and 36; line B, representing lines 28 and 45; and line C, representing lines 26 and 44. The letters A, B and C are shown in figs. 2 and 6. For the purposes of this description, the fold lines A and B are placed in the same initial horizontal plane.
As noted previously, the position of fold line C to the left of fold line A results in placing a residual compressive stress in the elastic connecting tab when the hinge is in its position. closed position, because mechanical interference between the first hinge member and the second prevents the first hinge member from rotating to the other location where the compressive stress is completely removed. This results in the obvious advantage of a clamping closing force between the hinge elements. Figs. 4 and 7 illustrate this state of rotation, mechanically stopped when a displacement of 1800 of the first hinge element has taken place.
It is further realized that when the fold line C is angularly displaced in the counterclockwise direction, while the fold lines
A and B are still in the same horizontal plane, we arrive at a configuration in which the first hinge element reaches the closure (mechanical interference) precisely at the moment when the points A, B and C are in alignment (angle ° = zero ). This configuration will be determined by the initial angular positions of the hinge elements and by the position of the fold line C.
These conditions define an always open compression hinge. Another way to express this state of affairs is to say that the first hinge member, due to mechanical interference never goes beyond an unstable equilibrium position.
Another analysis of the positional relationships of the fold lines considered by the invention shows that when the fold line C moves clockwise and passes to the right of the vertical of the fold line A, it is possible to choose specific angular travel values between 00 and 1800 for the first hinge element. Further, when the fold line C moves counterclockwise to the left from the vertical of the fold line A, an unstopped angular displacement of the first hinge member will be greater. to 1800 and you can choose specific values between 1800 and 3600.
Unstopped angular displacement is a hypothetical situation in which there is no mechanical interference between the two hinge elements. Note that the fold line C is always placed on the bisector of the angle defining the unstopped path of the first hinge element. Assuming that the moment of inertia and modulus of elasticity of the connecting leg are known, the elastic force can be calculated.
It will be noted that when the hinge is manufactured with elements between which there is a determined angular relationship and that the rotation of the first hinge element is intended to apply the two elements against each other, it is possible to provide that a predetermined closing force is exerted by the connection arm, choosing for the latter an appropriate material and dimensions. Further, when the hinge members are formed with a determined angular relationship and rotation of the first hinge member brings it only a part of the initial angular relationship before it reaches a rest position, it is achieved. can make a determination of this second position at rest.
Those skilled in the art will recognize that in the event that two hinge members are formed with an angular relationship of less than about 300 or greater than about 3300, complexities are encountered with respect to the web design.
Furthermore, an initial angular relationship approaching zero at the limit is of little, if not zero, value for the purposes of the invention.
In fig. 10 and there is shown a third embodiment in which the connecting piece is intended to be subjected to an expansion between its two ends. The hinge shown in fig. 10 and 11 is intended for use with pipe insulation, which is usually available in the form of two semi-cylindrical parts to be clamped simultaneously around the pipe. Sometimes the two parts of the insulation are joined along one edge by an outer skin forming a bridge between the parts so that these parts can pivot around that edge. In other cases, the two parts are manufactured separately, without there being any connection or hinge between them.
The hinge device shown in Figs. 10 and 11 is intended to be introduced into one end of a length of split insulation, the two teeth 52 and 53 being introduced into one part of the insulation and the two teeth 54 and 55 being introduced into the other part of the insulation. the insulation. Teeth 52 and 53 protrude from a first hinge element 57 with which they are integral and teeth 54 and 55 protrude from a second hinge element 58 with which they are integral. As can be seen better in fig. 11, the two hinge elements 57 and 58 are integral with one another via a flexible web 60 which is considered to constitute a first hinge line.
The two hinge elements 57 and 58 are molded with a T-shaped cross section, which is intended to give them rigidity. Teeth 52 to 55 are slightly tapered and pointed, so that they can be easily inserted into the insulating material, which is usually either fiberglass or cellular plastic. A circular-shaped connection 62 is connected at one end to the hinge element 57 to which it is secured by a web 64 constituting a second hinge line, and it is connected at its other end to the second hinge element 58 by the intermediate of another veil 66 which it is integral with and which constitutes a third hinge line. The link 62a, as shown in FIG. 10, a cross section of roughly triangular shape, although this triangular shape is not essential.
The position of the hinge in fig. 10 with respect to the split insulation of the pipe with which it is used is shown in FIG. 11, on which the pipe insulation is shown in dotted lines. The hinge is placed such that the web 60 is contiguous with the intersection of the outer periphery 67 of the pipe insulation with the line 68 provided by the slot in the insulation, i.e. lying between the two parts 69 and 70 of the latter. The teeth 52 to 55 are arranged symmetrically with respect to the line 68 and they are introduced into the insulating material. The hinge therefore acts as a hinge between the two parts 69 and 70 which are articulated around the web 60, while the link 62 serves as a connection tending to keep the two parts 69 and 70 in their closed position (that which is shown dotted lines in fig. 11).
If it is desired that a positive closing force be exerted on the parts 69 and 70 when they are in the closed position, the hinge elements 57 and 58 are moved aside to some extent before inserting into the insulation. teeth 52 to 55, in such a manner that the rectilinear distance between teeth 52 and 55 is greater than the distance between these teeth in the stress-free state.
If the two parts 69 and 70 of the pipe insulation with the hinge provided with teeth of fig. 10 introduced into one end of the insulation according to the description above, should now be progressively separated by articulating around the web 60, the link 62 would be elastically deployed and seek to push the two parts by bringing them one towards the other. But if the two parts 69 and 70 were separated enough so that the teeth 52, 53, 54 and 55 are brought in line, the force exerted by the link 62 would no longer push the parts 69 and 70 towards each other, since the hinge would be in a state of unstable equilibrium.
If parts 69 and 70 were to expand beyond the position in which an unstable equilibrium occurs, link 62 would push parts 69 and 70 towards an open position.
Consequently, if a hinge of the type shown in FIG. 10 at the end of a section of split pipe insulation (or two sections, one at each end) the section of split insulation will have a position in which it will be kept closed and a position in which it will be held open.
Fig. 13 shows, in cross section, an extruded form of the third embodiment. The cross section of the extruded part shown as a whole at 72 consists of two opposite parts 73 and 74 joined by a relatively thin part 75 which constitutes a first web of the extruded part. A curved part 76 is joined to the two opposing parts 73 and 74 at points which are spaced from the first web 75. The curved part 76 is joined to the part 73 through a thin part 78 which constitutes a second web in the extruded part and it is joined to the part 74 by means of a thin part 80 which constitutes a third web in the extruded part. The curved portion 76 is on one side of the hypothetical line 81 which connects the second web 78 to the third web 80.
The first wall 75 is on the other side of the hypothetical line 81 and is spaced therefrom. The features described above are essential for a resiliently detent extruded hinge, capable of being held open and capable of being held closed, in which the connecting piece is subjected to an extension.
As can be seen, the curved portion 76 has a circular curvature, although this is not essential. What is essential is that the straightened length of the curved portion 76 is at least as great as the sum of the rectilinear distances between the first web 75 and the second web 78, increased by the rectilinear distance between the first web 75 and the third veil 80.
Otherwise, the hinge would not be a spring loaded hinge because the curved portion 76 would be unable to expand sufficiently to allow the first web 75, second web 78, and third web 80 to assume aligned positions. . It is obvious that this position of alignment constitutes the unstable state of equilibrium for the hinge, without which the hinge would only be able to maintain a single position. The straightened length of the curved portion 76 is somewhere between the length of the inner arc 82 and the length of the outer arc 83.
Figs. 14 and 15 show the extruded hinge. respectively, in an intermediate position and in a closed position in which the parts 73 and 74 are closed against each other. It will be noted that in FIG. 14, the curved part 76 is expanded in such a way that it has a radius of curvature greater than the radius of curvature it has, either in FIG. 13, or in fig. 15.
Each of the opposing portions 73 and 74 is provided with a slot 84 which is capable of receiving and clamping a suitable plate-shaped member, the two plate-shaped members thus clamped being hinged elastically to each other by the hinge around the web. 75.
The process consists in extruding a strip of a rigid but elastic material such as polypropylene, this extruded strip having a cross section which satisfies the criteria set out above, and in cutting the extruded strip transversely to obtain a part thereof.
Fig. 16 shows a special form of the first embodiment. Only the first hinge member 86 has been shown. This member has two spaced arms 87 which at their ends support pivot pins 88 projecting outwardly. Between the arms 87, there is a connecting tab 90 which has at its end two studs 91 in line. The connecting tab 90 is thinner than the arms 87 so that it is elastic, compared to the arms 87. The hinge element 86 is intended to be connected so as to be able to pivot to another control element. rigid hinge (not shown) by means of pivot pins 88, the common geometric axis of which constitutes the first fold line A.
The connecting tab 90 is also intended to be connected for pivoting to the other rigid hinge element by means of the pivot pins 91, the common geometric axis of which constitutes the third fold line C. Line B, on the fig. 16, shows the point of attachment between the link tab 90 and the hinge element 86 and is considered to be the second fold line of the hinge. In the at-rest position, lines A, B, and C are in the same plane, with line A between line B and line C. This arrangement provides a hinge configuration at 3600, in which link tab 90 begins to be subjected to compression as soon as the hinge member 86 begins to pivot relative to the other hinge member, regardless of the direction of the pivot.
Note that this hinge configuration has only one rest position and that the unstable equilibrium position occurs 1800 from the rest position.
In fig. 17, the first variant comprises a first element 94, a split biasing element, consisting of two parts 95a and 95b, and a second split element consisting of a first part 96 and a second part 98. In one application, the parts 96 and 98 respectively constitute the two free ends of a slotted shutter ring for closing the periphery of reels of tape against the ingress of dust and other foreign matter. These sealing rings and the reels of tape with which they are used are widely used in the field of data processing.
Therefore, although the following description assumes that parts 96 and 98 are separate, separate objects, this does not exclude an arrangement in which the two parts would be connected at a distance as in the circular sealing ring of the type. above.
Part 96 will now be considered in particular, which comprises a base part 100 and a part 102 which surmounts it. The base part 100 is an elongated, flat, strip-shaped member having two parallel grooves 104 which are intended to receive the peripheries of two circular plates constituting a reel of tape (not shown). The part 102 surmounting the part 100 may either form an integral part of the base part 100, or else be fixed to the latter by another conventional means, for example by gluing, by welding or by mechanical fixing. The part 102 consists essentially of an element 105 in the form of a block to which the parts 95a and 95b of the biasing element are connected along webs 106 forming an integral part of the block and arranged along the same straight line.
As is evident from FIG. 17, the two parts 95a and 95b of the biasing element are spaced apart, and the element 105 in the form of a block has, between parts 95a and 95b, a groove 108 whose role will be explained shortly.
The part 98 comprises a base part 110 whose cross section is identical to that of the base part 100 of the part 96. The base part 110 is surmounted by a locking element 112. Again, the element locking 112 can either form an integral part of the base part 110 or be fixed to the latter by means of glue, by welding or by mechanical means. The locking member 112 includes a lower portion 114 and an upper portion 116. The width of the upper member 116 is less than the lateral distance between the portions 95a and 95b of the biasing member, so that the portions 95a and 95b can be located on either side of the upper part 116. The part 116 limits a groove 117, which opens on the opposite side of the part 96.
As an integral part of the part 116, there is provided a horizontal projection 118 which is intended to ensure a complementary engagement in the groove 108.
It will be noted that if, in the embodiment shown, the base parts 100 and 110 have identical straight sections, this is due purely and simply to its particular application to the two free ends of a split closure ring. Of course, the base parts 100 and 110 could be replaced by other contiguous elements.
The first member 94 has a tongue 120 which extends from said member between the portions 95a and 95b of the bias member.
Figs. 18 to 20 show the successive stages of the operation of locking the two parts 96 and 98 together. Fig. 18 shows the two base parts 100 and 110 in adjoining position with each other, the protuberance 118 being accommodated in the groove 108. After this engagement of complementary parts has occurred, it is possible to rotate the first member 94 down so that the end 121 of the tongue 120 protruding from the member 94 can fit inside the groove 117 to create a pivot axis between the first member 94 and part 98 of the second element. It is considered that the two parts 96 and 98 of the second element can be taken as a single element when they are in the adjoining positions shown in Figs. 18 to 20.
Therefore, it is permissible to speak of a hinge relationship between the first member 94 and the second member (parts 96 and 98), when the tongue is housed in the groove 117.
Fig. 19 shows the first element 94 after it has been rotated clockwise to the point of unstable equilibrium, which occurs when points 123 and 124, representing the pivot axes the along which the biasing element 95 is fixed, respectively, to the part 102 surmounting the part 100 and to the first element 94, are in line with the point 126, the latter representing the line along which the tongue 120 bears against the surface of the groove 117, thus defining an instantaneous axis of rotation of the first element 94 with respect to the second element which comprises, as indicated above, the parts 96 and 98.
The design of the biasing portions 95a and 95b is such that they are in a state of longitudinal traction in the unstable balance toggle position shown in FIG. 19. Although the actual stretch in the biasing portions 95a and 95b is minimal, the web connection between the biasing portions 95a and 95b and the portion 102 overcomes the portion 100 on the one hand and the first member 94, d. on the other hand, stretches or deforms to a greater degree. It is important, of course, to design the biasing parts 95a and 95b in such a way that the above-mentioned webs are not stretched to failure.
Further rotation of member 94, clockwise, relative to the composite member comprising portions 96 and 98 brings first member 94 to the position according to FIG. 20, in which the hypothetical line connecting points 123 and 124 has crossed point 126. It is evident that, in the position of FIG. 20, the force in the biasing parts 95a and 95b is less than the force in the position according to FIG. 19 and this situation gives the assurance that the first element 94 will remain pushed towards the position of FIG. 20. Therefore, the residual tension in the biasing portions 95a and 95b will keep the two portions 96 and 98 in a tight adjacency relationship.
There is shown in FIGS. 21 and 22 another variant and it will be noted in these figures that the two parts 130a and 130b of the biasing element 130 are curved in the vertical plane. The other elements are similar to those of Figs. 17 to 20 and include a first element 131; a second element constituted by a first part 133 and by a second part 134, the part 134 being fixed to a grooved part 136 which has a first groove 137 in which the rounded end 138 of the first part 133 is intended to be housed, and a second groove 140 in which the tongue 142 of the first element 131 is intended to be received.
It will be noted that the biasing portions 130a and 130b, curved, are capable of absorbing under tension a greater bending than that which can be absorbed by the biasing portions 95a and 95b, straight, of FIGS. 17 to 20.
For this reason, the criteria concerning the dimensions in the variant shown in Figs. 21 and 22 are not so critical.
In the variant shown in FIGS. 17 to 20, the geometric pivot axis designated by point 126 is analogous to the hinge represented by web 75 in FIG. 13, the geometrical pivot axis, designated by the point 124 is similar to the hinge represented by the web 78 in FIG. 13, and the geometric pivot axis, designated by point 123, is analogous to the hinge shown by web 80 in FIG. 13.
It is obvious that the same considerations of action of the toggle lever are valid for the second variant shown in FIGS. 21 and 22, as they are for the first variant shown in FIGS.
17 to 20. It was not considered necessary to show the pivot axes in the second variant.
It should be noted that this latter variant lends itself to integral molding techniques, so that the element 112 could be molded with the second part 98 and that the first element 94, the biasing parts 95a and 95b and the part 102, overcoming part 100, could all be formed integrally with the first part 96.
In the present specification, the expression articulated by a hinge is intended to apply both to a hinge wall forming an integral part of the part and to a hinge using a pivot pin. The term pivotally connected is to be interpreted as applying only to arrangements in which some kind of pivot pin is used. The expression horn connected by a pivot does not apply to a sail hinge forming an integral part of the hinge assembly. The expression integral part by articulation applies to the flexible web connection which is shown in FIGS. 8 and 9 between the link 42 and the two hinge elements.
The expression rigidly integral part applies to the non-flexible connection which is shown in FIG. 2 between the elastic connection 20 and the first hinge element 11.
CLAIM I
Elastic detent device tending to stay in a closed position and / or in an open position, characterized in that it comprises a first hinge element (11, 31, 73, 86, 100), a second hinge element (12, 32, 74, 97) pivoted against the first member about a first pivot axis (18, 36, 75, A), a resilient link (20, 42, 76, 90, 95a, 95b) connected to one of its ends to the first hinge element, of which it is an integral part, along a second pivot axis (22, 45, 50, 78, B) and pivoted at its other end against the second hinge element along a third pivot axis (26, 44, 80, C), the elastic connection tending to elastically maintain its two ends separated by a given spacing,
the second and the third pivot axis being separated by an invariable distance from the first pivot axis, the device having a position in which the tension in the elastic connection has a minimum value and where it is at rest; and a small deviation from this position increasing the tension in the elastic link and tending to return the device to said position.
SUB-CLAIMS
1. Device according to claim I, characterized in that it has a second position (fig. 4, 7, 15) in which the tension in the elastic connection has a minimum value and in which it is at rest, and in this that a small deviation from this position increases the tension in the elastic connection and tends to return the device to the second position.
2. Device according to sub-claim 1, characterized in that the elastic connection is capable of undergoing an elastic extension between its two ends, in that the device is capable of being articulated between said first and said second position of a such that the elastic link is elastically deployed in intermediate positions between these two positions, the maximum deployment of the elastic link representing an unstable equilibrium state for the device, and in that a deviation from this state, in one direction or the other causes the elastic link to push the device further in that direction to bring it back to one of the positions.
3. Device according to sub-claim 2, characterized in that the second and the third pivot axis are equidistant from the first pivot axis.
4. Device according to sub-claim 2, characterized in that the first hinge element is an integral part of the second hinge element by means of a flexible web (34, 75) which determines the first pivot axis; one end of the elastic link is integral with the first hinge element via a flexible web (50, 78) which determines the second pivot axis, and the other end of the elastic link is integral with the second hinge element through a flexible web (40, 51, 80) which determines the third pivot axis.
5. Device according to sub-claim 4, characterized in that the first hinge element and the second, as well as the elastic connection, are made of a thermoplastic material.
6. Device according to sub-claim 5, characterized in that the thermoplastic material is polypropylene.
7. Device according to claim I, characterized in that the elastic connection is capable of undergoing elastic compression - between its ends - and in that the device is intended to articulate between the position in which the tension in the elastic connection has a minimum value and another position in such a way that the elastic link is elastically compressed in positions between these two positions.
8. Device according to sub-claim 7, characterized in that between these two positions, the elastic connection passes through a state of maximum compression representing an unstable state of equilibrium for the device and in that a deviation from this state, in one direction or the other, has the effect that the elastic connection pushes the device more in the direction in question to bring it back to one of its positions.
9. Device according to sub-claim 8, characterized in that the other position is a position in which the tension in the elastic connection is substantially the same as when the device is in its first position.
10. Device according to sub-claim 8, characterized in that the other position is determined by a mechanical interference between the first hinge element and the second, the tension in the elastic connection when the device is in the other position being greater than the minimum, so that the elastic connection exerts a positive closing force on the elements in the other position.
11. Device according to sub-claim 7, characterized in that the - distance between the third pivot axis and the first is less than the distance between the second pivot axis and the first.
12. Device according to sub-claim 10, characterized in that the distance between the second pivot axis and the third, when the device is in said first position, is greater than the distance between the second pivot axis and the first. , in that it is further greater than the distance between the third pivot axis and the first, and in that the distance between the second pivot axis and the third when the device is in its other position is smaller as the distance between the second pivot axis and the third when the device is in said first position.
13. Device according to sub-claim 7, characterized in that the other end of the elastic connection is pivotally connected to the second hinge element to the third pivot axis and in that the second hinge element is pivotally connected to the first hinge element to the first pivot axis.
14. Device according to sub-claim 13, characterized in that the elastic connection is rigidly an integral part of the first hinge element to the second pivot axis.
15. Device according to claim I and subclaim 13, characterized in that one of the extré
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