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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