Les goupilles élastiques sont utilisées dans de nombreux assemblages pour diverses raisons : comme axes de charnière et d’essieu, pour aligner des composants ou simplement pour fixer plusieurs éléments ensemble. Elles sont fabriquées par laminage et mise en forme d’une bande métallique en une forme cylindrique permettant une compression et un retour à leur forme initiale. Correctement utilisées, les goupilles élastiques assurent des assemblages robustes et fiables, offrant une excellente rétention.
Lors de l'installation, les goupilles élastiques se compriment et épousent le diamètre plus petit de l'alésage. La goupille comprimée exerce alors une force radiale vers l'extérieur contre la paroi de l'alésage. Le maintien en place est assuré par la compression et le frottement qui en résulte entre la goupille et la paroi. C'est pourquoi la surface de contact entre la goupille et l'alésage est cruciale.
L'augmentation de la contrainte radiale et/ou de la surface de contact permet d'optimiser la rétention. Une goupille plus grande et plus lourde présentera une flexibilité réduite, ce qui entraînera une charge de ressort ou une contrainte radiale plus élevée. Les goupilles à ressort hélicoïdal font exception à cette règle, car elles sont disponibles en plusieurs versions (légère, standard et renforcée) afin d'offrir une plus grande variété de résistance et de flexibilité pour un diamètre donné.
Il existe une relation linéaire entre le frottement/la rétention et la longueur d'engagement d'une goupille élastique dans un alésage. Par conséquent, augmenter la longueur de la goupille et la surface de contact entre la goupille et l'alésage permet une meilleure rétention. Comme la rétention est nulle à l'extrémité de la goupille en raison du chanfrein, il est important de prendre en compte la longueur de ce chanfrein lors du calcul de la longueur d'engagement. Le chanfrein de la goupille ne doit en aucun cas se situer dans le plan de cisaillement entre les alésages en contact, car cela peut entraîner la transformation de la force tangentielle en force axiale, ce qui peut provoquer un déplacement de la goupille hors du plan de cisaillement jusqu'à neutralisation de la force. Pour éviter ce problème, il est recommandé que l'extrémité de la goupille soit au-dessus du plan de cisaillement d'une distance égale ou supérieure à son diamètre. Ce problème peut également être causé par des alésages coniques qui peuvent, de la même manière, transformer la force tangentielle en un déplacement vers l'extérieur. Il est donc recommandé d'utiliser des alésages droits et, si une conicité est nécessaire, de ne pas dépasser 1° inclus.
Les goupilles élastiques reprennent une partie de leur diamètre initial lorsqu'elles ne sont pas soutenues par le matériau hôte. Pour l'alignement, il est recommandé d'insérer la goupille élastique à 60 % de sa longueur totale dans le trou initial afin de la fixer définitivement et de contrôler le diamètre de son extrémité saillante. Dans le cas de charnières à ajustement libre, la goupille doit rester dans les éléments extérieurs si la largeur de chacun de ces emplacements est supérieure ou égale à 1,5 fois le diamètre de la goupille. Si cette condition n'est pas remplie, il peut être judicieux de conserver la goupille dans l'élément central. Les charnières à friction exigent que tous les éléments de la charnière soient percés de trous correspondants et que chaque élément, quel que soit le nombre de segments, assure un contact maximal avec la goupille.
Date de publication : 11 janvier 2022