Brevet FR2010498A1 — publié le 19700220

La présente invention se rapporte aux organes de fixation à auto-verrouillage ou auto-blocage et concerne plus particulièrement des "boulons, des écrous et des organes analogues comportant des surfaces de portée striées assurant une certaine résis-5 tance s'opposant à ce que l'organe de fixation ne se trouve desserré inintentionnellement après avoir été appliqué contre son siège. Un problème difficile à résoudre qui se pose à propos des jonctions mécaniques obtenues à l'aide d'organes filetés est le 10 risque de rupture de la jonction du fait qu'un écrou se sépare d'un boulon ou qu'un boulon se sépare d'un écrou ou d'un autre organe à filetage interne» Oe résultat risque de se produire quand la jonction mécanique est soumise à des vibrations. Diverses propositions ont été faites dans la technique an-15 térieure pour supprimer ou pour réduire considérablement le risque de desserrage intempestif des organes de fixation filetés de oe genre. En raison de la grande variété d'applications dans lesquelles ce résultat indésirable peut se produire, de nombreux types différents de dispositifs de blocage ont été imaginés. Une 20 tentative a consisté à cet égard à traiter la surface de portée de l'organe de fixation de façon telle que la résistance à .la rotation relative entre cet organe et la pièce d'ouvrage dans laquelle il est installé soit plus grande que la résistance au mouvement relatif entre les filetages appareillés. Le résultat, ctest 25 que la résistance à la rotation entre les parties à filetages ap~ - pareillés n'est plus le facteur critique quant à la question de savoir si les parties filetées vont tourner l'une par rapport à 1'autre. C'est à ce type de dispositifs de blocage ou de verrouil-30 lage que se rapporte l'invention,, Une exigence importante des organes de fixation de ce genre, c'est que le couple nécessaire pour desserrer l'organe de fixation serré soit supérieur au couple nécessaire pour appliquer convenablement l'organe de fixation contre son siège» Cette re-35 lotion doit exister pour divers montages et démontages de l'organe de fixation. Du fait que les surfaces de portée des organes de fixation de ce genre sont pour la plupart striées ou muni es de dents ou de reliefs analogues qui sont étudiés de manière à mordre dans 40 la pièce d'ouvrage, afin d'engendrer une certaine résistance à 69 17709 2 2010498 la rotation relative entre «l'organe de fixation et la pièce, un certain endommagement de'la surface de portée de la pièce se produit au moment où ces organes de fixation sont posés et dégagés» Cet endommagement de la pièce se traduit par un affaiblisse-5 ment» Il en résulte qu'une seconde exigence importante de ces organes de fixation, c'est que les effets d'endommagement de la pièce soient réduits au minimum» Généralement, les organes de fixation appartenant à la technique antérieure et munis d'un dispositif de "blocage ou ver-10 rouillage intéressant leur surfaces de portée ne sont pas satisfaisants pour répondre aux exigences sus-indiquées et à d'autres impératifs. En fait, les organes de fixation dont on dispose à l'heure actuelle et qui possèdent des rapports améliorés au point de vue couple de desserrage/ couple de serrage mordent dans la 15 pièce à un degré tels qu'ils affaiblissent celle-ci. L'effet "d'encochage" et la concentration des contraintes est un résultat communément éprouvé et peut causer une fatigue qui soit fatale aux organes ou pièces serrées. Le problème se pose de façon d'autant plus aiguë que l'épaisseur de la pièce est plus réduite. 20 En fait, les organes de fixation dont on dispose à l'heure actuel le et qui possèdent des effets adverses réduits sur la pièce ne permettent d'obtenir qu'un couple de desserrage insuffisant. Dans ces conditions, un but de l'invention est de créer un organe de fixation à auto-blocage de construction nouvelle et 25 perfectionnée comportant un mécanisme de verrouillage intéressant la surface de portée de cet organe de fixation» Un autre, but de l'invention est de créer un organe de fixation auto-bloqueur de ce type qui assure une résistance améliorée à une rotation inintentionnelle entre cet organe et la pièce, 30 tout en ne donnent lieu qu'à un minimum dcendommagement de la surface de la pièce avec .laquelle cet organe est en contact» Un autre but encore de lsinvention est.de fournir à 11indus . -îreie tin. organe, .de .fixât!os à &ato-Terrouillage qui "soit de cons- - trusti-csi relativemantsimple et Se. fabrication- peu coûteuse »"* 55 - Ces ."buts.,et d1autres encore s©at obtenus dans la réàlisatïaa -préférée- d-"; 18 inirent-ion -gui est décrite ei~aprèâ en prévoyant tua - -organe-d® fixation ©ojçpoiijent vns snr-fs.c-e ce portée comportant tm. .-.plusieurs striy-s dispenses t-i cotac-oisa® à 1 'iaterieur cet apasstto • Gss. stries., af^aste'ïrk. la forse fl-3~ dents si on les" ex&— 40 mine suivant un cylindre concentrions à l*as£ô longitudinal de QK&fMBKMu. 69 17709 3 2010498 l'organe de fixation» L'anneau constitue une surface continue gui, si on la prolonge vers l'intérieur c'est-à-dire vers l'axe longitudinal de cet organe de fixation, contient les crêtes des dents . 5 Pour la facilité de la compréhension et de la réalisation industrielle de l'invention, ainsi que de ses divers "buts et a— vantages, on se reportera à la suite de cette description et au dessin schématique annexé dans lequel :- La fifi. 1 est une vue en perspective d'un "boulon auto-10. "bloqueur constituant une réalisation possible de l'invention. La fig. 2 est une vue en perspective dessinée à plus grande échelle d'une partie de la surface de portée du "boulon visible dans la fig. 1. La fig. 3 est une vue en coupe verticale fragmentaire du 15 "boulon représentée dans les fig. 1 et 2. La fig. 4 est une vue en coupe verticale d'une seconde réalisation possible d'un "boulon établi conformément à l'invention. La fig. 5 est une vue en coupe verticale d'une troisième réalisation de ce boulon. 20 La fig. 6 est une vue en coupe verticale d'une première réalisation d'un écrou également conforme à l'invention. La fig. 7 est une vue en coupe verticale d'une seconde cons truction possible que peut affecter cet écrou. La fig. 8 est une vue en coupe verticale d'une troisième 25 réalisation de cet écrou. Gomme représenté dans les fig. 1, 2 et 3» le boulon auto-bloqueur établi conformément à l'invention comprend une tige filetée 10 et une tête 12 formant une extrémité de cette tige 10» La tête 12 du boulon comporte une partie 14 enserrable 30 dans une clef anglaise et une bride ou un rebord de portée 16„ La surface de portée de la bride 16 'comprend un anneau 18 et plusieurs stries 20 disposées en couronne et ménagées à l'intérieur de l'anneau 18. Si l'on considère les stries 20 suivant un cylindre concentrique à 1'axe longitudinal du boulon, 35 on voit qu'elles affectent la forme de dents. Bans la réalisation particulière que montrent les fig. 1, 2 et 3» ces dents forment un profil en dents de scie et chacune d'elles comprend une paroi 21 s'étendant entre la crête 22 d'une dent donnée et la naissance ou origine 24 d'une dent voisine. Une surface inclinée 40 26 s*étend entre la crête 22 d'une dent et la naissance 28 69 17709 4 2010498 de cette dent, les naissances et les crêtes des dents sont définies par des lignes droites pfenant naissance au point 30 situé sur l'axe longitudinal 32 du "boulon. Il en résulte que la largeur de chaque strie 20 va en augmentant au fur et à mesure 5 qu'on s'éloigne de l'axe du "boulon,, En outre, la hauteur des parois 21 de chaque strie s'accroît au fur et à mesure que la distance calculée à partir de l'axe du boulon augmente. L'anneau 18 forme, comme on le voit, une surface continue. Gomme clairement représenté dans la fig. 3» les crêtes 22 10 se trouvent sur une surface imaginaire qui constitue un prolongement continu et dirigé radialement vers l'intérieur de la surface de lfenneau 18. Pour la réalisation de l'invention que montrent les fig. 1, 2 et 3, la surface de l'anneau 18 contient des prolongements rectilignes des crêtes 22, de sorte que la 15 surface de portée de la bride 16 est généralement conique. La surface de portée de la bride 16 étant ainsi inclinée par rapport à l'axe longitudinal du boulon, l'anneau 18 ne vient en contact avec la pièce d'ouvrage 29 qu'après que les stries sont elles-mêmes venues en contact avec cette pièce. 20 Lorsqu'on fait tourner le boulon pour le monter dans une pièce dans le sens indiqué par la flèche 36 dans la fig". 2, et que la face inférieure de la bride 16 du boulon porte contre la pièce, il se produit un fluage à froid de la matière constitutive de la pièce, tandis que cette pièce est engagée par la surfa-25 ce inclinée de chaque strie. La matière qui est ainsi le siège d'un fluage à froid s'accumule derrière la paroi 21 de chaque strie 20, de sorte qu'une ^résistance à la rotation du boulon est engendrée dans la direction opposée. Le degré de. pénétration des stries 20 dans la pièce est commandé avec la précision requise 30 par l'anneau 18. Lors de l'engagement de la pièce par cet anneau 18, la surface lisse de celui-ci s'oppose à line pénétration plus accentuée des stries. C'est la nature de la matière constitutive de la pièce qui détermine si la partie annulaire de la surface de portée pénètre dans la pièce et, en admettant que ceci se produi— 35 se, dans quelle mesure„ En prévoyant l'anneau 18 extérieurement aux stries 20, la pénétration de ces dernières peut être réglée avec plus de précision que pour un anneau qui serait placé intérieurement aux stries. Ceci est dû au fait que pour une largeur donnée de l'an-40 neau 18, la surface de portée est d'autant plus grande que la 69 17709 5 2010490 distance calculée à partir du centre du "boulon augmente elle-même. En outre, avec un anneau de portée voisin de la tige du "boulon, un certain degré de portée entre cet anneau et la pièce est perdu puisque le trou de la pièce doit être légèrement supé-5 rieur au diamètre de la tige du "boulon et que, quelle que soit la précision avec laquelle ce trou est perforé, il se produit un certain chanfrein sur le "bord du trou<> Il en résulte que pour une surface de portéft donnée de l'anneau 18, la largeur de cet anneau peut être diminuée s'il se trouve extérieurement aux stries. 10 . Ceci permet d'augmenter la longueur des stries pour un diamètre donné de la "bride, de telle sorte que la résistance au dégagement du "boulon est augmentée par comparaison avec ce qui est le cas avec un boulon dont l'anneau se trouverait intérieurement à la partie striée. A titre de variante, la longueur des stries peut 15 être maintenue fixe et le diamètre externe de la bride 16 peut être réduit si la largeur de l'anneau 18 est elle-même réduite. Ceci diminue les exigences pratiques au point de vue poids et matière constitutive du boulon, ces deux facteurs devant être convenablement calculés pour la plupart des applications. 20 En plaçant l'anneau 18 extérieurement aux stries 20, on obtient d'ailleurs un autre effet désirable Dufait que les stries produisent un fluage à froid de la matière constitutive de la pièce, des concentrations de contraintes indésirables sont crées au sein de la pièce. Si les stries sont prévues intérieure-25 ment à l'anneau 18, ce dernier est efficace pour "capter" ces "concentrations de contraintes et les empêcher de s'étendre au delà de la surface couverte par la bride 16. Par contraste, un boulon dont l'anneau se trouve Intérieurement aux stries n'est pas capable de limiter l'effet des concentrations de contraintes 30 de la même manière. Le fait que la crête 22 de chaque strie se trouve sur une surface qui constitue un prolongement continue de l'anneau 18 signifie que même quand ce dernièr pénètre dans la pièce, les problèmes qui peuvent se poser par suite des concentrations des contraintes sont mineurs puisque le changement de 35 forme de la surface de la pièce est graduel. Ce phénomène est mis en évidence dans la fig. 3* Dans la fig» 4- est représentée une deuxième réalisation pos sible d'un boulon conforme à l'invention. Cette construction, diffère de celle précédemment décrite en ce sens que la crête 4-2 40 est normale à l'axe longitudinal du boulon et que l^aaneau - 38 ' 69 17709 6 2010498 forme une courbe convexe. La transition entre l'anneau 38 et la crête 42 est lisse, de façon à ne pas causer de concentrations de contraintes indésirables. Dans la fig. 5 est représentée une troisième réalisation 5 d'un boulon conforme à l'invention. Cette construction diffère des deux autres précédemment décrites en ce sens que la naissance ou origine 48 est courbe plutôt que rectiligne. Dans les fig. 6, 7 et 8 sont représentés des écrous auto-bloqueurs établis conformément à l'invention et comportant des 10 surfaces de portée disposées de la même façon que dans les boulons qué montrent respectivement les fig. 3j 4- e"t 5» Etant donné que les écrous visibles dans les fig. 6, 7 et 8 fonctionnent de façon analogue aux boulons que montrent les fig. 3j et 5» une description détaillée de ces écrous n'a pas été ^jugée nécessaire/ 15 Qu'il suffise d'indiquer ici que, dans la fig. 6, la crête 52 de chaque dent forme une ligne droite qui se trouve dans le plan de l'anneau 58 et que ces deux parties sont inclinées par rapport à l'axe longitudinal de l'écrou. Dans la fig. 7» la. crête 62 de chaque dent est normale à l'axe longitudinal de 1'écrou 20 et l'anneau 68 présente une courbure convexe. La naissance 78 de chaque dent est courbe dans la fig. 8 par contraste avec les naissances rectilignes que montrent les fig. 6 et 7« Il doit être entendu que bien que les constructions précédemment décrites puissent être considérées comme les réalisations 25 de l'invention à adopter de préférence, elles ne sont pas limitatives et que divers détails peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. 69 17709 7 2010498 REVENDICATIONS 1.- Organe de fixation (tel que boulon ou écrou) à auto-verrouilla-ge caractérisé en ce qu'il comporte une surface de portée comprenant p d'une part, un anneau formant une surface continue et, d'au- 5 tre part, plusieurs stries s'étendant radialement intérieurement à cet anneau et affectant la forme de dents quand on les considère suivant un cylindre concentrique à l'axe longitudinal de l'organe de fixation en question, les crêtes de ces dents se trouvant sur une surface imaginaire constituant un prolongement continu s'éten- 10 dant radialement vers l'intérieur de la surface de cet anneau. 2.- Organe de fixation auto-bloqueur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des dents comprend une paroi s'étendant entre la crête de la dent et la naissance d'une dent voisine et en ce qu'une surface inclinée s'étend entre cette crête 15 de cette dent et sa naissance. 3.- Organe de fixation auto-bloqueur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les naissances et les crêtes de ces dents sont définies par des lignes droites qui toutes partent d'un même point situé sur l'axe longitudinal de cet organe de fixation. 20 4.- Organe de fixation auto-bloqueur suivant la revendication 3» caractérisé en ce que les crêtes des dents.sont inclinées par rapport à l'axe longitudinal de cet organe. 5.- Organe de fixation auto-bloqueur suivant la revendication 3$ caractérisé en oe que les crêtes de ces dents sont nor- 25 maies à l'axe longitudinal de cet organe et en ce que l'anneau, quand on le considère suivant un plan radial passant par cet organe, forme une courbe convexe. 6.- Organe de fixation auto-bloqueur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend 30 une surface de portée comprenant un anneau et plusieurs stries disposées en couronne à l'intérieur de cet anneau et affectant la forme de dents, quand on les considère suivant un cylindre concentrique à l'axe longitudinal de cet organe de fixation, cet anneau formant une surface continue qui, si on la prolonge intérieurement 35 vers cet axe, renferme les crêtes des dents. 7.- Organe de fixation auto-bloqueur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les dents présentent un profil général • en dents de scie. /part 8.- Organe de fixation auto-bloqueur, caractérisé par, d'une/ 69 17709 s 2010498 une tige filetée et, d'autre part, une tête prévue à une première extrémité de cette tige, cette tête comportant une surface de portée annulaire s'étendant depuis cette tige jusqu'à la périphérie de cette tête de telle sorte que la ligne de rencontre en 5 tre surface de portée et cette périphérie est plus éloignée, a-xialement parlant, du boulon par rapport à la seconde extrémité de sa tige que ne l'est la ligne de rencontre entre cette surface de portée et cette tige, cette surface de portée comportant un anneau et plusieurs stries disposées en couronne intérieure-10 ment à cet anneau sous la forme de dents, quand on les considère suivant un cylindre concentrique à l'axe longitudinal de ce boulon, cet anneau formant une surface continue qui, si on la prolonge intérieurement vers ledit axe, renferme les crêtes des dents. 15 9« Boulon auto-bloqueur suivant la revendication 8, carac térisé en ce que les crêtes des dents sont définies par des lignes droites qui toutes partent du même point situé sur l'axe longitudinal de ce boulon. 10. Boulon auto-bloqueur suivant la revendication 9» carac-20 térisé en ce que les crêtes et l'anneau sont inclinés relativement à l'axe longitudinal précité de ce boulon. 11. Boulon auto-bloqueur suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les naissances des dents sont définies par des lignes courbes. 25 12î Ecrou auto-bloqueur caractérisé en ce qu'il comprend un corps pourvu d'une surface de portée à une extrémité et d'une surface libre à son autre extrémité, cette surface de portée s'étendant depuis l'alésage de cet écrou Jusqu'à sa périphérie de telle sorte que la ligne suivant laquelle cette surface de 30 portée rencontre cette périphérie soit plus rapprochée axiale-ment à cet écrou de ladite surface libre que ne l'est la ligne suivant laquelle cette surface de portée rencontre ledit alésage cette surface de portée présentant un anneau et plusieurs stries disposées en couronne intérieurement à cet anneau et affectant 35 la forme de dents, quand on les examine suivant un cylindre concentrique à l'axe longitudinal de ce boulon, cet anneau formant une surface continue qui, si elle est prolongée intérieurement vers ledit axe, renferme les crêtes des dents„ 13» Ecrou auto-bloqueur suivant la revendication 12, carac. 40 térisé en ce que les crêtes des dents sont définies par des 17709 9 2010498 lignes droites qui toutes ont leur origine au même point de l'axe longitudinal de cet écrou. 14. Ecrou auto-bloqueur suivant la revendication 13» earac térisé en ce que les crêtes et l'anneau sont inclinés relativement à l'axe longitudinal de cet écrou. 15. Ecrou auto-bloqueur suivant la revendication 14, carac térisé en ce que les naissances de ces dents sont définies par des lignes courbes.