Brevet FR2073305A1 — publié le 19711001

t 2073305 L'invention est relative à un dispositif et une structure de solidarisation perfectionnés,ainsi qu'à un procédé à1assemblage, dans lequel un certain nombre d'éléments à recouvrement pourvus d'ouvertures alignées sont fixés l'un à l'autre par des moyens de soli-5 darisation formant un ensemble unique, constitués par une vis ou une tige filetée, par un écrou spécial et par une bague d'un matériau plus mou"que celui de 1'écrou, à l'aide d'un procédé qui fournit en une seule opération une structure contrainte où le boulon se trouve soumis à une tension résiduelle élevée. lO D'une.manière générale, l'invention est relative à un dis positif de solidarisation et à un joint du genre décrit dans le brevet principal N° 1.504.195. l'invention assure la même force de serrage uniforme et intense, qui peut être prédéterminée, que le dispositif objet du brevet principal précité, mais d'une manière qui aug-■j 5 mente pratiquement la longévité des outils d1 installation. les termes "tension résiduelle1; "bension de serrage"et"pré-charge"sont utilisés indifféremment ci-a.près pour décrire la tension dans la vis ou le boulon du dispositif de solidarisation pendant le serrage de ce dernier, cette tension subsistant lorsque 20 l'ensemble a été serré. Cette tension résiduelle procure des avantages, notamment un joint étanche et rigide, une résistance élevée à la fatigue et la capacité de résister sans défaillances à des tensions relativement élevées. Le dispositif d'assemblage conforme à l'invention comporte 25 une vis ou une tige filetée, un écrou et une bague. 1'écrou est de préférence un écrou crénelé classique de dureté standard et la bague est réalisée en un matériau plus mou que celui de 1'écrou et plus mou que celui de la vis. la vis traverse des ouvertures des éléments d'assemblage, sa partie filetée dépassant de ces éléments, 30 d'une manière usuelle, les filets de la vis sont de préférence formés avec des cannelures longitudinales en vue d'assurer le verrouillage, à couple de desserrage élevé, que l'on recherche entre la tige et la bague, la bague est disposée sur la vis au contact de la face adjacente de l'élément d'assemblage et recouvrant la partie fi-^55 letée et cannelée de la vis. l'écrou est vissé sur l'extrémité de tpI fi s la vis, ses crénelures/étant en contact avec l'extrémité adjacente de la bague. 1'écrou est hexagonal dans le mode de réalisation décrit et le diamètre extérieur de la bague est essentiellement le même que celui de 1'écrou. 40 Le dispositif de solidarisation est mis en oeuvre en vis 70 34346 2 2073305 sant l1écrou-sur là vis avec un couple relativement faible de manière à tirer les feuilles, plaques ou autres l'une contre l'autre, si elles sont séparées, et à supprimer le jeu du joint. Un outil de refoulement est ensuite appliqué, qui comporte des doigts que l'on po-5 se sur là bague et que l'on manoeuvre vers 1.!intérieur pour effectuer un allongement dé la bague. TJh tel allongement fait pénétrer les crénelures de 11 écroit dans l'arête adjacente de la bague et fait pénétrer la bague à l'intérieur du filetage et des cannelures de la vis. En même temps, la'bague s'allonge et,du fait.que l'écrou est 10" immobilisé par rapport à la vis par la liaison assurée entre eux par le filetage, cet allongement de la bague soumet la tige de la vis à une tension élevée qui donne lieu à une précontrainte de tension ou une tension résiduelle élevée dans le dispositif de solidarisation mis en place. De même, la pénétration de la bague dans les 15 crénelures de 1'écrou et dans les cannelures et le filetage de la vis produit un verrouillage entre 1'écrou et.la vis, transformant 1'écrou libre de tourner en écrou verrouillé et assurant un couple de desserrage élevé, de sorte que 1'écrou ne risquera pas. de se desserrer accidentellement en service. 20 Pour le refoulement du dispositif de solidarisation de la technique aritérieure précité, la partie de 1*écrou présentant un trou lisse, qui n'est pas vissé sur la vis et, qui est refoulé, fait partie intégrante de la partie filetée de 1'écrou et a la même dureté. 1'écrou doit présenter la dureté nécessaire pour assurer la ré-25 sistance indispensable dans le dispositif de solidarisation et, en conséquence, les coritraintes de refoulement sont assez élevées afin de réaliser le refoulement et l'allongement de 1'écrou. Dans le dispositif conforme à l'invention, cette partie de .l'écrou est remplacée par une bague de matériau plus mou. la résistance élevée et 30 l1intégrité du dispositif de solidarisation sont conservées en utilisant un écrou de dureté standard et la longévité de l'outil de refoulement peut être efficacement accrue du fait que les contraintes de serrage sont moindres pour la bague de matériau plus mou. L'invention est décrite plus en détail ci-après à l'aide 35 d'un exemple, illustrâtif mais nullement limitatif -, de réalisation en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue,en coupe transversale,montrant les pièces du dispositif de solidarisation, en place, et montrant l'outil de refoulement en position avant le refoulement ; 40 - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, montrant 70 34346 3 2073305 l'outil de refoulement à la fin de l'opération de refoulement ; - la figure 3 est une vue en élévation, à échelle réduite, analogue à la figure 2 après enlèvement de l'outil de refoulement ? - la figure 4 est une vue en élévation, montrant séparé-5 ment les diverses pièces du dispositif de solidarisation; - la figure 5 est une vue en élévation en bout de l'écrou, suivant la ligne 5-5 de la figure 4 ; - la figure 6 est une vue en élévation en bout de 1'écrou, suivant la ligne 6-6 de la figure 4 et 10 - la figure 7» enfin, est une vue,en coupe transversale, suivant la ligne 7-7 de la figure 3. Le dispositif de solidarisation comporte une vis ou une tige filetée, désignée dans son ensesible par 1, mi écrou désigné dans son ensemble par 2 et une bague désignée dans son ensemble par 3® 1 5 Une paire d'éléments de construction ou de panneaux (plaques,eta „ ) sont désignés par 4 et 5 et leurs ouvertures alignées par 6 et 7. La vis 1 comporte une tête 8, en faisant partie intégrante, des rainures périphériques en forme de filetage hélicoïdal 9 ménagées dans la partie saillante de sa tige à l'extrémité opposés et 20 une partie intermédiaire lisse 10, La vis fait saillie à travers les ouvertures alignées 6 et 7 et la partie intermédiaire lisse 10 de sa tige peut s'adapter dans les ouvertures 6 et 7 avec un jeu d'ajustement si on le désire. De même, si on le désire, les ouves*-tures 6 et 7 pourraient être évasées pour constituer des ouvertures 25 concentriques et la partie lisse de la tige 10 pourrait présenter la conicité correspondante pour s'y ajuster. La partie saillante de la tige comporte un filetage 9 et, de préférence, des cannelures 11, dirigées longitudinalement, sont disposées avec un certain espacement tout autour de la tige, partî-30 culièrement au voisinage immédiat des extrémités intérieures des filets , c'est-à-dire des filets servant de gorges de verrouillage à la bague, ainsi qu'on le décrit ci-après. L'écrou 2 est un écrou tournant librement et est du type connu sous le nom d'écrou crénelé. Des crénelures 12, dirigées ra-35 dialement, sont "formées sur une face de l'écrou qui, dans le mode de réalisation représenté sur les figures, est hexagonal. La bague 3 est une bague cylindrique lisse d'une dureté inférieure à celle de l'écrou et de la vis. L'écrou et la -vis peuvent être réalisés en un métal approprié ou en une matière plasti-40 que et la bague peut aussi être réalisée en un métal ou en une ma 70 34346 4 2073305 tière plastique approprié mais doit être capable de subir des déformations permanentes, de manière que ces déformations provoquent son allongement. Lorsque les pièces constitutives du dispositif de solidari-5 sation sont dans la position représentée sur la figure 1, la bague 3 est tout d'abord appliquée sur l'extrémité filetée 9 de la vis 1, contre la face adjacente du panneau 15. L'éorou tournant librement 2 est ensuite vissé sur l'extrémité filetée de la vis,sur une étendue suffisante pour amener les feuilles ou plaques 4 et 5 l'une con-10 tre l'autre, si c'est nécessaire, et pour éliminer le jeu du joint. La partie filetée 9» comportant les cannelures 11, est d'une longueur suffisante pour se prêter aux variations de serrage, l'assemblage étant représentéssur les figures,normalement vissé. Le couple, initialement faible, est appliqué et peut être 15 effectué simplement à la main dans beaucoup de cas, et la traction s*exerçant finalement sur le boulon, ou force de serrage, est assurée par le refoulement de la bague de manière que celle-ci pénètre à l'intérieur des filetages inférievœs 9 ®t des cannelures 11 qui empêchent la bague de tourner par rapport à la vis,et la bague pénè-20 tre également à l'intérieur des crénelures 12 de l'écrou pour assurer un verrouillage entre la bague et 1* écrou, entraînant le verrouillage , par l'intermédiaire de la bague 3, entre 1'écrou 2 et la vis 1. L'outil de refoulement a été désigné dans son ensemble par Î5 et est représenté, sur la figure 1, dans la position où il entou-25 re l'éerou 2 et la bague 3 ainsi que l'extrémité saillante de la vis 1. Cet outil de refoulement est connu et ne rentre pas en soi dans le cadre de l'invention. Un exemple d'ion tel outil est décrit dans le brevet américain îT° 3.029.665. Il comporte un organe annulaire extérieur ou douille 16 présentant une embouchure circulaire évasée 30 17. Une douille tabulaire de refoulement 18 est disposée à l'intérieur de l'organe annulaire 16 et porte quatre doigts élastiques ou mâchoires 19 dont chacune est incurvée sur une étendue correspondant essentiellement au quart de la circonférence de la douille. Ces mâchoires 19 ont des surfaces extérieures coniques 20 d'une conicité 35 correspondant à celle de la surface annulaire 17. Les doigts 19 comportent des parties saillantes 21 incurvées longitudinalement formées par des parois latérales 22 et 23 formant un certain angle, et se raccordant par des surfaces moins incurvées 24. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, l'angle compris entre les 40 surfaces 22 et 23 est d'environ 60°. 70 34346 5 2073305 Chacun des doigts comporte aussi une partie rectiligne intermédiaire 25 se terminant par -un épaulsnent arm.ula.ire 26, - L'outil de refoulement est manoeuvré de telle manière que la douille 18 se déplace par rapport à la douille 16 et- que cette 5 dernière se déplace dans la direction delà flèche 27. Du fait de la coopération des surfaces évasées 17 et 20, les doigts élastiques 19 sont déplacés radialement vers l'intérieur de manière que les parties saillantes 21 soient imprimées dans le métal de la "bague 13 et •jO refoulent ce métal de la manière réprésentée sur.les figures 2 et 3 en formant des empreintes permanentes autour du métal de la bague 3, ainsi qu'on l'a indiqué en 28 sur les figures 2 et 3. De telles dépressions sont séparées par des nervures ou des parois 29 dirigées . longitudinalement et constituées par le métal de la "bague (fig. 3), 15 Dans le mode de réalisation représenté sur les figures de l'outil de refoulement, au cours de 1 'opération de refoulement, les parties évasées 26 des doigts 19 entrent en contaût avec la partie d'extrémité complémentaire de 1'écrou 2, qui immobilise longitudinalement les parties saillantes des doigts 19 par. rapport à la bague. Au cours 20 du refoulement, des filets supplémentaires sont formés sur la partie intérieure de la bague lorsque celle-ci est refoulée contre la vis-, ainsi qu'on le voit sur la figure 2, Dans ces conditions, la valeur de la tension du dispositif de solidarisation sè trouve augmentée, de même que la force, uniforme de serrage et le verrouillage 25 ainsi produit. On enlève ensuite l'outil de refoulement,et le dispositif de solidarisation ainsi posé est tel qu'il est représenté sur la figure 3. Du fait que la bague 3 est constituée d'un matériau plus 30 mou que celui de l'écrou 2, il faut mettre en oeuvre.essentiellement moins de force, se traduisant par des contraintes moindres sur les doigts de refoulement 19, augmentant pratiquement leur longévité. Ce résultat est particulièrement important dans les grandes dimensions de 12,7 mm et plus. 35 Les filets 9 de la vis, à l'intérieur desquels la bague est refoulée et qui agissent ainsi à la manière de rainures de verrouillage, peuvent être remplacés par une gorge ou des gorges annulaires voisines, telles que celles décrites dans le brevet principal, pour autant que l'extrémité extérieure de la tige de la vis soit munie de filets permettant de visser 1'écrou jusqu'à sa position an-40 térieure à l'opération de refoulement de la bague. 70 34346 6 2073305 Comme il Ta de soi» .et comme il résulte d'ailleurs de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus particulièrement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 70 34346 7 2073305 BEVEKDICiA'eiOllS 1. Structure comportant un certain nombre d'éléments se recouvrant, munis d1ouvertures alignées, maintenues ensemble par un dispositif de solidarisation du genre de celui du brevet principal, 5 comportant une vis dont une extrémité est immobilisée contre une face des éléments se recouvrant et une tige de vis traversant les trous alignés, une extrémité au moins de cette tige de vis étant munie d'un filetage, et un écrou fileté s'engageant sur ce filetage, la partie de la tige de vis traversant les trous alignés jusqu'à 1*écrou 10 étant soumise à une contrainte de traction, caractérisée par le fait que cette structure comporte une bague, de matériau plus mou que celui de 1'écrou, disposée entre les éléments se recouvrant et 1'écrou, cette bague ayant été refoulée vers l'intérieur à l'intérieur des filets disposés en dessous ou à l'intérieur d'une autre ou d'autres 15 gorges de verrouillage situées au voisinage immédiat du filetage de la ti^ de vis de manière à imprimer la contrainte de traction à la vis. 2. Structure selon la revendicatL on 1 » caractérisée en ce que 1'écrou porte des crénelures sur sa face en contact avec la bague, ces cr&relwres pénétrant à l'intérieur 'de cette face de la îja- 20 gue» 3. Structure selon la revendication 1, ou la revendication 2, caractérisée en ce que les filets ou autre gorge ou gorges de verrouillage disposés en dessous de la bague portent des cannelures longitudinales formées en eux. 5 4. Procédé pour la formation d'une structure comportant un certain nombre d'éléments se recouvrant, munis d'ouvertures alignées, maintenues ensemble par un dispositif de solidarisation du genre de celui du brevet principal, comportant une vis dont une extrémité est immobilisée contre une face des éléments se recouvrant et une tige 30 de vis traversant les trous alignés, une extrémité au moins de cette tige^ élant munie d'un filetage, et un éciou fileté s'engageant sur ce filetage, la partie de la tige de -vis traversant les trous alignés jusqu'à 1'écrou étant soumise à une contrainte de traction, lequel procédé est essentiellement caractérisé par la mise en place 35 d'une bague, de matériau plus mou que celui de 1*écrou, sur la tige de la vis entre les éléments se recouvrant et 1'écrou avant vissage de cet écrou sur la tige filetée de la vis, cette bague recouvrant, sans s'y visser, le filetage, ou une autre ou d'autres gorges de verrouillage situés au voisinage immédiat du filetage de 3a vis,et par 40 l'application d'une force de refoulement sur cette bague de manière 70 34346 s 2073305 à provoquer son allongement, axial par rapport à la vis, jusqu'au contact de l1écrou de manière à imprimer une tension résiduelle à la vis 0 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qute 5 les gorges de verrouillage ont la forme d•un filetage. 6. Procédé selon la revendication 4 ou la reyend;Lcation 5, ,, , - , menagees caractérisé en ce que l'ecrou comporte des crenelures/sur sa face en contact avec la bague» 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, 10 caractérisé en ce que la ou les gorges de verrouillage situées sous la bague présentent des cannelures longitudinales formées en elles. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la bague est réalisée en un matériau plus mou que ceux: de l'écrou et de la vis. 15 9o Dispositif de solidarisation en plusieurs pièces, des tiné à assembler un certain nombre d'éléments présentant des ouvertures alignées, caractérisé en ce qu'il comporte une tige destinée à traverser ces ouvertures, cette tige présentant une partie munie de gorges dépassant.un des côtés de ces éléments, l'extrémité extérieu-20 re de cette partie munie de gorges étant filetée, une bague disposée au-dessus de cette partie munie de gorges et un écrou vissé sur cette partie filetée jusqu'au contact de la bague, celle-ci étant réalisée en matériau plus mou que celui de l'ecrou. 10. Dispositif de solidarisation selon la revendication 9, 25 caractérisé en ce que l'ecrou comporte des crénelures, ménagées sur sa face en contact avec la bague.