Brevet FR2259278A1 — publié le 19750822

La présente invention concerne un élément de fixation du type boulon priscnnier, dont le serrage au-delà d'une certaine valeur du couple assure le maintien en place en empêchant sa vis de sortir de son écrou I1 existe de nombreux types d'éléments de fixation du genre boulon qui comportent des organes de blocage destinés à empêcher les vibrations d'en séparer la vis de l'écrou. Ces dispositifs sont largement utilisés, mais le besoin se fait encore sentir, par exemple dans certains montages délicats tels que celui des éléments d'une entrée d'air de turboréacteur, d'organes de retenue rendant absolument impossible la chute de l'élément. de fixation si son écrou se desserre.Dans l'exemple précité, l'aspiration par le turboréacteur des éléments de l'organe de fixation risque d'avoir en effet des conséquences désastreuses. La présente invention concerne un élément de fixation du type boulon prisonnier, auquel il est possible d'appliquer facilement un couple de serrage prédéterminé qui provoque la déformation de l'écrou de façon à ltempecher de se dévisser et de se séparer de la vis. La tige de la vis du boulon prisonnier selon l'invention est partiellement filetée et partiellement lisse, et elle comporte à l'extrémité de sa partie lisse contigue au filetage une gorge périphérique qui sort avec ce dernier des parois traversées par la tige de la vis en passant par l'ouverture centrale d'une rondelle déflectrice ou déformante dont une des faces est en contact avec la face externe correspondante d'une paroi de la pièce à fixer.La paroi délimitant l'orifice de cette rondelle près de son autre face a la forme dtune surface de révolution dont la génératrice croise l'axe de la rondelle à partir duquel elle diverge en sortant par la seconde face de cette der nière. L.r partie taraudce de l'écrou du boulon est prolongée par un tronçon tubulaire extrême déformable de blocage qui, lors du vissage de l'écrou sur la vis, entre en contact avec la surface de révlutioi '.r(eité de lit rondelle qui le force à se déformer partiellemlnt vers l'intérieur pour pénétrer dans la gorge sur toute sa périphérie de manière à empêcher la vis et l'écrou de se séparer.La rondelle déflectrice est un élément distinct de la vis et de l'écrou et n'est fixée ni à l'un ni à l'autre- une fois ltélément de fixation serré. L'invention sert décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure 1 représente en élévation latérale un mode de réalisation avantageux de l'écrou du boulon prisonnier selon l'invention la figure 2 représente l'élément en plan, selon la ligne 2-2 de la figure 1 la figure 3 est une coupe axiale de l'élément selon la ligne 3-3 de la figure 1 la figure 4 est une coupe axiale d'une rondelle déflectrice ou déformante selon l'invention la figure 5 représente en élévation une partie de la vis du boulon prisonnier selon-l'invention ; et la figure 6 est une coupe axiale du boulon prisonnier selon l'invention serrant deux parois l'une contre l'autre. Les figures 1 à 3 représentent un écrou 10 dont l'axe et le trou central portent respectivement les références 11 et 12 et qui comporte un corps 13 taraudé en 14, de préférence sur une partie seulement de sa longueur axiale. Ce corps peut exte- rieurement comporter facultativement des pans 16, formant par exemple une surface périphérique hexagonale pour permettre d'exercer sur l'écrou un couple de serrage. Les deux extrémités de l'écrou portent les références 17 et 18. Du coté de son extrémité 17, l'écrou comporte d'un seul tenant un tronçon moteur ou tête 20 dans laquelle le trou de l'écrou est délimité par une paroi lisse. Cette tête est par exemple hexagonale, ses pans périphériques 21 permettant de lui appliquer un couple de serrage au moyen d'un outil approprié. La tige 20 et le corps 13 sont réunis par un élément de cisaillement 22, en l'occurrence une entaille périphérique 23, qui correspond à,la zone de moindre résistance à la torsion de l'élément de fi-xation entre ses extrémités. Lfautre extrémité 18 de l'écrou est un tronçon de blocage 25 constitué d'un organe tubulaire déformable 26 dont l'ex- trémité libre comporte un biseautage périphérique 27. La paroi interne de cet élément 26 est lisse ainsi que celle de llépau- lement par lequel elle se raccorde au taraudage t4 du corps 13. Perpendiculairement à l'axe 11 de l'écrou, le tronçon 25 a une section annulaire, et l'épaisseur de sa paroi est inférieure à celle du corps 13 de l'écrou. La figure 4-représente une rondelle déflectrice. ou déformante 30 dont les deux faces portent respectivement les références 31 et 32-et l'ouverture centrale la référence 33. La paroi 33a dette ouverture est lisse, c'est-à-dire qu'elle n'est pas destinée a' adhérer à un élément quelconque. La rondelle 30 reste donc distincte-et indépendante aussi bien de l'écrou que de la vis, et ses dimensions sont telles qu'elle reste libre de tourner par rapport à l'un et à l'autre jusqu'à ce qu'elle soit comprimée entre l'écrou et la paroi de la pièce à fixer.L'orifice supérieur de la rondelle, telle qu'elle est représentée sur la figure 4, est bordé par une surface déflectrice ou déformante 34 qui est une surface de révolution dont la génératrice a la forme indiquée par la référence 34 sur la figure et tourne autour de l'axe 35 de la rondelle, lequel con- cide avec les axes 11 et 45 de l'écrou et de la vis lorsque lté- lément de fixation est assemblé. La vis 40 représentée sur les figures 5 et 6 comporte une tête 41 et une tige 42 dont le filetage 43 est bordé, du coté de la tête 41; par une gorge périphérique 44 dont le fond, parallèle à l'axe 45 de la vis sur une certaine longueur, se raccorde au filetage 43 par un épaulement périphérique 53 qui a la forme d'une surface de révolution dont la génératrice croise obliquement l'axe 45. Le boulon prisonnier selon-l'invention est destiné à coopérer avec une pièce avec laquelle la tige de sa vis entre d'une manière ou d'une autre en contact. L'application la plus vraisemblable est celle qui est représentée sur la figure 6, dans laquelle une pièce 46 est constituée de deux plaqnes 47, 48 percées de trous colncidants 49, 50. La tête 41 de la vis est noyée dans une cavité à paroi inclinée 51 de la plaque 48, et son filetage 43 ainsi qu'une partie au moins de sa gorge pé riphérique sortent de la pièce, c'est-à-dire en en de la plaque 47. Si l'écrou n'appartient pas à la catégorie de ceux qui ne peuvent supporter qu'un couple de serrage limité, il n'est pas nécessaire qu'il comporte le tronçon moteur 20, et les pans périphériques 16 de son corps 13 peuvent servir à le serrer sur la vis. Dans le cas contraire, ce sont les pans 21 du tronçon moteur qui sont utilisés pour serrer le boulon, et les pans 16 du corps 13 peuvent facultativement être utilisés une fois le tronçon 20 cisaillé. Pour réaliser un assemblage avec le boulon prisonnier selon l'invention, l'utilisateur commence par faire passer la vis dans le ou les trous de la pièce comme le montrent les figures 5 ou 6. Il enfile ensuite la rondelle déflectrice 30 sur l'extrémité libre de la tige de la vis, sur le filetage-de laquelle il visse ensuite l'écrou. Le serrage de ce dernier fait entrer l'extrémité libre de son tronçon de blocage 25 avec la surface déflectrice 34 qui force sa paroi à s'incurver vers l'intérieur pour former une lèvre circulaire 52 (figure 6) qui avance en face de l'épaulement périphérique 53 bordant la gorge 44.La figure 6 représente la position la plus avantageuse dans laquelle la lèvre 52 et l'épaulement 53 sont accrochés l'une a? l'autre au moment où vient de se produire le cisaillement et la séparation du tronçon moteur 20 d'avec le corps 13 de ltecrou. Il existe cependant normalement certaines tolérances en ce qui concerne la valeur du couple de serrage pour laquelle se produit le cisaillement, de sorte que la longueur axiale du fond de la gorge -doit être suffisante pour que la lèvre 52 puisse faire saillie dans cotte dernière en un point quelconque de sa largeur. Cela permet évidemment à l'écrou de se dévisser quelque peu mais non de se séparer de la vis, du moins tant qu'un couple de desserrage capable de redresser la lèvre 52 n'est pas exercé sur l'écrou.De simples vibrations sout en principe incapables d'exercer un couple suffisant. Il faut, aussi bien pour serrer l'écrou que pour l'enlever, déformer la matière de façon continue, de sorte qu'une fois installé comme on vient de le décrire le boulon selon l'invention est un boulon prisonnier. Il faut souligner que la rondelle déflectrice ne fait pas partie de l'organe de retenue du boulon selon l'invention. Elle ne sert qu'à déformer le tronçon de blocage pour lui faire former la lèvre 52 qui fait saillie dans la gorge. Elle n'est fixée à aucun moment ni à l'écrou ni à la vis, et elle n'est maintenue en place que parce qu'elle est comprimée entre l'écrou et la pièce. Avant cette contrainte, elle peut tourner librement aussi bien par rapport à la vis que par rapport à l'écrou. Les dimensions du tronçon de blocage de l'écrou sont calculées en fonction de la résistance de la matière dont il est constitué de façon que sa déformation soit achevée. au moment où le couple de serrage atteint sa valeur maximale, laquelle est déterminée par la résistance de l'élément de cisaillement 22. La pis, l'écrou et la rondelle du boulon selon l'invention sont de préférence en métal, par exemple en alliage d'aluminium, de titane ou d'acier. Le principe appliqué pour faire du boulon selon l'invention un boulon prisonnier convient admirablement aux éléments de fixation conçus pour ne pouvoir supporter qu'un couple de serrage limité, du fait que son élément de blocage peut être constitué de la même matière que celle de son élément de serrage et qu'il est facile de les réaliser en déterminant avec précision leurs résistances relatives. Toutefois, le même principe est applicable dans le cas de boulons où la valeur du couple de serrage ne présente pas d'importance particulière, ou bien dans le cas où l'organe qui détermine cette valeur critique est extérieur au boulon lui même, (clé dynamométrique par exemple. Ltinvention ne se limi- tc donc pas au cas de boulons capables par eux-mêmes de limiter la valeur du couple de serrage au moyen d'un organe de cisail liement, par exemple. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au di sposi tif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVEN'DICATIO,Ix Boulon caractérisé en ce qu'il comprend trois éléments une vis métallique dont la tige partiellement filetée comporte une gorge périphérique qui se raccorde au filetage par un épaulement périphérique ayant la forme d'une surface de révolution dont la génératrice tourne autour de l'axe de la tige ; une rondelle déformante dont le trou central est délimité par une paroi lisse qui ne lui permet d'adhérer ni à la vis, ni à l'écrou et qui se raccorde à la première face de la rondelle, c'est-à-dire à celle qui n'est pas destinée à entrer en contact avec la pièce sur laquelle est monté le boulon, par une surface déflectrice de révolution dont la génératrice converge vers l'axe dudit trou en s'éloignant de ladite première face et un écrou métallique dont la,partie médiane taraudée se raccorde d'une part, par un élément de cisaillement de moindre résistance qui se casse pour une certaine valeur du couple de serrage, à celle des-extrémités tubulaires de l'écrou qui comporte extérieurement ses organes de serrage, et d'autre part à son autre extrémité tubulaire de blocage dont le diamètre interne est suffisant pour lui permettre, lors du serrage de l'écrou sur la vis, de coulisser le long du filetage de celleci jusqulà ce que sa paroi périphérique déformable, plus mince que celle de la partie taraudée de l'écrou, entre en contact avec ladite surface déflectrice qui la fait fléchir et la déforme de façon permanente en lui faisant faire saillie dans la gorge périphérique de la vis en face dudit épaulement qui empêche ainsi cette dernière de ressor-tir de l'écrou, les dimensions de ladite extrémité de blocage étant calculées de manière d'une part à assurer sa déformation maximale avant qu'intervienne la rupture de l'élément de cisaillement et d'autre part à en provoquer la déformation permanente dans l'autre sens pour séparer l'écrou de la vis.