Brevet FR2325918A1 — publié le 19770422

La présente invention concerne les appareils destinés à mesurer l'effort de serrage s'exerçant entre deux ou plusieurs pièces les assemblages par serrage sont extêmement nombreux dans l'industrie et la force de serrage conditionne la tenue satisfaisante de ces assemblages: trop faible il y a risque de glissement, trop forte les pièces risquent de fatiguer, de se déformer ou de se rompre. I1 n'existe pas actuellement de moyen simple, utilisable en atelier, permettant de mesurer directement-le serrage de deux pièces ou permettant de mesurer l'évolution de la force de serrage lors de la fixation afin d'arrêter celle-ci juste au bon moment. les mesures actuellement pratiquées sont indirectes, par exemple mesure du couple de serrage des vis que l'on traduit en en effort de serrage entre les pièces par une formule faisant appel à des paramètres approximatifs: coefficient de frottement des filets de la vis, de la tête de vis sur la pièce etc. Ces coefficients sont en général mal connus et varient selon l'état de surface, l'usure, le graissage des vis et écrous. les mesures ainsi obtenues sont donc sujettes à d'importantes erreurs. I1 existe des mesures directes et précises mais elles font appel à des équipements difficilement utilisables en atelier ou sur chantier: jauges de contrainte, dynamomètres etc. le dispositif objet de l'invention pallie à ces inconvénients en permettant une mesure directe de l'effort exercé entre des pièces assemblées au moyen d'appareils simples, peu couteux, utilisables en tous lieux sans connaissances particulières ni appareillages annexes. En outre les dispositifs, objets de l'invention sont utilisables sans modifications de pièces sur la majorité des assemblages existants, ils peuvent êtres construits pour être réutilisés et s'appliquent donc aussi bien à des assemblages non permanents qu' à des montages définitifs. les dispositifs, objets de l'invention sont basés sur la mesure du déplacement crée par la déformation élastique d'une pièce adéquate sous l'effet de l'effort de serrage, cette mesure étant faite entièrement dans l'appareil lui-même par rapport à des repères internes parfaitement visibles de l'opérateur La précision obtenue est suffisante pour la plupart des applications industrielles. Selon une réalisation de l'invention décrite Fig.1 le dispositif consiste en une rondelle fendue insérée sous la tête de la vis, de l'écrou, du rivet ou de tout autre élément assurant le serrage. Cette rondelle, en matériau élastique, est divisée en secteurs I et 2. les secteurs 1 sont plans, les secteurs 2 sont cambrés ce qui amène leur extrémité 3 en retrait par rapport à celle 4 des secteurs plans 1. Le diamètre extérieur de la tete de l'élément de serrage est tel qu'il laisse dépasser les extrémités 3 et 4 des secteurs avant serrage. Lorsque l'on applique un effort de serrage sur la rondelle les secteurs cambrés 2 s'aplatissent et leur extrémité se rapproche de celle des éléments plans 1. la nature du matériau constituant la rondelle, son épaisseur, la largeur et le nombre des secteurs cambrés, sont calculés pour qu'à une force de serrage donnée F, celle que l'on veut atteindre ,les extrémités 3 des secteurs cambrés coïncident avec celles 4 des secteurs plans( Fig. 2 ). Cette coincidence, facilement repérable à ltoeil nu, permet d'arrêter le serrage au moment voulu. La figure 3 montre une réalisation du dispositif précédent qui permet de repérer un dépassement de l'effort de serrage souhaité.les secteurs plans 1 sont découpés de telle sorte que leur extrémité vienne en retrait de celle des secteurs cambrés 2 complètement aplatis. Lacotncidence pour l'effort souhaité se produit donc avant l'aplatissement complet et un effort plus grand F' produit un dépassement des extrémités de 2 facilement repérable. Une autre réalisation de l'invention est décrite Fig. 4. Elle permet entre autres d'amplifier le déplacement de la partie déformable pour mieux apprécier la coincidence. La rondelle est toujours découpée en secteurs plans 1 et cambrés 2 mais les extrémités en sont relevées de façon à ce que leur tranche soit visible de dessus. tes tranches 3 de 1 et 4 de 2 sont décalées au repos et lors du serrage on obtiendra l'effort souhaité, fonction des caractéristiques de la rondelle,lorsque les tranches seront en colncidence ( FIG. 5 ). De même un dépassement F" de l'effort souhaité sera repérable Fig. 6 si l'on a construit la rondelle de telle sorte que la colncidence se produise avant que les secteurs cambrés ne soient complètement aplatis. Une autre réalisation de l'invention est décrite Fig. 7,elle s'applique à la mesure de l'effort exércé entre deux pièces par des moyens extérieurs à la zône de mesure. Elle consiste en une plaquette insérée entre les deux pièces et divisée en secteurs plans 1 et cambrés 2 dont les extrémités dépassent de l'assemblage. Comme dans les cas précédents à un effort donné correspond la coincidence des extrémités de 1 et 2 avec une mesure possible du dépassement de l'effort souhaité si la coincidence est obtenue avant aplatissement complet. Il est possible, là aussi, de relever les extrémités des secteurs comme sur la Fig. 4 pour améliorer la visibilité de dessus et pour amplifier le déplacement. Une autre réalisation de l'invention est décrite Fig. 8, elB comprend deux rondelles 1 et 2. 1 est une rondelle plate, 2 est une rondelle cambrée divisée ou non en secteurs, soudée ou non à 1 près de l'alésage. le repérage de l'effort de serrage souhaité est effectué par la coincidence du diamètre extérieur de 2 awc un repère 4 sur 1. Il est possible d'avoir plusieurs repères correspondant à différentes forces de serrage. La périphérie de 1, par exemple, peut être découpée en créneaux 5 et 6 (Fig. 9 ) pour faciliter le repérage du déplacement de 2. La Fig. 10 montre une réalisation ayant les mêmes applications que celles de la Fig. 4 mais la piéce de mesure est constituée d'une cuvette inerte à fond plat 1 dont les secteurs 2 sont relevés et sur laquelle est posée et éventuellement soudée à l'alésage une rondelle cambrée 3 dont les secteurs relevés 4 viennent s'intercaler entre ceux 2 de la cuvette 1. Comme pour la pièce de la Fig. 4 on repère la coincidence des tranches des secteurs 2 et 4 vues de dessus ou leur dépassement en cas de charge trop forte. Une autre réalisation de l'invention décrite Fig. 11 et valable surtout avec des secteurs relevés, consiste en une cuvette à fond plat 1,dont la périphérie est découpée en secteurs 2 comme dans la Fig. 10, sur laquelle s'appuie une cuvette à fond conique 3 dont les bords sont également découpés en secteurs 4 venant s'intercaler entre les secteurs 2 de 1. Sous l'effet du serrage la cuvette conique 3 s'aplatit et ses secteurs 4 se redses3ent. Lr'er3Clble est construit de telle sorte que pour un effort de serrage donné F les tranches supérieures de 2 et 4 soient en coincidence. Il est possible de prévoir sur tous les dispositifs précédents comportant des secteurs relevés un moyen de briser ceux-ci une fois le serrage voulu obtenu afin de réduire l'encombrement, les dispositifs ne sont alors plus réutilisables. Dans toutes les réalisations de l'invention qui précèdent il est possible d'améliorer le repérage de la coincidence des repères fixes et mobiles en les colorant de façon contrastée ou en donnant aux parties venant en colncidence une forme particulière: pointe, biseau Une autre réalisation de l'invention ne faisant plus appel à la coincidence de deux repères mais toujours basée sur la mesure de la déformation d'une pièce élastique est décrite Fig. 12. ou cambrée le dispositif de mesure comprend deux rondelles: l'une plate/ 1 l'autre cambrée 2 soudées autour de leur alésage. L'espace ente les rondelles 1 et 2 est rempli d'une matière visqueuse disposée en deux zônes annulaires 3 et 4 colorées différemment. Lors du serrage, 2 s'écrase et l'espace entre 1 et 2 se réduit forçant la matière visqueuse à s'échapper par les orifices 5. Le dispositif est construit de telle sorte que lorsque le serrage voulu est atteint la matière visqueuse de la zône 4, de coloration différente, commence à apparaitre par les orifices 5. En prévoyant une troisième zône de matière visqueuse de couleur différente de 3 et 4 et située après 4 vers l'alésage, il est possible de repérer un écrasement trop grand de la rondelle 2 correspondant à un effort de serrage anormalement élevé. Un dispositif analogue à celui de la Fig. 12 peut être construit pour les cas de mesure ou celui de la Big. 7 est employé. Bes dispositifs, objet de l'invention, peuvent être utilisés dans l'industrie pour mesurer l'effort de serrage exercé lors du montage entre deux ou plusieurs pièces bloquées par des vis, des boulons, des rivets ou tout autre moyen. Il peut, par exemple être employé dans les applications ou la force de serrage doit être connue avec une précision suffisante et ne doit être ni inférieure à la valeur donnée, pour éviter des desserrages et des glissements, ni supérieure pour éviter une déformation des pièces assemblées. C'est le cas de nombreux assemblages en construction automobile et aéronautique par exemple. RETENDICATIONS 10)Dispositif de mesure du serrage entre deux pièces basé sur la déformation élastique d'un élément sous l'effet du serrage, cette déformation étant transformée en déplacement dont on mesure l'amplitude caractérisé par le fait que l'élément déformable et le moyen d'en mesurer le déplacement sont contenus dans une même pièce,autonome, restant en permanence dans l'assemblage, pouvant s'adapter à différents types d'assemblages et pouvant être construite pour être réutilisable. 20)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la pièce est une rondelle découpée en secteurs alternativement plats et cambrés, de diamètres extérieurs différents au repos et qui coincident pour un serrage donné fonction des caractéristiques de la pièce. 30) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la pièce est constituée d'une rondelle cambrée superposée à une rondelle plate La rondelle cambrée, divisée ou non en secteurs a un diamètre inférieur au repos à celui de la rondelle plate qui , elle, porte des repères permettant de mesurer l'au- mentation du diamètre de la rondelle cambrée sous l'effet de 1' effort de serrage. 40) Dispositifs selon les revendications 2 et 3 caractérisés par le fait que les bords des rondelles plates et cambrées sont relevés et découpés en segments venant alternativement s'imbriquer les uns entre les autres. les tranches supérieures de ces segments, décalées au repos, venant coincider sur un même cercle sous l'effet d'un serrage donné. 50) Dispositi selon les revendications 3 et 4 caractérisés par le fait que la rondelle cambrée est remplacée par une rondelle conique. 60) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la pièce de mesure est une plaque alternativement découpée en secteurs plans et cambrés dont les extrémités, décalées au repos, coïncident sous l'effet d'un effort de serrage donné. 7Q)Dispositif selon la revendication 6 caractérisé par le fait que la pièce est constituée dune plaque plane portant des repères sur Gaq1leJle s'appuie une plaque cambrée, découpée ou non en segments et soudée à la plaque plane par le coté opposé aux segments. L'extrémité libre de la plaque cambrée est, au repos, en retrait par rapport aux repères de la plaque plane et vient coïncider avec ceux-ci sous l'effet d'un serrage donné. 80) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la pièce de mesure est constituée par deux rondelles l'une plate et l'autre cambrée ou les deux cambrées en sens opposé, soudées autour de l'alésage et formant entre elles une chambre annulaire emplie d'une substance visqueuse disposée en zônes concentriques diversement colorées. Sous l'effet d'un serrage donné la matière visqueuse sort de la chambre par des orifices disposés sur la périphérie et devient visible à l'extérieur, la couleur qui apparaît indiquant l'iLtensité du serrage. 90) Dispositif selon les revendications 1 et 8 caractérisé par le fait que la pièce est constituée de deux plaques soudées sur trois côtés et contenant une matière visqueuse utilisée comme dans la revendication 8.