Brevet FR2403480A1 — publié le 19790413

La présente invention concerne un dispositif d'assemblage de pièces par tige munie d'une tête d'appui par exemple par boulon ou biellette. Â cause des défauts d'usinage, d'une part, et des inévitables déplacements relatifs des pièces assemblées d'autre part, il s'exerce généralement sur les surfaces planes en contact de la tête de la tige d'assemblage et de la pièce adjacente à la tête de tige, ces surfaces étant au demeurant très réduites, des forces réparties de façon dissymétrique par rapport à l'axe de la tige d'assemblage : ces forces engendrent des pressions très élevées, qui provoquent des margues de matage de la tête de tige sur la pièce adjacente et un moment de flexion important qui agit sur la tige d'assemblage et peut provoquer sa déformation0 Lorsqu'il s'agit d'un assemblage théoriquement fixe et dé finitif, ces inconvénients ne prêtent pas trop à conséquence.Mais il n'en est pas de même lorsque les pièces assemblées peuvent, par construction, être légèrement mobiles l'une par rapport à 11 autre et, par exemple, être entraînées en faible déplacement relatif transversal. Alors, et compte-tenu d'un phénomène de fatigue, les efforts auxquels-la tige d'assemblage est soumise, peuvent arriver à la détériorer. Pour pallier ces inconvénients, on peut équiper de rotules les extrémités de telles tiges d'assemblage0 Si, dans ce cas, on élimine bien les marques de matage, on ne s'affranchit pas pour autant aussi facilement des effets dSs au moment de flexion. Ge moment de flexion, engendré par le déplacement relatif des pièces assemblées, qui agit sur ces tiges, dépend en effet du coefficient de frottement des surfaces en contact. Il est relativement faible si les éléments en contact sont correctement lubrifiés. Dans les cas contraires, et où il est donc difficile de procéder à des visites d'entretien systématiques, les risques de détérioration des tiges d'assemblage. réapparaissent accompagnés de l'usure due au frottement qui est préjudiciable à un bon fonctionnement prolongé. La présente invention vise donc à éliminer tous les inconvénients mentionnés ci-dessus, et concerne à cet effet un dispositif d'assemblage d'au moins deux pièces pouvant se déplacer légèrement l'une par rapport à l'autre, par au moins une tige d'assemblage munie d'une tête d'appui, caractérisé par le fait qu 'il comprend une entretoise intercalée entre ladite tête d'ap pui et la pièce voisine de cette tête, dans laquelle est prévu un alésage pour le passage de la tige d'assemblage, ladite entretoise comportant au moins une surface cylindrique conformée pour rester tangente le long de l'une de ses génératrices à l'une des deux surfaces, de la tête de tige et de ladite pièce respective-ment, en contact avec l'entretoise sur laquelle elle peut rouler. Grâce au dispositif de l'invention, une partie des efforts supportés par l'assemblage est répartie sur toute une droite, sans que ces efforts ne puissent se concentrer en un point, ce qui élimine donc les risques de matage de l'élément de l'assemblage en contact avec la surface cylindrique de l'entretoise. Cet élément d'assemblage possède ainsi un degré de liberté par rapport à l'entretoise sur laquelle il peut rouler. Aucun frottement ne se produit à leur contact et aucune usure ne peut y apparaître sans même qutil-soit nécessaire de lubrifier.En outre, la dissymétrie, par rapport à l'axe de la tige d'assemblage, de la répartition des forces qui s'exercent sur l'assemblage, est fonction, dans le dispositif de l'invention, du rayon de courbure de la surface cylindrique de l'entretoise. le rayon de courbure de cette surface cylindrique étant parfaitement maitrisable suivant la forme donnée à l'entretoise, l'invention présente par conséquent l'avantage de pouvoir mieux répartir les pressions autour des zones de contact et ainsi réduire le moment de flexion supporté par la tige d'assemblage. Afin de réduire encore les contraintes qui s' appliquent sur les éléments de l'assemblage dans le cas de mouvements relatifs complexes de ces éléments, on peut, dans une forme de réalisation préférée du dispositif de l'invention, prévoir que l'entre- toise comporte une deuxième surface cylindrique conformée pour rester tangente le long de l'une de ses génératrices à l'autre desdites deux surfaces en contact avec l'entretoise. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de deux formes de réalisation préférées mais non limitatives du dispositif d'assemblage de l'invention, représentées sur le dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue en perspective des éléments d'assemblage de la première forme de réalisation du dispositif de Iinvention ; - la figure 2 est une vue en coupe axiale du dispositif de la figure 1, et - la figure 3 est une vue en perspective de l'entretoise de la deuxième forme de réalisation du dispositif de l'inven tison. Les figures 1 et 2 représentent l'assemblage d'une pièce 1 et d'une autre pièce, non figurée sur le dessin, au moyen d'une tige d'assemblage 2 munie d'une tête d'appui 3, et d'une entretoise 4. À son extrémité opposée à la tete 3, la tige d'assemblage 2 est munie de tout moyen approprié pour bloquer l'autre pièce, comme par exemple une autre tête d'appui ou une rotule classique, ce moyen de blocage pouvant même être éventuellement vissé sur un filetage ménagé à cette extrémité de la tige. On peut également envisager d'intercaler entre cette autre pièce et ce moyen de blocage une deuxième entretoise similaire à l'entretoise 4, pour améliorer la tenue de l'assemblage, comme on le constatera plus loin.En outre, d'autres tiges analogues à la tige 2, peuvent également participer à l'assemblage des deux pièces considérées. Ces deux pièces sont légèrement mobiles l'une par rapport à l'autre, par exemple dans une direction sensiblement transversale à l'axe 5 de la tige 2. A cet égard, l'invention s'applique particulièrement bien à l'assemblage de deux flasques de précontraxn- te des ressorts de régulation de vitesse des pâles d'un aérogéné rateur, par des biellettes travaillant en traction ou en compression sous l'action des ressorts disposés entre ces flasques. L'une de ces pièces pourrait aussi être un plateau maintenu, au moyen du dispositif de l'invention, sur une série de colonnettes, et destiné à la réalisation de mesures particulières. Dans l'exemple illustré par les figures I et 2, la face 6 de la pièce 1 et la face inférieure 7 de la tête d'appui 3, en contact avec l'entretoise 4, sont planes, bien qu'il ne s'agisse pas, en l'occurrence, d'une limitation de l'invention. L'entretoise 4 comporte deux surfaces cylindriques convexes 8 et 9, d'axes respectifs non parallèles, respectivement en contact avec les surfaces planes 6 et 7 de la pièce I et de la tête 3, de manière que la surface 6 de la pièce 1 puisse rouler sur la surface 8 de l'entretoise, et la surface 7 de la tête 3 sur la surface 9 de l'entretoise. On conçoit aisément que l'invention s'applique tout aussi bien à l'assemblage de pièces non planes, à condition néanmoins que leurs surfaces de contact avec l'entretoise soient cylindriques, de façon à pouvoir rouler sur l'entretoise.Il en est de même pour la surface d'appui de la tête de tige. Si ces surfaces n'étaient effectivement pas planes, il sut- firait alors de prévoir sur l'entretoise, soit des surfaces encore cylindriques convexes mais à rayons de courbure inférieurs à ceux des surfaces des pièces en question quand la courbure de ces pièces est tournée vers itentretoise, soit des surfaces planes ou concaves mais à rayons de courbure supérieurs à ceux des surfaces des pièces quand la courbure de ces pièces n'est pas tournée vers l'entretoise. Les surfaces 8 et 9 sont des surfaces cylindriques de révolution, d'axes respectifs orthogonaux entre eux et dans la position de repos, parallèles à la surface 6 de la pièce 1. Le volume réunissant les surfaces 8 et 9 peut être indifféremment paral lélepipédique, comme dans l'exemple représenté, cylindrique, ou d'une autre forme, Un alésage 10 est percé dans l'entretoise 4, suivant un axe 11, confondu avec l'axe 5 de la tige 2 au repos et perpendiculaire aux axes des surfaces cylindriques 8 et 9, pour permettre le passage de la tige 2. Cet alésage 10 a une forme tronconique pour permettre le débattement de la tige 2. Un alésage semblable 12 est également percé dans la pièce 1 pour le passage de la tige 2. La tige 2, de forme générale cylindrique, comporte, adjacente à la tête d'appui 3, une partie sensiblement sphérique 13, pour améliorer le centrage de la tige lors de son débattement. Les surfaces 6 et 7 sont donc respectivement tangentes aux surfaces 8 et 9 de l'entretoise 4, les premières pouvant rouler sur les deuxièmes, à partir des génératrices de contact 14 et 15 des surfaces 8 et 9. La tige 2 étant solidaire de la pièce 1, par l'intermédiaire de l'entretoise 4, et de la pièce non représentée, un déplacement relatif des deux pièces assemblées provoque un mouvement relatif de la tige 2 et de la pièce 1 par l'intermédiaire de deux surfaces 9 et 8. Puais ce mouvement est assimilable à deux rotations relatives des surfaces 7 et 6 sur ces surfaces 9 et 8 depuis les génératrices 14 et 15 de ces surfaces 9 et 8. L'entretoise 4 -assure ainsi à la pièce 1, par rapport à la tige 2, deux degrés de liberté qui réduisent considérablement les contraintes qui stexercent sur la tige 2 et notamment le moment de flexion.Si, comme il est évoqué plus haut, une entretoise similaire à l'entretoise 4 est intercalée, à l'extrémité de la tige 2 opposée à la tête 3, entre le moyen de blocage de la pièce non représentée sur le dessin et cette pièce, la pièce 1 possède, avantageusement, par rapport a cette pièce non représentée, quatre degrés due liberté. Grâce au contact linéaire et au roulement des surfaces les unes sur les autres, les risques de matage de la pièce 1 et de la tige 2 sont définitivement éliminés. De plus, aucun frottement ni rancune usure ne peuvent se produire autour des génératrices 14 et 15 de l'entretoise 4, et toute lubrification est superfétatoire. Enfin, chacun desdits degres de liberté contribue à réduire le moment de flexion qui s'exerce sur la tige d'assemblage 2, et par conséquent les risques de sa détérioration. A cet égard, examinons le degré de liberté correspondant à la rotation de la surface inférieure 7 de la tête 3 de la tige 2 sur la surface cylindrique 9 de l'entretoise 4.Au début de cette rotation, les surfaces 7 et 9 sont en contact le long de la génératrice 15, et l'axe 5 de la tige 2 est confondu avec l'axe 11 de l'entretoise 4o Pendant la rotation, au cours de laquelle les deux surfaces roulent l'une sur l'autre sans glisser, la ligne de contact des deux surfaces se déplace progressivement depuis la génératrice 15 jusqu'à la génératrice 15', l'axe de la tige 2 pivote jusqu'à la position représentée en 5' sur la figure 2, et la droite de contact initiale de la surface 7 se déplace jusqu'à la position représentée en 15" sur la figure 2. En première approximation, le moment fléchissant supporté par la tige 2 est égal au produit de la force qu'exerce en 15' la pièce 1 sur la tige 2 par le déplacement 15", 15' de la ligne de contact.Ce déplacement est égal au produit du rayon de courbure R de la surface cylindrique 9 par l'angle de rotation . R étant un paramètre parfaitement maîtrisable, on peut donc facilement réduire le moment de flexion supporté par la tige. En outre, la force exercée en 15' passant sensiblement au centre de la surface 8 de l'entretoise, et réciproquement, les droites de contact se trouvent chargées à peu près uniformément sur toute leur longueur. Quant au deuxième degré de liberté, il contribue à réduire le moment de flexion de façon identique. Si on désire réduire la -contrainte due au moment de flexion à un niveau nettement inférieur, par exemple à celui de la contrainte de traction supportée par la tige d'assemblage, l'entre- toise peut avantageusement, au lieu d'être monobloc, comporter des éléments de contact rapportés, et réalisés en un matériau à limite élastique aussi élevée que possible, et de préférence à module d'long aussi faible que possible, Ainsi, la forme de réalisation représentée sur la figure 3, sur laquelle on n'a pas représenté-les trous de passage et de centrage de la tige d'assemblage, pour la clarté de la figure, comporte notamment une entretoise 104 en contact avec une pièce 101 à assembler. l'entretoise 104 comporte une surface cylindrique convexe 109 directement formée sur l'entretoise, et une surface cylindrique convexe 108 formée sur un élément rapporté 110 à limite élastique très élevée et module d'Young très faible. Un elément rapporté 120 a été rapporté sur la pièce 101, également en un matériau à limite élastique très élevée et à module d'Young très faible, en contact avec l'élément 110 de ltentretoise 104, afin de réduire les contraintes de pression supportées par la pièce 101. On pourrait également prévoir un autre élément, analogue à l'élément 120, rapporté sur la tête de la tige non représentée sur la figure 3. REVENDICATION ============== I.- Dispositif d'assemblage d'au moins deux pièces pouvant se déplacer légèrement l'une par rapport à l'autre, par au moins une tige d'assemblage munie d'une tête d'appui, caractérisé par le fait qu'il comprend une entretoise intercalée entre ladite tête d'appui et la pièce voisine de cette tête, dans laquelle est percé un alésage pour le passage de la tige d'assemblage, ladite entretoise comportant au moins une surface cylindrique conformée pour rester tangente le long de l'une de ses génératrices à l'une des deux surfaces, de la tête de tige et de ladite pièce respectivement, en contact avec l'entretoise sur laguelle elle peut rouler. 2.- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'en- tretoise comporte une deuxième surface cylindrique, d'axe non parallèle à celui de la première, et conformée pour rester tangente le long de l'uné de sés génératrices à l'autre desdites deux surfaces en contact avec l'entretoise. 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel lesdites surfaces cylindriques sont convexes. 4.- Dispositi! selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel lesdites surfaces cylindriques sont de révolution, d'axes respectifs orthogonaux entre eux et perpendiculaires à l'axe dudit alésage. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ledit alésage est tronconique. 60- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ladite surface cylindrique appartient à un élément rapporté sur l'en- entretoise. 7.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la surface de la pièce en contact avec l'entretoise ap partirent à un autre élément rapporté sur cette pièce, dans lequel est percé un alésage pour le passage de la tige d'assemblage. 8.- Dispositif selon l'une des revendications 6 et 7, dans lequel les éléments rapportés sont formés en un matériau à limite élastique très élevée, et de préférence à module d'long très faible. 90- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel est prévue une deuxième entretoise à l'extrémité de ladite tige d'assemblage opposée à ladite tête d'appui. 10.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel les deux pièces sont des flasques de précontrainte de ressorts de régulation de vitesse des pâles d1un aérogénérateur.