Brevet FR2483546A1 — publié le 19811204

La présente invention concerne des organes d'assujet- tisement et, plus particulièrement, un organe d'assujettisse- ment en une pièce à couple limité par inhérence comportant un corps fileté entouré par une partie d'entraînement qui se sépa- re du corps lors de l'application d'un couple prédéterminé. L'enlèvement de la partie d'entraînement laisse une combinaison écrou-boulon fileté qui ne peut être facilement violée. Plusieurs solutions ont été apportées au problème des organes d'assujettissement à couple limité par inhérence, ain- si qu'aux organes d'assujettissement qui permettent d'obtenir un ensemble relativement inviolable.. Néanmoins, les dispositifs connus de l'art antérieur présentent des insuffisances et des inconvénients qui en limitent l'utilité. Une solution connue a consisté à prévoir un axe de cisaillement s'étendant entre une partie d'entraînement et une partie entraînée filetée séparée, qui se cisaille sous l'effet d'un couple donné de façon à per- mettre à la partie d'entraînement de se déplacer ensuite par rapport à la partie entraînée. Cependant, les organes d'assu- jettissEment de ce type soulèvent des problèmes de coût et de tolérances, étant donné qu'ils nécessitent l'utilisation de plusieurs pièces séparées, y compris d'axes de cisaillement ainsi que de trous pilotes pouvant être alignés dans lesquels les axes doivent être insérés. 2. Un autre type connu d'organes d'assujettissement à limitation de couple comprend une partie d'entraînement qui est distante axialement d'une partie d'engagement d'un boulon fileté par une surface ayant une épaisseur de paroi réduite. Cette surface définit une gorge circonférentielle soit inté- rieure, soit extérieure qui constitue un plan de cisaille- ment. Ce plan se rompt lors de l'application d'un couple dépas- sant un niveau prédéterminé de façon à permettre à la partie d'entraînement de se séparer de la partie d'engagement de boulon. Mais, les organes d'assujettissement de ce type ont généralement un coût de fabrication assez élevé, étant donné qu'ils nécessitent un contrôle poussé des opérations d'usinage car la gorge doit être usinée suivant des tolérances très ser- rées. Un autre type connu d'organe d'assujettissement à li- mitation de couple comprend un corps entraîné fileté intérieu- rement et une bague d'entraînement s'étendant circonférentiel- lement. La bague d'entraînement et le corps sont reliés par une âme de cisaillement s'étendant entièrement dans le sens radial qui est conçue pour se cisailler et séparer la bague d'entraînement du corps entraîné lors de l'application d'un couple prédéterminé. Néanmoins, les organes d'assujettissement de ce type présentent l'inconvénient d'avoir une âme de cisail- lement continue et ininterrompue qui limite le choix des maté- riaux lorsque l'organe d'assujettissement doit se cisailler à des couples de faible valeur. Plus particulièrement, les pro- priétés physiques des matériaux solides tels que l'acier ont comme corollaire une épaisseur de l'âme de cisaillement trop faible pour pouvoir être pratiquement formée si l'organe d'as- sujettissement doit se cisailler à des couples de valeur rela- tivement petite. Un organe d'assujettissement qui essaie de résoudre ce problème est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Améri- que n0 3.449.998, o le matériau constituant la zone de cisail- lement est groupé en plusieurs endroits distants les uns des autres, chaque endroit étant d'une épaisseur supérieure à cel- le d'une âme annulaire continue conçue pour se cisailler au même niveau de couple. Cette solution se traduit par l'obten- 3. tion d'un organe d'assujettissement pouvant être réalisé en matériau solide, tout en pouvant se rompre à des niveaux de couple de faible valeur. Cependant, des organes d'assujettis- sement de ce type nécessitent plusieurs opérations d'usinage et sont par conséquent d'un coût de fabrication relativement élevé. Il est par conséquent souhaitable de disposer d'un organe d'assujettissement en une pièce, difficilement viola- ble, à limitation de couple par inhérence, dont la fabrication soit relativement facile et peu coûteuse. Il est en outre sou- haitable de disposer d'un organe d'assujettissement qui puisse être réalisé à partir de matériaux relativement solides qui permettent néanmoins d'obtenir une liaison inviolable pour un couple de faible valeur. L'organe d'assujettissement de la présente invention comprend un corps fileté intérieurement et une partie d'entral- nement cylindrique creuse entourant le corps. La partie d'en- traînement comporte une pluralité d'encoches qui sont formées sur sa partie supérieure et dans lesquelles s'engagent des saillies de forme généralement complémentaire portées par un outil d'entraînement, de façon à permettre à l'outil d'appli- quer un couple de l'organe d'assujettissement par l'intermé- diaire de la partie d'entraînement. Une pluralité de pointes de cisaillement s'étendent radialement entre la partie d'en- traînement et le corps de façon à relier ces deux parties. Les pointes transmettent un couple entre la partie d'entraînement et le corps au-dessous d'un niveau de couple prédéterminé, ni- veau qui est déterminé par le matériau constituant l'organe d'assujettissement ainsi que par l'épaisseur et le nombre de pointes. Les pointes se rompront par cisaillement lors de l'ap- plication d'un couple dépassant le niveau prédéterminé de façon à permettre à la partie d'entraînement de se déplacer par rap- port au corps et à séparer ces parties et éviter la transmis- sion d'un couple d'une valeur supérieure au niveau prédéterminé au corps fileté. La partie d'entraînement peut ensuite être enlevée, laissant le corps assemblé avec un boulon fileté au niveau du couple prédéterminé. Le corps a un contour générale- 4. ment lisse de sorte que l'ensemble résultant est généralement inviolable. L'organe d'assujettissement peut être réalisé en une pièce dans une opération d'estampage-poinçonnage facile et peu coûteuse. Grâce à une conception et à une configura- tion appropriées des pointes de cisaillement, un organe d'assujettissement, o la partie d'entraînement se séparera du corps pour un niveau de couple relativement faible, peut être constitué d'un matériau relativement solide. La présente invention sEa bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci- joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un organe d'assujettissement destiné à effectuer une liaison filetée, ajusté à un niveau de couple prédéterminé, et un ou- til d'entraînement, selon la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe de l'organe d'assu- jettissemeit monté avec une pièce et un boulon avant l'applica- tion du niveau de couple prédéterminé; La figure 3 est une vue en élévation de l'organe d'as- sujettissement et de l'outil d'entraînement 'placés en relation d'entraînement; La figure 4 est une vue en coupe prise le long de la ligne 4-4 de la figure 3; La figure 5 est une vue en élévation de l'organe d'assujettissement installé au niveau de couple prédéterminé avec une pièce et un boulon; et La figure 6 est une vue en coupe de l'organe d'assu- jettissement prise le long de la ligne 6-6 de la figure 5. En liaison avec les figures, un organe d'assujettisse- ment à limitation de couple par inhérence selon la présente invention, ainsi qu'un outil d'entraînement annexe, sont repré- sentés en combinaison en 10. La combinaison organe d'assujet- tissement-outil 10 comprend un organe d'assujettissement 12 fileté à limitation de couple par inhérence et un outil d'en- trainement 14, dont les fonctions et les caractéristiques seront décrites ci-après. L'organe d'assujettissement 12 comprend un corps 5. s'étendant axialement 16 ayant une surface extérieure 17 au contour généralement lisse et un alésage axial 18 s'étendant à travers le corps. L'alésage 18 comporte des filets inté- rieurs, au moins sur une partie de la longueur, de façon à permettre au corps 16 de recevoir par vissage un boulon file- té 20. Une extrémité du corps 16 définit une base 22 qui est prévue pour venir en contact avec la surface d'une pièce S lors du montage de l'organe d'assujettissement 12 avec le bou- lon 20. L'extrémité opposée du corps 16 définit une partie de guidage 24 à diamètre réduit qui facilite le positionnement correct de l'outil 14 par rapport à l'organe d'assujettisse- ment 12, comme cela sera décrit ci-après. L'organe d'assujettissement 12 comprend également une partie d'entraînement cylindrique creuse 26 qui est coaxiale au corps 16 et en est radialement distante vers l'extérieur. Comme représenté en figures 1 et 2, la partie d'entraînement 26 définit une extrémité annulaire 27 de venue en contact avec une pièce qui est alignée axialement avec la base 22. L'extré- mité cupposée 28 de la partie d'entraînement 26 comporte trois encoches d'entraînement 29, distantes circonférentiellement les unes des autres, dont le but et la fonction seront décrits ci-dessous. La surface périphérique intérieure de la partie d'entraînement 26 entre les extrémités 27 et 28 définit une paroi intérieure 30 qui coopère avec la surface extérieure 17 du corps 16 pour définir entre elles une cavité 32 s'étendant axialement. Disposé dans la cavité 32 se trouve un flasque 34 qui s'étend radialement entre la base 22 et la paroi intérieu- re 30 contiguë à l'extrémité 27 de la partie d'entraînement -26. Comme indiqué en figures 1 et 4, le flasque 34 comporte trois ouvertures 36 s'étendant circonférentiellement. Ces ou- vertures 36 définissent effectivement trois pointes de cisail- lement 38 distantes les unes des autres circonférentiellement qui s'étendent radialement vers l'extérieur à partir de la ba- se 22 à travers la cavité 32 jusqu'à la paroi intérieure 30 pour relier la partie d'entraînement 26 au corps 16. L'outil d'entraînement 14 de l'organe d'assujettisse- ment 12 est représenté en figures 1 et 3. L'outil 14 comprend 6. une partie de préhension 50 prévue pour être reçue et mise en rotation par un organe d'entraînement rotatif motorisé (non représenté). En une pièce avec la partie de préhension se trouve un organe d'entraînement cylindrique allongé et creux 52, ayant un diamètre et une épaisseur radiale moyens sensiblement égaux à ceux de la partie d'entraînement 26. L'organe d'entraînement 52 comprend trois saillies s'éten- dant circonférentiellement et solidaires de l'organe qui sont formées à une extrémité et qui s'étendent axialement à partir de celle-ci. La forme des saillies 54 et leur écarte- ment circonférentiel autour de l'organe 52 sont tels qu'el- les sont appariées aux encoches 29 et créent-une liaisn acti- ve entre l'organe d'entraînement 52 et la partie d'entraîne- ment 26 pour l'application d'un couple à l'organe d'assujet- tissement 12. Placée à l'intérieur de l'organe d'entraîne- ment 52 se trouve une partie de positionnement 56 cylindri- que, creuse et coaxiale, ayant un diamètre intérieur qui lui permet de recevoir la partie de guidage 24 du corps 16 de façon à assurer que l'outil 14 est correctement positionné par rapport à l'organe d'assujettissement 12 et empoché de glisser pendant son fonctionnement. Dans un mode de réalisa- tion particulier de la présente invention, la possibilité de glissement de l'outil est encore réduite en conférant à cha- que encoche 29 de la partie d'entraînement 26 la forme d'un évidement en queue d'aronde. Cette configuration se traduit par une meilleure utilisation de l'outil qui facilite le main- tien des saillies 54 dans les encoches 29. Pour utiliser la combinaison organe d'assujettisse- ment-outil 10 de la présente invention, l'organe d'assujet- tissement 12 est vissé sur un boulon 20 qui a été pré-monté sur une pièce S. L'outil 14 est ensuite réuni à l'organe d'assujettissement 12 en le faisant tourner de façon à effec- tuer un alignement angulaire correct de l'organe d'entraîne- ment 52 pour permettre un avancement axial de l'outil 14 et l'insertion des saillies 54 dans les encoches 29, ainsi que l'engagement de la partie de positionnement 56 dans la partie de guidage 24. L'outil 14 et l'organe d'assujettissement 12 7. peuvent être ensuite mis en rotation par un organe d'entraîne- ment rotatif motorisé. Comme cela apparaîtra facilement, l'engagement des saillies 54 dans les encoches 29 permet au couple produit par l'organe d'entraînement rotatif d'être transmis par l'inter- médiaire de la partie d'entraînement 26 et des pointes de ci- saillement 38 à l'ensemble corps 16-boulon 20. Cependant, lorsque la valeur du couple auquel la combinaison organe d'assujettissement-boulon est soumise atteint un niveau pré- 1î déterminé fonction des caractéristiques du matériau et des di- mensions des pointes 38,les pointes 38 se briseront, ce qui rompra la liaison entre la partie d'entraînement 26 et le corps 16. La partie d'entraînement 26. se séparera du corps 16 et se déplacera par rapport à celui-ci de façon à éviter qu'un couple dépassant le niveau prédéterminé ne soit transmis à la combinaison organe d'assujettissement-boulon. Comme indi- qué en figures 5 et 6, la partie d'entraînement 26 peut être ensuite enlevée, laissant l'ensemble tel que représenté. Com- me on peut le constater, cet ensemble fournit une indication visuelle du fait qu'il a été soumis à un couple égal au niveau prédéterminé. En outre, la surface extérieure 17 au contour lisse du corps 16 constitue un ensemble qui est virtuellement inviolable. Les avantages de la présente invention comprennent le fait qu'elle prévoit un organe d'assujettissement o le cou- ple appliqué à la combinaison organe d'assujettissement-boulon résultante peut être facilement contrôlé d'une manière simple et efficace. La valeur du couple appliqué à l'ensemble peut être contrôlée par la sélection du matériau constituant l'or- gane d'assujettissement, par la dimension des ouvertures 36, et par les dimensions et le nombre des pointes de cisaillement 38 disposés à l'intérieur de la cavité 32. Alors que le mode de réalisation particulier de la présente invention comporte trois pointes de cisaillement 38, il apparaîtra facilement que le nombre de pointes peut être différent, selon les limites désirées du couple et les propriétés du.matériau qui a été choi- si pour constituer l'organe d'assujettissement 12. 8. La conception de l'organe d'assujettissement 12 rend également possible la concentration du matériau de cisaillement à l'intérieur des pointes 38 de façon à fournir une aire de ci- saillement ayant une épaisseur permettant de tenir compte de l'utilisation de matériaux relativement solides dans la cons- tïtution de l'organe d'assujettissement pour lequel la limite du couple prédéterminé est relativement petite. Comme cela a été signalé précédemment, on ne bénéficie pas de cet avanta- ge lorsque des matériaux solides sont utilisés dans la consti- tution d'un organe d'assujettissement ayant une partie réduite ininterrompue qui se rompt par cisaillement, étant donné que cette zone nécessite une épaisseur trop petite pour en permet- tre la fabrication suivant des tolérances rationnelles. La conception de l'organe d'assujettissement 12 se traduit en outre par un organe perfectionné en une pièce à li- mitation de couple par inhérence qui peut être fabriqué avec des méthodes simples et économiques. Plus spécifiquement, le profil de l'organe d'assujettissement de base comprenant le corps 16, la partie d'entraînement 26 et le flasque 34, peut être obtenu par une simple opération d'estampage. En outre, les ouvertures 36, et les pointes de cisaillement résultantes 38, peuvent être formées dans une opération de poinçonnage par avan- cement axial d'un poinçon de forme appropriée dans la cavité 32 et en contact avec le flasque 34. Comme il apparaîtra faci- lement, ce procédé de formation d'une structure de cisaille- ment o le matériau de cisaillement est groupé dans une plura- lité d'emplacements distants circonférentiellement les uns des autres présente des avantages de coût marqués sur les-opé- rations d'usinage précédentes qui sont plus compliquées. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au con- traire susceptible de variantes et de modifications qui appa- raîtront à l'homme de l'art. 9. REVENDICATIONS 1 - Organe d'assujettissement prévu pour être entraîné jusqu'à un niveau de couple prédéterminé limité par inhérence, caractérisé en ce qu'il comprend un corps comportant un alésa- ge s'étendant axialement et fileté au moins sur une partie de sa longueur pour permettre au corps de recevoir un boulon fileté, une partie d'entraînement coaxiale distante radiale- ment du corps et comportant une surface d'entraînement par l'intermédiaire de laquelle un couple peut être appliqué à l'organe d'assujettissement, et un flasque annulaire s'éten- dant radialement entre le corps et la partie d'entraînement et comportant une ou plusieurs ouvertures distantes circon- férentiellement les unes des autres qui définissent une ou plusieurs parties de cisaillement s'étendant radialement et distantes les unes des autres sur la circonférence, ces par- ties de cisaillement étant les zones les plus faibles de l'or- gane d'assujettissement en cas d'application d'un couple, à la suite de quoi les parties de cisaillement se rompront lors de l'application du niveau de couple prédéterminé à l'organe d'assujettissement par l'intermédiaire de la surface d'entraî- nement et la partie d'entraînement se séparera du corps de façon à éviter la transmission au corps d'un couple dépassant ce niveau prédéterminé. 2 - Organe d'assujettissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la artie d'entraînement est distante radialement vers l'extérieur du corps. 3 - Organe d'assujettissement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie d'entraînement comprend un organe cylindrique creux avec la surface d'entraînement disposée à une de ses extrémités. 4 - Organe d'assujettissement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps définit une partie de base de venue en contact avec une pièce à une de ses extrémités; la partie d'entraînement comprend un organe cylindrique creux s'étendant axialement, et le flasque s'étend radialement entre la partie de base et une extrémité de l'organe cylindrique. - Organe d'assujettissement selon la revendication 4, 248354e 10. caractérisé en ce que la surface d'entraînement est disposée à l'extrémité de l'organe cylindrique à l'opposé de ladite extrémité. 6 - Organe d'assujettissement selon la revendication 5, caractérisé en ce que la surface d'ertraînenelt- comprend une ou plusieurs encoches dans l'organe cylindrique qui reçoi- vent un nombre identique de saillies de forme complémentaire d'un outil d'entraînement de façon à permettre à cet outil de tourner et d'appliquer un couple à l'organe d'assujettisse- lo ment. 7 - Ecrou, caractérisé en ce qu'il comprend un corps ayant un alésage axial fileté intérieurement pour recevoir un boulon fileté, une partie d'entraînement cylindrique creu- se coaxiale distante radialement du corps vers l'extérieur et comportant une paroi intérieure qui coopère avec la surface extérieure du corps pour définir une cavité s'étendant axiale- ment entre elles, et une pluralité d'organes de liaison al- longés disposés à l'intérieur de la cavité s'étendant radiale- ment à travers cette cavité pour relier le corps et la partie d'entraînement et transmettre un couple d'une valeur inférieu- re à un niveau irÉdétEnniné entre la partie d'entraînement et le corps, chaque organe de la pluralité d'organes de liai- son étant prévu pour se rompre au niveau de couple prédéter- miné afin de permettre la séparation de la partie d'entraîne- ment et du corps et d'éviter la transmission au corps d'un couple supérieur au niveau prédéterminé. 8 - Organe d'assujettissement inviolable à limitation de couple par inhérence comportant un corps au contour lisse qui comprend un alésage axial fileté pour recevoir un boulon fileté et une partie d'entraînement par l'intermédiai- re de laquelle un couple est appliqué à l'organe d'assujettis- sement et qui est reliée au corps par une partie de cisaille- ment constituant la zone la plus faible de l'organe d'assujet- tisement lorsqu'il y a application d'un couple et cédant à l'application d'un niveau prédéterminé de couple pour permet- tre un mouvement relatif entre la partie d'entraînement et le corps, caractérisé en ce que la partie d'entraînement comprend il. un organe cylindrique creux distant radialement vers l'exté- rieur du corps, et la zone de cisaillement comprend une plura- lité d'organes de cisaillement s'étendant radialement entre le corps et la paroi intérieure de l'organe cylindrique et qui coopèrent de façon à relier l'organe cylindrique au corps au- dessous du niveau prédéterminé de couple, mais qui cèdent au niveau prédéterminé de couple de façon à permettre ledit mou- vement relatif. 9 - Organe d'assujettissement selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque organe de la pluralité d'orga- nes de cisaillement se rompt au niveau prédéterminé de couple de façon à permettre à l'organe cylindrique de se séparer du corps. - Dispositif pour l'application d'un niveau prédé- terminé de couple à une combinaison écrou-boulon, caractérisé en ce qu'il comprend un écrou de limitation de couple par inhérence, l'écrou comprenant une queue s'étendant axialement comportant une-partie de guidage à une de ses extrémités et un alésage axial qui est au moins partiellement fileté de façon à recevoir un boulon fileté, une partie d'entraînement cylindri- que creuse coaxiale distante radialement de la queue et com- prenant une ou plusieurs encoches d'entraînement distantes circonférentiellement les unes des autres à une de ses extrémi- tés, la queue et la partie d'entraînement étant reliées par une pluralité d'organes de cisaillement s'étendant radialement entre la queue et la partie d'entraînement et qui se rompent lors de l'application du niveau Irédéteminé du couple de façon à permettre un mouvement relatif entre la queue.et la partie d'entraînement et éviter la transmission à la combinaison écrou- boulon d'un couple dépassant le niveau prédéterminé, le dispo- sitif comprenant en outre un outil d'entraînement pour l'appli- cation d'un couple à l'écrou, cet outil comprenant une partie active comportant une ou plusieurs saillies qui peuvent venir s'engager dans les encoches d'entraînement de la partie d'en- trainement et par l'intermédiaire desquelles un couple peut être appliqué à la partie d'entraînement, et une partie d'accouple- ment qui coopère avec la partie de guidage de la queue pour po- 12. sitionner correctement la partie de travail afin de permet- tre l'engagement des saillies dans les encoches d'entraine- ment. 11 - Dispositif selon la revendication 10, caractéri- sé en ce que la partie active comprend un organe d'entraîne- ment cylindrique creux allongé ayant un diamètre et une épais- seur radiale moyens sensiblement égaux à ceux de la partie d'entraînement avec les saillies disposées circonférentielle- ment autour d'une de ses extrémités et s'étendant axialement à partir de cette extrémité, et en ce que chacune des encoches d'entraînement comprend un évidement s'étendant circonféren- tiellement qui est formé à -ladite extrémité de la partie d'entraînement et qui est prévu pour recevoir l'une des sail- lies lors de l'avancement axial de l'outil vers l'organe d'assujettissement. 12 - Dispositif selon la revendication ll,caractérisé en ce que chaque encoche d'entraînement a la forme d'un évi- dement en queue d'aronde. 13 - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la partie de guidage comprend une surface extérieu- re généralement cylindrique, et la partie d'accouplement de l'outil comprend un tube cylindrique creux allongé disposé à l'intérieur de l'organe d'entraînement cylindrique et coa- xial à celui-ci et qui reçoit la surface extérieure de la par- tie de guidage pour positionner correctement l'organe d'entraî- nement cylindrique par rapport à la partie d'entraînement afin de permettre l'engagement des saillies dans les encoches d'en- traInement pendant l'avancement axial de l'outil vers l'orga- ne d'assujettissement.