Brevet FR2481765A1 — publié le 19811106

La présente invention concerne les écrous. Elle concerne plus précisément la réalisation d'écrous à auto- serrage relativement peu coûteux, de forme relativement simple et de fabrication commode tout en étant d'utilisa- tion fiable. L'invention a été mise au point en fonction des critères fixés par l'industrie aérospatiale, mais l'application de ces écrous réalisés selon l'invention n'est pas limitée à cette seule industrie. Les écrous à autoserrage ont une longue histoire mouvementée. Les premiers écrous fiables à autoserrage mis au point comportent un corps métallique hexagonal classique à une extrémité axiale duquelun collier d'une matière fi- breuse ou analogue est superpose et est maintenu rigidement en position, ce collier ayant un trou central dont le dia- mètre est égal ou légèrement supérieur au diamètre interne du taraudage. Lorsqu'un boulon est introduit dans cet écrou, il a un rôle classique jusqu'à ce que, en avançant, il vien- ne contre le collier fibreux. A ce moment, la résistance axiale exercée par le collier rapproche les filets de l'écrou et du boulon et fait donc apparaître un couple qui s'oppose à la rotation de l'écrou sur le boulon. Lorsque le boulon est vissé de façon plus importante dans l'écrou2, il déforme plastiquement le collier en formant un taraudage correspon- dant si bien qu'un couple résistant secondaire apparaît. Ce type d'écrou à autoserrage a été adopté rapide- ment et universellement et on a considéré quvil s'agissait d'écrous autobloquants. De nombreux perfectionnements ont été apportés à cette disposition de base, en particulier afin que le collier fibreux n'ait pas tendance à tourner par rapport au corps de l'écrou car une telle rotation peut af- faiblir ou supprimer les propriétés d'autoserrage de l'écrou. Etant donné le développement des matières plasti- ques et l'adoption de celles-ci dans l'industrie depuis la seconde guerre mondiale, on a remplacé le collier fibreux de ces écrous classiques à autoserrage par des matières plas- tiques, avec un certain succès. On a évidemment proposé de nombreuses autres cons- tructions et fabrications d'écrous à autoserrage. En fait, il faut reconnaître que la littérature, et notamment celle des brevets, regorge dans ce domaine de propositions appli- cables sur le papier uniquement. La grande majorité de ces propositions a constitué des échecs indiscutables. Des dessins qui, en laboratoire, paraissent fonctionner conve- nablement, ne sont pas suffisamment fiables au cours d'es- sais pratiques et dans une fabrication à grande échelle. De très nombreuses propositionsantérieures mettent en oeu- vre des techniques trop compliquées pour la fabrication des écrous à un prix rentable. L'industrie recherche toujours des écrous à auto- serrage qui soient simples, fiables et peu coûteux. En outre, il existe dans l'industrie aérospatiale et dans d'autres industries des critères spéciaux puisque la ré- duction du poids d'écrous simples, peu coateux, fiables et légers a une importance primordiale. Des écrous simples, peu coteux et fiables à autoserrage sont aussi nécessai- res dans des applications dans lesquelles des conditions -20 magnétiques ou autres nécessitent une réduction au minimum de la masse de métal contenue par un écrou. Les essais de fabrication d'écrous à autoserrage en matière plastique ont en général conduit à des échecs. Les expériences de la Demanderesse ont montré d'abord que tous les écrous autobloquants formés de matière plastique, comme ils ont un caractère élastique, n'exercent pas le couple résistant nécessaire; ensuite, l'écrou a tendance à s'écarter ou à éclater vers l'extérieur avec rupture des parois latérales et/ou en direction axiale à la suite du serrage qui assure une fonction de blocage. Cette carac- téristique est à la fois indésirable par elle-même et dan- gereuse pour l'écrou qui peut être détruit. On constate selon l'invention qu'on peut réaliser des écrous à autoserrage qui sont simples, commodes, peu coateux et fiables, formés d'une matière plastique, sans que la fonction de blocage ait tendance à faire éclater l'écrou. Plus précisément, l'invention concerne un écrou à autoserrage qui comporte un corps ayant un alésage ta- raudé débouchant à une première extrémité axiale du corps et destiné à loger la tige filetée d'un boulon coopérant, l'alésage se terminant,& l'intérieur du corps, dans une partie formant un alésage de diamètre réduit, le diamètre maximal de cette partie étant inférieur au diamètre maximal du reste de l'alésage; le corps est formé d'une matière plastique ou d'une autre matière légère et il est renforcé par au moins une bande, un anneau ou un manchon externe, formé d'une matière dont la résistance à la traction est supérieure à celle du corps de l'écrou et placé autour de l'extérieur du corps en face de la partie ayant l'alésage de diamètre réduit. Le corps de l'écrou est très avantageusement for- mé d'une matière plastique telle que le "Nylon", auquel d'autres matières peuvent être ajoutées afin que les pro- priétés fondamentales soient modifiées, par exemple des fibres de verre. L'utilisation d'une résine époxyde char- gée de fibres de verre comme matière plastique est parti- culièrement avantageuse puisque les écrous selon l'inven- tion formés d'une telle matière ne présentent pas le pro- blème de corrosion des écrous à autoserrage classiques lorsqdils sont fabriqués en certains aciers et alliages légers et lorsqu'ils sont utilisés avec des éléments en résine époxyde armée de fibres de verre dont l'utilisation est de plus en plus importante dans les structures d'aéro- nef. La matière de la bande, de l'anneau ou du manchon ex- terne doit être choisie en conséquence afin qu'elle évite la corrosion de l'écrou. La partie ayant l'alésage de diamètre réduit est avantageusement non taraudée et son diamètre est égal ou supérieur au plus petit diamètre du taraudage. Le renforcement peut être formé in situ par intro- duction dans le moule alors que le corps est en cours de for- mation par injection ou par tout procédé convenable. Le renforcement peut être formé par un ou plusieurs 248 1765 anneaux complets, placés coaxialement à l'axe de l'alésage, ou par une ou plusieurs bandes complètes ayant un emplace- ment analogue. Il peut être formé par rétreinte sur le corps de l'écrou terminé par ailleurs, ce corps pouvant avoir une configuration générale cylindrique dans la partie ayant l'alésage de diamètre réduit. D'autres caractéristiques et avantages d'un écrou à autoserrage selon l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de ré- alisation et en se référant aux dessins annexes sur lesquels: - la figure 1 est une vue de bout d'un mode de ré- alisation d'écrou selon l'invention; - la figure 2 est une coupe de l'écrou de la fi- gure 1 suivant la ligne II-II; et - les figures 3 et 4 sont analogues aux figures 1 et 2 respectivement et représentent un autre mode de ré- alisation selon l'invention. L'écrou à autoserrage portant la référence géné- rale 1 sur les figures 1 et 2 comporte un corps 2 moilé ou coulé convenablement en matière plastique relativement dure, par exemple en "Nylon" dur. Le corps de l'écrou a un alésage taraudé 3 partant d'une face axiale 4. Le taraudage peut être de tout type classique, permettant à l'alésage 3 de coopérer avec la tige filetée d'un boulon coopérant ayant un filetage classique de même type. L'alésage aboutit dans le corps de l'écrou à une partie 5 d'alésage de diamètre réduit qui, dans le mode de réalisation particulier consi- déré, se prolonge jusqu'à l'autre face d'extrémité axiale du corps. La partie 5 de diamètre réduit doit avoir de fa- çon générale un diamètre inférieur au diamètre maximal de la partie principale taraudée 3 de l'alésage et elle peut elle-même être taraudée sans cependant pénétrer aussi pro- fondément que le taraudage de la partie 3. Cependant, dans un mode de réalisation avantageux, la partie 5 n'est pas taraudée et son diamètre est supérieur ou égal au diamètre minimal de la partie taraudée 3 (de préférence un tout petit peu supérieur à ce diamètre). Une bande métallique 7, avan- 248 1765 tageusement formée d'aluminium, d'acier ou d'une autre ma- tigre ayant de bonnes propriétés de résistance à la trac- tion, constitue un renforcement placé autour de l'extérieur du corps 2 de matière plastique, en face de la partis non taraudée 5 de l'alésage. Darns le mode de réalisation parti- culier représenté sur les figures 1 et 2, la bande 7 est placëe pratiquement sur toute la longueur de cette partie non taraudée de lal5saga, depuis la face 6 d'extrémito. D'autres arrangements sont cependant possiblesoLe tenfor- cement ne doit pas toujours être formé sur toute la longueur axiale de cette partie non taraud&e. I1 peut m&me etre pro- longé sur une certaine longueur de la partie taraudée. Cet- te bande n'est pas nécessairement fermée, mais elle peut constituer une hélice formée d'un fil métalliqueo Le renfor- cement, quelle que soit sa forme, peut âtre avantageusement formé autour de l'extérieur du corps de l'écrou pendant que celui-ci est formé par moulage-par injection ou par tout autre procédé convenable. Dans un mode de réalisation avan- tageux, par exemple celui qui est représenté sur les figu- res 1 et 2, le renforcement est fixé par r6treinte ou com- pression sur une partie 8 d'extrgmité de forme générale cy- lindrique du corps qui est par ailleurs terminé. Lors du fonctionnement, lorsque lécrou 1 est pré- senté à un boulon coopérant, il tourne lif1ernt sur lgécrou jusqu'à ce que celui-ci atteigne l'extrémité de la partie taraudée 3 à l'intérieur du corps; ensuite, le filetage de l'écrou prend appui contre la matire du corps de l'écrou dans la partie non taraudée 5 et découpe cette matière et/ou la déforme et la comprime. La résistance à l'avance du bou- lon, comme dans le cas d'un boulon classique de type auto- bloquant, a tendance à repousser les filets de l'écrou et du boulon les uns contre les autres en direction axiale, en assurant un blocage. Une résistance supplémentaire à un vis- sage plus important de l'crou sur le boulon ou au dévissage de l'écrou du boulon est créée par résistance directe entre la matiêre de la partie non taraudée 5 de l'alésage et le filetage du boulon. La bande métallique 7 a tendance à s'opposer à la déformation radiale vers l'extérieur du corps dans la partie non taraudée de l'alésage, si bien qu'-elle a tendance à augmenter l'effet de blocage et simultanément elle empêche la détérioration du corps par éclatement ra- dial vers l'extérieur. La bande accroît aussi la résistance axiale de l'écrou à l'arrachement des filets. Bien que le mode de réalisation d'écrou-considéré ait une configuration externe d'écrou hexagonal avec un col- lier ou prolongement cylindrique, l'invention n'est pas li- mitée à cette configuration. La configuration externe du corps peut avoir diverses formes classiques, notamment les formes hexagonales classiques ayant plus ou moins de six fa- ces, ou la forme d'un écrou d'ancrage. La bande, l'anneau ou le manchon est alors mis à la forme convenable, au moins du côté radial externe, correspondant à la configuration exté- rieure de base de l'écrou. Les figures 3 et 4 qui sont analogues aux figures 1 et 2 respectivement, représentent un écrou 1' ayant une configuration externe hexagonale classique. L'écrou est par ailleurs analogue à celui qu'on a décrit en référence aux figures 1 et 2. On note que la bande métallique 7' a une forme hexagonale interne et externe, la dimension extérieu- re correspondant à celle de l'ensemble de l'écrou. On cons- tate que ce mode de réalisation présente des avantagespar rapport à celui des figures 1 et 2 car la surface de con- tact d'une clé ou d'un organe analogue est nettement accrue. Simultanément, le risque de détérioration de l'écrou au ni- veau de ses bords externes lors du serrage est manifestement réduit. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. ç Ecrou à autoserrage, du type qui comprend un corps (1) ayant un alésage taraudé (3) débouchant à une première extrémité axiale (4) du corps et destiné à loger la tige filetée d'un boulon coopérant, l'alésage aboutissant dans le corps (1) à une partie (5) d'alésage de diamètre réduit, le diamètre maximal de cette partie étant inférieur au dia- mètre maximal du reste de l'alésage, ledit écrou étant ca- ractérisé en ce que le corps (1) est formé d'une matière plastique ou d'une autre matière légère, et il a un renfor- cement (7) constitué par au moins un organe choisi parmi une bande, un anneau ou un manchon externe, formé par une ma- tière dont la résistance à la traction est supérieure à celle de la matière du corps (1), ce renforcement étant pla- cé autour de l'extérieur du corps (1) en face de la partie (5) d'alésage de diamètre réduit. 2. Ecrou selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (1) est formé de "Nylon" auquel est incorporée une matière finement divisée qui modifie ses propriétés. 3. Ecrou selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (1) est formé d'une résine époxyde chargée de fibres de verre. 4. Ecrou selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie (5) de diamètre réduit de l'alésage n'est pas taraudée et elle a un diamètre supé- rieur ou égal au diamètre minimal du taraudage. 5. Ecrou selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le renforcement (7) com- porte au moins un anneau complet coaxial à l'axe de l'alé- sage, ou au moins une bande ou un manchon complet d'axe coïncidant avec celui de l'alésage. 6. Ecrou selon la revendication 5, caractérisé en ce que le renforcement (7) est formé par une seule bande dont la configuration externe correspond à celle du corps de l'écrou dans son ensemble. 7. Ecrou selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le renforcement (7) est une hélice 2 481765 formée d'un fil métallique. 8. Ecrou selon l'une quelconque des revendications l à 7, caractérisé en ce que le renforcement (7) est formé in situ par disposition dans le moule lorsque le corps de l'écrou est formé par un procédé convenable, par exemple d'injection. 9. Ecrou selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le renforcement (7) est formé par ré- treinte ou par compression en place sur le corps qui est par ailleurs termine, en face de ladite partie (5) d'alésage de diamètre réduit.