Brevet FR2481767A1 — publié le 19811106

La présente invention concerne une rondelle d'arrêt, notamment une rondelle du type Grower, c'est-à-dire une rondelle élastique fendue. De telles rondelles d'arrêt sont définies, par exemple, par les normes allemandes DIN 127, 128, 7980 et/ou 43699. Ces rondelles sont constituées d'acier à ressort et elles sont uti- lisées comme élément d'arrêt. Cependant, leur efficacité d'arrêt est très limitée, aussi bien en ce qui concerne le desserrage que la mobilité en rotation. Des essais de vibration ont montré que ni des rondelles Grower, ni des rondelles Bellevilles, des rondelles crantées, des rondelles radialement nervurées, des plaquettes de blocage et des écrous crénelés à goupilles utilisés en combinaison avec des vis traitées n'étaient appropriés pour servir d'éléments d'arrêt. Les rondelles Grower présentent des surfaces lisses et, en consé- quence, pendant leur sollicitation, elles sont soumises à des mouvements relatifs par rapport à des vis, des écrous et/ou des pièces, ce qui pro- voque le desserrage de l.aliaison. Des rondelles crantées, c'est-à-dire des rondelles annulaires de profil fermé, qui comportent une paroi mince et qui n'ont pas d'élasticité, sont fabriquées par poinçonnage de tôles d'acier de plus faible résistance que l'acier à ressort et leur action n'est pas comparable à celle des rondelles Grower. Des rondelles radia- lement nervurées, c'est-à-dire des rondelles de profil annulaire fermé dans lesquelles sont formées par poinçonnage des languettes élastiques radiales recourbées, ne peuvent être fabriquées qu'à partir d'une matière - très mince et, pour cette raison, elles ne conviennent pas pour arrêter des vis. On connait en outre des vis comportant sur le côté inférieur de leur tête une denture servant d'élément d'arrêt. Cependant, on rencontre dans ce cas l'inconvénient de principe qui consiste en ce qu'il n'est pas possible de donner une dureté suffisante à cette denture ou à la vis car cela provoquerait une rupture des flancs. En conclusion, on peut dire qu'aucune des "fixations par vis" de types connus ne satisfait complètement aux conditions imposées. On a soit affaire à une rondelle élastique à surfaces de contact lisses et de section forte- ment dimensionnée, qui ne peut pas être pourvue d'une bonne efficacité d'ac- crochage avec des moyens économiques (par poinçonnage ou par des procédés semblables), soit affaire à une rondelle crantée qui comporte évidemment des surfaces de contact à bonne efficacité d'accrochage mais qui ne pré- sente ni une élasticité ni une épaisseur de section suffisante, ou bien on utilise des rondelles à nervure radiale ou bien des rondelles Grower qui sont rendues élastiques dans certains tronçons mais qui ne peuvent avoir que des sections très minces et qui ne peuvent par conséquent pas être suffisamment précontraintes, ou bien on utilise finalement des vis comportant une denture sur le côté inférieur de leur tête, auquel cas on ne peut cependant pas utiliser comme matière première de l'acier à ressort, de sorte qu'on n'obtient pas une résistance correspondante de la denture et un bon effet élastique. L'invention a en conséquence pour but de fournir une rondelle élastique d'arrêt du type Grower, qui assure un bon arrêt de vis. Pour résoudre ce problème, il est proposé de prévoir des saillies en forme de dents sur la surface supérieure et la surface inférieure de la rondelle. La disposition de cette denture permet d'atteindre de façon surpre- nante le résultat désiré. Ainsi, les rondelles élastiques d'arrêt peuvent être utilisées dans de nouveaux domaines d'application, notamment comme arrêt de vis. Selon un mode de réalisation de l'invention, les saillies sont agen- cées sous la forme d'une denture régulière. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la denture forme un certain angle avec le rayon de la rondelle d'arrêt. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, les surfaces actives sont dentées en oblique. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, les surfaces actives sont dentées en croix. Du fait que la rondelle élastique d'arrêt, lorsqu'elle doit être con- vertie de la forme allongée du fil jusque dans la forme annulaire de section circulaire, ne doit pas s'appliquer avec la denture contre l'outil de formage du fait que celui-ci pourrait endommager ladite denture, il est prévu, sui- vant une autre variante de l'invention, que la surface intérieure de la rondelle élastique soit agencée en forme de rainures Cette rainure peut servir au centrage et au guidage de l'outil de formage périphérique. Selon un autre mode de réalisation de- l'invention, les dents de la rondelle sont agencées avec arêtes vives. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, les dent! comportent une partie dépouillée. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, la dentui est formée par roulage. -Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, la dentut est formée par poinçonnage. L'invention concerne également un procédé de fabrication de la ronc Grower. Selon un mode de réalisation de l'invention, la denture est formée avant le cintrage et le sectionnement de la rondelle. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, la matièt première en forme de fil est profilée et dentée par roulage. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, la matiéi première en forme de fil est profilée par roulage et la denture est forme par poinçonnage intermittent. delle La matière première constituée par un fil, de circulaire, est convertie à une section en forme de supérieure et la surface inférieure de laquelle les roulage. préférence de section trapèze dans la surface dents sont formées par Ensuite la rondelle est profilée et sectionnée. Il est également possible de pourvoir le fil profilé (par exemple en profil de trapèze) de la denture dans un processus de poinçonnage effectué tronçon par tronçon avant la formation de la rondelle, par exemple à la cadence de l'appareil de sectionnement. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, il est prévu dans la surface supérieure et la surface inférieure de la rondelle plusieurs cannelures concentriques disposées circulairement et dont les sommets pôintus dé- passent des surfaces de la rondelle tandis que leur fond est profilé de manière à être placé en retrait par rapport aux surfaces de la rondelle et, en outre, il est prévu dans les surfaces de la rondelle des encoches ra- diales espacées d'une faible distance les unes des autres, formées par empreinte et dans la zone desquelles les sommets pointus des cannelures sont abaissés au moins jusqu'à la surface de rondelle. Ire Ire re re àée 248 1767 La rondelle Grower trempée, qui est formée d'acier à ressort, comporte des sommets pointus en saillie qui ont une faible longueur et une faible largeur et qui présentent une dureté appropriée correspondant à l'acier à ressort trempé, afin de garantir un contact intime entre le côté inférieur d'une tête de vis, ou bien d'un écrou ou d'une pièce. La force de précontrainte est établie et réglable en fonction de l'ac- tion d'élasticité de la rondelle Grower. Elle est maintenue également pendant la charge de servi-ce car la rotation automatique de la rondelle Grower est empêchée par les sommets pointus des cannelures. La formation de cannelures en saillie est nécessaire pour que les encoches puissent être formées par empreinte, perpendiculairement à l'orientation longitudinale des cannelures, à l'aide d'une force peu im- portante. Les sommets pointus des cannelures permettent de créer, en plus de la liaison avec conjugaison de forces, une liaison avec conjugaison de formes, car la matière relativement plus molle de la pièce ou de la vis ou de l'écrou est plastiquement déformable par lesdits sommets pointus. Une caractéristique avantageuse pour la fabrication de la rondelle Grower consiste en ce que la surface intérieure de la rondelle est agencée en forme de toit de manière qu'elle comporte en section droite une surface à peu près triangulaire. En outre, il est avantageux que les sommets pointus des cannelures fassent saillie d'environ 15/l0edemm des surfaces de.larondelle etque le fond des cannelures ne soit pas placé en retrait de la même distance. Un procédé de fabrication de rondelles Grower, suivant lequel on profile à froid un fil d'acier à ressort de section circulaire en lui donnant une section trapézoïdale, on effectue ensuite le cintrage à froid de ce fil à la forme de rondelle autour du côté étroit du trapèze, et o on sectionne la rondelle ainsi formée par rapport au fil pour lui faire subir ensuite une trempe, est modifié selon l'invention de la manière suivante: le fil, après la première phase de profilage, sur les surfaces latérales du trapèze de moulures longitudinales dont les sommets pointus font saillie des surfaces latérales de la rondelle et dont le fond est placé en retrait par rapport auxdites surfaces, simultanément ou dans une autre opération, on donne à la surface étroite du trapèze une forme de triangle (toit) ayant en section droite des côtés à peu près égaux, et ensuite, on forme par empreinte des encoches transversales disposées parallèlenient à une faible distance les unes des autres, ce qui provoque un refoulement au moins des sommets pointus des moulures longitudinales, 248 1767 puis on guide le fil, lors du formage de la rondelle, intérieurement sur les surfaces du toit et extérieurement sur la surface de base du trapèze. Le fil en acier à ressort peut également avoir initialement d'autres formes de section droite. Il est essentiel que les moulures longitudinales soient formées, en ce qui concerne leur sommet pointu et leur fond, d'une manière simple, en opérant par exemple par étirage, tant que le fil n'a pas encore été sec- tionné en tronçons. Le profilage des moulures, et par conséquent des sommets pointus, suppose qu'on pourra ensuite former par empreinte des encoches transversales sans que la force à exercer dépasse la valeur économiquement admissible. Les moulures sont formées par empreinte jusqu'au coeur de la matière, qui subit seulement une légère déformation. De cette manière, les sommets pointus des moulures sont interrompus, de préférence régulièrement, de sorte qu'on obtient de courtes parties poin- tues réparties de façon échelonnée. Pour que ces parties ne subissent pas un refoulement par l'outil de cintrage lors de l'opération ultérieure de cintrage de la rondelle d'arrêt, la surface étroite du trapèze, qui cons- tituera ultérieurement la surface intérieure (bord) de la rondelle, est profilée en forme de toit, ce qui peut être réalisé avantageusement en même temps que l'étirage des moulures, ou bien ultérieurement dans un autre processus d'étirage, ou bien également au préalable. Le toit constitue une section triangulaire à côtés égaux, auquel cas les parties pointues sont arrondies. Lors du profilage de la rondelle d'arrêt, l'outil peut alors être guidé, sans endommagement des moulures et/ou des encoches, sur les deux surfaces du toit et sur la surface extérieure (bord) du fil. La rondelle terminée de fabrication est ensuite trempée d'une manière connue. Du fait que le fil d'acier présente fréquemment, dans la condition brute de fourniture, une dêcarburation de couche limite s'étendant jusqu'à une profondeur de 0,2 mm, de sorte qu'il peut exister dans les dents des zones de duretés différentes, les rondelles terminées de fabrication sont soumises à un processus de recarburation permettant d'établir une résis- tance constante jusque dans les parties pointues des dents. Le produit final ainsi obtenu convient avantageusement pour être utilisé comme élément d'arrêt de vis, auquel cas la fabrication peut être effectuée d'une manière très économique et très rationnelle. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, données à titre illustratif mais non limitatif. 24817 67 Les Figures 1 à 4 montrent différentes phases du procédé de fabrication d'une rondelle élastique d'arrêt, ou rondelle Grower, selon l'invention. La Figure 5 est une vue en plan d"unerondelle Grower conforme à l'in- vention. La Figure 6 représente la même rondelle en vue latérale. Les Figures 7 à 12 montrent différentes phases de fabrication d'une rondelle Grower selon l'invention. La Figure 13 est une vue en plan d'une rondelle Grower fabriquée con- formément au procédé selon l'invention. La Figure 14 est une vue latérale de la rondelle Grower de la Figure 13; et la Figure 15 représente une rondelle élastique d'arrêt, ou rondelle Grower, à double spire. A partir d'un fil métallique de section droite circulaire (Figure 1), on réalise un profil à peu près trapézoïdal (Figure 2), en opérant par exemple par étirage ou laminage, ou bien roulage. Pour autant que la rondelle élastique d'arrêt terminée de fabrication doit présenter une section droite de forme rectangulaire, le profilage initial en forme de trapèze est classique et nécessaire. Le profil est formé par exemple dans une autre opération d'étirage ou de laminage de manière que la courte surface du trapèze qui est située à l'intérieur constitue une rainure 11. La ra'inure 11 peut être&formée simultanément également lors du profilage du fil. En outre, la denture 12 prévue sur le côté supérieur et le côté infé- rieur de la rondelle peut être formée, soit de façon continue par laminage ou roulage, soit de façon discontinue par poinçonnage. Le fil terminé de profilage et pourvu d'une denture est introduit dans un outil de formage qui assure, d'une manière connue, le formage de la ron- delle et son sectionnement. Le processus de sectionnement peut, le cas échéant, être effectué en même temps que le processus de poinçonnage de denture. Le guidage du fil dans l'outil de formage est réalisé, comme indiqué schématiquement sur la Figure 4, à l'aide de deux guides 13, 14 qui s'appli- quent, sans endommager les surfaces dentées de la rondelle, dans la rainure 11, ou bien sur le côté inférieur du trapèze. La rondelle terminée de fabrication a été représentée sur les Figure 5 et 6. Sur la Figure 5, on a indiqué une rondelle à denture croisée. La denture peut comporter des dents arrondies et encore mieux, des dents à arêtes vives. 2 48 1767 La rondelle élastique d'arrêt selon l'invention peut être fabriquée à partir de tout matériau approprié. Grâce à la denture prévue.sur les surfaces actives de la rondelle (sur- face supérieure et surface inférieure),cette rondelle convient pour être utilisée comme un élément d'arrêt de vis. Il est ainsi possible d'envisager un nouveau domaine d'application. A partir d'un fil de section droite circulaire en acier à ressort (Fig. 7) , on crée initialement un profil en forme de trapèze (Fig. 8), qui est réalisé dans un processus d'étirage. Ce mode opératoire est connu et sert à donner à la rondelle finale une section rectangulaire. Lors du profilage de la rondelle, la zone placée à l'intérieur est naturellement soumise à un refoulement, tandis que la zone extérieure est soumise à un allongement, de sorte qu'on obtient effectivement un profil de forme rectangulaire. Le profil trapézoïdal (Figure 8) est soumis avantageusement à une autre opération d'étirage de manière que la surface de trapèze 1 initialement courte forme une surface 2 de section droite triangulaire(toit), tandis que, sur les surfaces latérales du trapèze, on réalise des cannelures longitudi- nales continues 3, à savoir avantageusement dans l'exemple considéré, trois cannelures par surface. On va donner dans la suite un exemple de réalisation pour préciser quelques ordres de grandeur de dimensions de la rondelle selon l'invention: Pour une section trapézoldale correspondant à une dimension de ligne médiane de 2 mm, à une longueur de côté inférieur de base de 2, 22 mm, à une longueur de côté supérieur de base de 1,92 mm, et à une hauteur de 3,42 mm, les par- ties pointues 4 des cannelures dépassent-de 0,15 mm de la surface latérale initiale du trapèze, tandis que le fond de cannelures 5 n'est pas placé en retrait de la même distance mais est coplanaire. L'espacement entre cannelures s'élève dans ce cas à 0,7 mm et le congé existant entre les parties poietues 4 et le fond 5 des cannelures correspond à un rayon de 0,3 mm. Lors de la réalisation du profil indiqué sur la Figure 9, on fait pas- ser le fil dans un outil qui forme par empreinte des encoches transversales 6 dans les surfaces latérales profilées, ces encoches étant espacées latérale- ment l'une de l'autre d'une faible distance, par exemple de 0,3 mm, et per- mettant de maintenir les parties pointues 4 des cannelures 3 au moins jus- qu'au niveau du coeur du fil, de préférence en opérant à une profondeur légèrement supérieure lors de la formation simultanée des encoches dans le coeur. Le fil ainsi terminé de profilage est introduit dans un outil de for- mage-qui assure d'une manière classique le formage de la rondelle et qui la sectionne. Une caractéristique de cet outil consiste en ce que, comme indiqué schématiquement sur la Figure 12, il est prévu trois guides 7, 8, 9 qui peuvent s'accrocher, sans endommager les surfaces latérales profilées, sur le toit 2, ou bien sur le côté de base du trapèze. La rondelle élastique d'arrêt terminée.de trempe a été représentée sur les Figures 13 et 14. On voit que les cannelures 3 sont disposées sur-des cercles concentriques, alors que les encoches 6 sont orientées radialement. Sur la Figure 15, on a représenté une rondelle élastique d'arrêt à double spire, qui est également agencée conformément à la présente invention. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. 248 17 67 REVENDICATIONS 1.- Rondelle élastique d'arrêt du type Grower, caractérisée en ce qu'elle comporte sur le côté supérieur et sur le côté inférieur des saillies en forme de dents. 2.- Rondelle selon la revendication 1, caractérisée en ce que les sail- lies sont agencées sous la forme d'une denture régulière (2). 3.- Rondelle selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la denture (2) est inclinée d'un certain angle par rapport au rayon de la ron- delle. 4.- Rondelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caracté- risée en ce que les surfaces actives sont dentées en oblique. 5.- Rondelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracté- risée en ce que les surfaces actives sont dentées en croix. 6.- Rondelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caracté- risée en ce que la surface intérieure de la. rondelle est agencée en forme de rainure (1). 7.- Rondelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caracté- risée en ce que les dents de la rondelle sont pourvues d'arêtes vives. 8.- Rondelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caracté- risée en ce que les dents comportent une partie dépouillée. 9.- Rondelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caracté- risée en ce que la denture est formée par laminage ou roulage. 10.- Rondelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caracté- risée en ce que la denture est formé par poinçonnage. 11.- Rondelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caracté- risée en ce qu'on utilise comme matière première un des matériaux suivants: acier à ressort, bronze et acier "Nirosta". 12.- Procédé de fabrication d'une rondelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la denture (2) est formée avant le cintrage et le sectionnement de la rondelle. 13.- Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la matière première en forme de fil est profilée et dentée par laminage ou roulage. 14.- Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la matière première en forme de fil est profilée par laminage ou roulage et en ce que la denture (2) est formée par poinçonnage intermittent. 2 481767 15.- Rondelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caracté- risée en ce que la surface supérieure et la surface inférieure de la rondelle comportant plusieurs cannelures concentriques (13) disposées circulairement, dont les sommets pointus (14) dépassent des surfaces de la rondelle et dont le fond (15) est profilé de façon à être placé en retrait par rapport aux surfaces de ladite rondelle, en ce que des encoches (16) orientées radiale- ment, espacées d'une faible distance les unes des autres, sont formées par empreinte dans les surfaces de la rondelle, et en ce que, dans la zone des- dites encoches, les parties pointues (14) des cannelures (13) sont refoulées 0 au moins jusqu'à la surface de rondelle (Figures 13 et 14). 16.- Rondelle selon la revendication 15, caractérisée en ce que sa sur- face intérieure est agencée en forme de toit de manière à comporter en sec- tion droite une surface de forme à peu prés triangulaire. 17.- Rondelle selon la revendication 15 ou 16, caractérisée en ce que les parties pointues (14) des cannelures (13) font saillie d'environ 1/10edemm des surfaces de la rondelle, et en ce que le fond des cannelures (13) n'est pas placé en retrait de la même distance. 18.- Procédé de fabrication d'une rondelle selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, suivant lequel on profile initialement un fil en acier à ressort de façon à le faire passer d'une section droite circulaire à une section droite trapézoîdale, en ce qu'ensuite on cintre ce fil à la forme de rondelle autour du côté étroit du trapèze et on le découpe à lon- gueur de manière à obtenir une forme de section droite rectangulaire, procédé caractérisé en ce qu'on forme dans le fil, après la première phase de profilage, dans les surfaces latérales du trapèze, des cannelures longi- tudinales (13) dont les parties pointues (14) dépassent desdites surfaces latérales et dont le fond (15) est placé en retrait par rapport auxdites surfaces, en ce que simultanément ou dans une autre opération, on donne à la surface étroite du trapèze la forme d'une surface de section triangulai- re (12) comportant des côtés à peu prés égaux (toit), en ce qu'ensuite on forme par empreinte des encoches transversales (16) orientées parallè- lement et espacées d'une faible distance les unes des autres, auquel cas au moins les parties pointues (14) des cannelures longitudinales (13) su- bissent un refoulement, et en ce que le fil, lors du formage de la ron- delle, est guidé intérieurement sur les surfaces dudit toit (12) et extérieurement sur la surface de base du trapèze. 19.- Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le profi- lage des cannelures (13) et de la partie en forme de toit (12) est effectué dans une même opération d'étirage.