Brevet FR2557652A1 — publié le 19850705

La présente invention concerne un écrou à blocage automatique et son procédé de fabrication. Plus précisément, l'invention concerne un tel écrou à blocage automatique qui présente un effet de blocage puissant et fiable même lorsque des forces sont appliquées de façon répétée, et un procédé de fabrication d'un tel écrou dont la face du siège est solidaire d'un siège annulaire courbe et élastique en saillie qui peut fléchir et dont le rôle est équivalent de celui d'une rondelle élastique, ce siège étant formé par utilisation d'une opération de forgeage à froid. Jusqu'à présent, lorsqu'un organe doit être serré à l'aide d'un écrou, une rondelle élastique est habituellement placée entre l'écrou et l'organe serré afin qu'ils soient bloqués, si bien que écrou ne peut pas se desserrer du fait de l'élasticité de la rondelle élastique. Dans un tel procédé, la rondelle élastique utilisée doit être fabriquée séparément de l'écrou, si bien qu'elle présente l'inconvénient de devoir etre placée coaxialement à l'écrou chaque fois qu'un serrage doit être effectué. En conséquence, le coût unitaire de fabrication est élevé et l'utilisation n'est pas commode. On a proposé de remédier à ces inconvénients par utilisation d'un écrou à blocage automatique dans lequel une bague d'une résine synthétique, par exemple de "Nylon", est introduite afin qu'elle soit solidaire de sa face circonférentielle interne. Bien que cet écrou soit de type à blocage automatique, il présente encore des défauts car son effet de blocage est fortement réduit lorsqu'on essaie de réutiliser une seconde fois un écrou qui a été retiré. Cependant, avec un tel arrangement, des opérations complexes de fabrication sont nécessaires pour l'introduction de ce type de bague si bien que l'écrou réalisé est très coûteux. D'autre part, la bague de résine synthétique ne peut pas être introduite tant que la face circonférentielle interne de l'écrou n'a pas été taraudée à l'avance. Dans ces conditions, il n'est pas possible de mettre en oeuvre des installations de production à grande vitesse permettant la réalisation d'un grand nombre d'écrous, si bien que le rendement de production est faible. La bague de résine synthétique considérée présente encore un autre défaut car elle ne peut pas être réutilisée étant donné qu'elle se déforme plastiquement après avoir été utilisée une fois et n'exerce pas une force de rétablissement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une élévation en coupe verticale partielle de l'écrou A à blocage automatique selon l'invention la figure 2 est une élévation en coupe verticale agrandie de l'écrou B à blocage automatique selon l'invention la figure 3 est une coupe verticale partielle d'un écrou C de blocage automatique selon l'invention la figure 4 est une coupe représentant le mécanisme de blocage automatique de l'écrou C ; et les figures 5 à 13 sont des schémas illustrant la mise en oeuvre d'un procédé de fabrication d'un écrou à blocage automatique selon l'invention. L'écrou à blocage automatique selon l'invention ne présente pas les inconvénients indiqués précédemment. La figure 1 est une élévation en coupe verticale partielle agrandie d'un écrou A à blocage automatique selon l'invention, la référence 1 désignant un corps métallique de l'écrou. La référence 2 désigne une partie annulaire en saillie qui dépasse de façon continue du corps 1, à sa face supérieure. La référence 3 désigne le siège annulaire courbe en saillie formé par pliage de la partie annulaire 2, le siège annulaire exerçant une force élastique de rétablissement parallèlement à l'axe du corps 1. La référence 4 représente le taraudage formé dans le trou 5 du corps 1. Ce taraudage 4 est le cas échéant formé de façon continue dans le trou 5 du corps 1 jusqu'à la partie repliée 6 du siège annulaire 3. La figure 2 est une coupe verticale agrandie de l'écrou B à blocage automatique, correspondant à un autre exemple de l'invention. Cet écrou B à blocage automatique a une bague élastique 8 placée dans une cavité 7 et ayant une partie annulaire 2 en saillie qui dépasse de façon continue à la face supérieure du corps métallique 1 de l'écrou. La bague élastique 8 a un diamètre interne pratiquement égal à celui du trou 5 et elle est formée d'un matériau différent de celui de l'écrou B. La bague élastique 8 peut être formée de matériau métallique plus mou que le corps 1, par exemple d'aluminium ou d'alliage de cuivre ou analogue, ou de matériau résineux synthétique, utilisé dans des machines et ayant une élasticité modérée. La surface interne de la bague élastique 8 et de la partie 6 qui fléchit du siège annulaire 3 forme le taraudage 4. La figure 3 est une coupe verticale partielle d'un écrou à blocage automatique C selon un troisième exemple de l'invention ; la partie annulaire 3 en saillie est repliée plus loin vers l'intérieur, vers l'axe, que dans l'écrou B. Cet écrou donne un meilleur blocage automatique étant donné la déformation du taraudage 4 à la surface interne de la bague élastique 8 et de la partie 6 qui est fléchie. La déformation de la partie 6 vers l'axe du corps provoque une déformation du taraudage de la face interne de la bague 8 et de la partie 6 à la fois. Etant donné cette déformation, le taraudage 4 est comprimé en direction axiale et il est repoussé aussi vers la partie centrale C0mS2 indiqué sur la figure 4.En conséquence, le pas Pî du taraudage de la bague et de la partie 6 devient égal au pas PO du trou taraudé 5, le diamètre interne D de la partie de blocage devenant aussi plus petit que celui du corps. Lorsque l'écrou à blocage automatique réalisé comme décrit précédemment est monté sur un boulon ou une vis 9 et lorsqu'il est serré la partie déformée du taraudage 4 se déforme élastiquement et est prête à reprendre sa forme d'origine en créant une force de frottement entre le taraudage et le filetage de la vis 9, si bien que l'effet de blocage est important. La force élastique de. rétablissement de la partie 6 et de la bague élastique 8 n'est cependant pas élevée au point de réduire l'effet de blocage de l'écrou C sous l'action de forcesappliquéesde manière répétée. Comme indiqué précédemment, les écrous A, B et C à blocage automatique selon l'invention, dans lesquels la partie repliée du siège annulaire est puissant et fiable et s'oppose au desserrage de l'écrou, présentent l'avantage de ne pas avoir un blocage qui diminue beaucoup grâce à la coopération de la force de la bague élastique et de la partie repliée, même sous l'action de forces répétées. On considère maintenant un procédé de fabrication d'un tel écrou au cours de plusieurs étapes mises en oeuvre par forgeage à froid. Le procédé comprend essentiellement trois étapes de forgeage à froid. Selon ce procédé, un matériau de transition est transmis par un mécanisme formant mandrin à l'avant d'un empilement de plusieurs matrices destinées à être utilisées pour l'usinage grossier à fin, l'écrou étant déplacé dans les matrices par un poinçon, pendant l'avance d'un piston avec travail de la matière à chaque fois, si bien que la matière se déforme plastiquement et prend rogressiveen= une forme très proche de celle de l'écrou à blocage atcatique. D'abord, le lopin 10 du matériau représenté sur la figure 5 est réalisé par découpe d'un tronçon de longueur déterminée d'une barre, transmise par l'orifice d'introduction du matériau, disposé dans la machine (non représentée sur la figure). Le lopin 10 est transmis à l'avant de premières matrices il représentées sur la figure 6, par un mécanisme de serrage (non représenté) et il est chassé dans les matrices 11 lors de l'avance du poinçon 12 placé en face des matrices 11. Dans cette opération de forgeage préalable, le lopin 10 est forgé afin qu'il ait une épaisseur déterminée et un diamètre déterminé et il est alors extrudé depuis l'intérieur des matrices 11 lors de l'avance d'un poinçon éjecteur 13 placé dans les matrices 11, avec retour du poinçon 12 vers la position d'origine. L'aspect extérieur et en coupe du lopin 10 ainsi obtenu après cette opération est représenté sur la figure 7. Le lopin extrudé 10 est serré de manière analogue par le mécanisme et, après avoir été retourné de 1800, il est placé à l'avant de nouvelles matrices 14 représen tées sur la figure 8, et il est chassé dans celle-ci par un poinçon 16 de manière que la face supérieure 15 soit tournée vers les matrices 14, un trou concave 19 étant alors formé dans la face 18 du siège du lopin 10. Une face circonférentielle hexagonale 8 est formée simultanément dans le lopin 10. Sur la face 18 du siège et un peu vers l'intérieur de la face hexagonale précitée, une nervure annulaire 20 est formée afin qu'elle dépasse autour du trou 19. L'aspect extérieur et la coupe du lopin 10 obtenu au cours de cette étape sont représentés sur la figure 9. Après cette première opération de forgeage, la bague 8 qui est formée d'un matériau différent de celui de l'écrou peut le cas échéant être placé de façon continue contre la nervure annulaire 20, autour du trou 13. Dans ce cas, l'écrou obtenu est du type B ou C (voir figure 10). Le lopin 10 chassé dans les matrices 14 par un poinçon éjecteur 21 est transféré à l'avant de nouvelles matrices 22 mettant en oeuvre une nouvelle opération de forgeage représentée sur la figure 10, sous la commande du mécanisme de serrage. La matière du lopin 10 est chassée dans les matrices 22 par le poinçon 23, la face supérieure 15 étant tournée vers les matrices 22. Le poinçon 23 comporte un dispositif de perçage 24 de la partie centrale, alors qu'un poinçon cylindrique 25 de déformation est monté sous forme d'un manchon autour du poinçon 24. Pendant cette seconde opération, les deux poinçons 24 et 25 se déplacent ensemble au moment du forgeage. Le poinçon de perçage 24 perce la partie centrale du lopin 10 de la face 18 vers la face 15, en formant un trou 26 qui débouche (la référence 27 désigne un morceau de déchet provenant de la formation du trou poinçonné 26) et le poinçon 25 vient frapper la nervure annulaire 20 et replie sa partie externe en formant une lèvre 28 courbée vers l'intérieur. Dans le cas de l'écrou C, la force de repli du siège doit être plus grande que dans le cas des autres écrous, lorsque le siège annulaire courbe est réalisé. L'aspect extérieur et la coupe du lopin 10 obtenu après cette seconde opération de forgeage sont représentés sur la figure 12. Ensuite, le taraudage 30 est formé dans le trou 26, le cas échéant, depuis l'extrémité supérieure de l'écrou jusqu a la partie 31 de la nervure annulaire 20, si bien que la fabrication de l'écrou A, B ou C, comme représenté sur la figure 13, est terminée. Comme l'indique la description qui précède, selon l'invention, un siège annulaire courbe en saillie est formé en étant solidaire du corps au moment du moulage du matériau de l'écrou, par formation de la nervure annulaire sur la face du siège au moment où le matériau est chassé dans les matrices et un trou est percé ensuite dans la partie centrale du matériau de l'écrou par un poinçon de perçage alors que la partie externe de la nervure annulaire est repliée vers l'intérieur, coaxialement au poinçon de perçage, si bien que la fabrication en grande série et à faible prix d'un très grand nombre d'écrous, dans une installation de fabrication à grande vitesse est possible grâce à cette utilisation d'une machine de fabrication en plusieurs étapes, bien que le nombre d'opérations d'usinage du procédé selon l'invention soit plus élevé que celui des procédés classiques. En outre, il faut noter que le siège annulaire courbe en saillie qui est solidaire du corps, parallèlement à l'axe de l'écrou, est moulé afin qu'il puisse fléchir élastiquement si bien qu'il a un rôle équivalant à celui d'une rondelle élastique. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Ecrou à blocage automatique, caractérisé en ce qu'il comporte un corps (1) ayant une partie annulaire en saillie (2) repliée élastiquement vers l'intérieur afin qu'elle joue le rôle d'une rondelle élastique, un taraudage étant formé dans le trou de l'écrou et de la lèvre formée par la partie repliée. 2. Ecrou selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une bague (8) formée d'un matériau différent de celui du corps de l'écrou et placée entre le corps et la partie annulaire repliée. 3. Ecrou selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le taraudage (4) a la même dimension dans le trou du corps de l'écrou et dans la partie annulaire repliée, ainsi qu > à la face circonférentielle interne de la bague (8) le cas échéant. 4. Ecrou selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les filets du taraudage de la partie repliée sont déformés. 5. Procédé de fabrication d'un écrou à blocage automatique par forgeage à froid d'un matériau de transition, dans une série de matrices utilisées pour l'usinage grossier à fin, par introduction d'un lopin d'un matériau dans les matrices par poinçonnage, le lopin prenant progressivement la forme d'un écrou, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une première opération dans laquelle une nervure annulaire est formée afin qu'elle. dépasse de la face du siège de l'écrou qui doit être formé à partir du lopin, par introduction du matériau du lopin dans les matrices, une seconde opération pendant laquelle un trou est percé dans la partie centrale du lopin à l'aide d'un poinçon de perçage, la partie de tête de la nervure annulaire étant repliée vers l'intérieur par un poinçon disposé coaxialement au poinçon de perçage afin qu'un siège annulaire élastique soit recourbé vers l'axe de l'écrou,et une troisième opération dans laquelle un taraudage est formé avec une même dimension dans le corps et le siège; 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans la première opération, une nervure annulaire est formée afin q~'elle dépasse du siège lors de l'introduction dans la filière et, juste ensuite, une bague (8) est introduite dans la nervure annulaire. 7. Procédé selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la partie externe ou de tête de la nervure annulaire est repliée vers l'intérieur par un poinçon afin qu'un taraudage puisse être formé dans la partie repliée. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que, dans la troisième opération, le taraudage est formé pratiquement avec la même dimension dans le trou du corps de l'écrou et dans la partie repliée de la nervure annulaire en saillie et, le cas échéant, à la face circonférentielle interne de la bague.