Brevet FR2551148A1 — publié le 19850301

A La présente invention concerne un organe fileté de blocage à couple limité et du type qui comprend une tige filetée et un collier vissé sur la tige. Une propriété couramment recherchée pour les organes filetés de fixation est d'être serrés avec un couple suffisant mais non excessif puis d'être bloqués afin qu'ils gardent le réglage correspondant à ce couple et la charge axiale préalable de traction associée exercée sur une tige telle qu'un boulon sur lequel l'organe est serré Il existe 10 de nombreux exemples de tels dispositifs dont l'un est l'organe bien connu décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2 940 495. L'organe de fixation décrit dans ce brevet comporte un collier qui comprend un tronçon formant écrou 15 qui est taraudé et qui est destiné à être serré sur une tige filetée Un tronçon d'entraînement est solidaire du tronçon à écrou, et comporte des surfaces de coopération avec un organe de mise en place, ces surfaces étant reliées au tronçon à écrou par un tronçon de cisaillement qui a la plus faible résistance à la torsion des trois tronçons. Lorsque le couple prédéterminé est appliqué au tronçon d'entraînement, le tronçon de cisaillement se casse et le tronçon d'entraînement se libère et laisse le tronçon à écrou convenable serré sur la tige Dans cet organe clas25 sique de fixation, un verrouillage du filet est assuré par une partie du tronçon à écrou qui a été déformée initialement par rapport à une forme circulaire et qui est ainsi déformée par coopération avec le filet externe si bien que la force élastique résultante exerce l'action 30 voulue de verrouillage On a récemment mis au point un dispositif appelé "boulon Eddie" dans lequel un écrou est formé avec un jeu de nervures externes qui sont au contact d'un organe de mise en place afin que les nervures soient déviées radia35 lement vers l'intérieur et se déforment plastiquement à la suite de l'application d'un couple convenable aux nervures. Le déplacement de la matière de ces nervures vers l'intérieur 2 2551148 provoque un déplacement vers l'intérieur de la matière de l'écrou qui vient serrer le filet d'une tige si bien qu'une force de verrouillage est exercée La nervure externe est utilisée à la fois pour la détermination du cou5 ple et pour l'action de verrouillage Il existe donc une relation malheureusement très délicate entre les deux fonctions. L'invention concerne un organe de fixation qui peut être bloqué sur un filet ayant une spire non circu10 laire, par déplacement de la matière d'un tronçon à écrou et nervures vers l'intérieurj mais uniquement lorsque l'écrou a été mis à un couple prédéterminé, et sans que le réglage du couple soit ensuite modifié. Un organe de fixation à verrouillage et limita15 tion de couple selon l'invention comporte une tige filetée et un collier taraudé Une spire au moins du filet de la tige n'est pas circulaire Le collier à un tronçon à écrou et un tronçon de mise en place ou d'entraînement Ce tronson de mise en place a une configuration telle qu'il peut coope20 rer avec un organe de mise en place Un tronçon de cisaillement est formé entre les tronçons précédents et il a la plus faible résistance à la torsion des trois tronçons. Le tronçon de cisaillement se casse lorsqu'un couple prédéterminé est exercé entre les deux tronçons Le tronçon 25 à écrou a un taraudage destiné à coopérer avec le filet de la tige, et une nervure externe destinée à coopérer avec un outil de déformation Ce dernier déforme radialement vers l'intérieur et déplace la nervure afin qu'elle déplace la matière du tronçon a écrou au niveau de la spire 30 non circulaire et bloque ainsi l'écrou sur la tige après l'arrachement du tronçon de mise en place par torsion mais seulement après cet arrachement La nervure a une disposition et des proportions telles que la déformation de la nervure à une dimension radiale plus faible ne modifie pas la valeur du couple qui a été appliqué lorsque le tronçon de mise en place a été arraché. Selon une caractéristique avantageuse mais éven- 3 2551148 tuelle seulement de l'invention, l'organe de fixation comporte plusieurs nervures. Selon une autre caractéristique éventuelle avantageuse, le tronçon de mise en place ou d'entraînement 5 a des'surfaces de coopération avec un outil de mise en place qui sont disposées avec un dessin polygonal, et la nervure est alignée sur l'une des intersections des coins, si bien qu'une came portée par le dispositif de mise en place peut passer en face du tronçon de contact avec un 10 organe d'entraînement et permet aux surfaces de mise en place de venir au contact de mise en place, et elle maintient la came et la nervure à distance jusqu'à ce que le tronçon de mise en place ait été arraché du tronçon à écrou par torsion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation latérale en demicoupe axiale représentant le collier de l'organe de fixa20 tion selon l'invention dans un mode de réalisation préféré la figure 2 est une élévation latérale avec une partie arrachée d'un organe ayant une tige destiné à être utilisé selon l'invention; la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 25 de la figure 2; la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 1; lafigure 5 est une élévation représentant l'organe de fixation selon l'invention avant montage complet; 30 la figure 6 est analogue à la figure 5 mais avec une partie représentée en coupe axiale 7 après la fracture de l'organe; la figure 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la figure 6; et les figures 8 et 9 sont des vues successives représentant le verrouillage du filet selon l'invention. La figure 1 représente un collier 20 selon l'in- 4 2551148 vention Celui comprend un tronçon 21 d'entraînement ou de mise en place qui a un arrangement polygonal, hexagonal sous la forme représentée, de surfaces 22 de contact avec un outil de mise en place, et plus précisément des sur5 faces d'entraînement d'un outil convenable destiné à exercer un couple Ces surfaces de contact avec l'outil se raccordent à des intersections 23 correspondant à des coins. Un passage 24 non taraudé est formé axialement dans le tronçon d'entraînement afin qu'il dégage le filet externe 10 de la tige décrite dans la suite du présent mémoire Un tronçon 25 à écrou a un corps métallique périphérique 26 formé d'un matériau de propriétés convenables, c'est-àdire de résistance mécanique et de ductilité convenant au but recherché Il a un taraudage 27 partant d'un alésage 15 élargi 28 à une première extrémité d'un passage 29 et rejoignant le passage 24 formé dans le tronçon d'entraînement. A sa face externe 7 il a plusieurs organes 30 ayant des surfaces 31 de butée destinées à limiter l'avance axiale d'un organe de mise en place le long de l'axe central 32 20 du collier A sa périphérie externe, il porte au moins une nervure 33 et de préférence plusieurs, destinées à être déplacées par un effet de came afin que le tronçon à écrou soit verrouillé comme décrit plus en détail dans la suite du présent mémoire Chaque nervure a une surface 25 34 de came tournée dans le sens anti- horaire afin qu'elle coopère avec une came portée par un outil décrit dans la suite du présent mémoire. Un tronçon 35 de cisaillement relie le tronçon d'entraînement au tronçon à écrou Il comporte une gorge périphérique 36 qui réduit l'épaisseur de paroi du collier de manière qu'elle constitue une région périphérique de moindre résistance à la torsion des trois tronçons, c'està-dire des tronçons 21, 25 et 35 Ainsi, comme décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique na 2 940 495, par 35 application d'un couple prédéterminé, en fonction des propriétés et de la matière ainsi que des dimensions du corps au niveau de la gorge 36, le tronçon d'entraînement est arraché par torsion et laisse le tronçon à écrou fixé 2551148 avec un couple qui est déterminé par celui qui est nécessaire à l'arrachement par cisaillement du tronçon d'entraînement au niveau de la gorge 36 Ce brevet précité décrit différents critères et différentes dimensions utiles pour 5 la mise en oeuvre de cette caractéristique d'arrachement par torsion. Le but de l'opération est l'application du tronçon à écrou avec un couple prédéterminé sur un organe 40 qui comporte une tige L'organe 40 peut être un boulon ayant par exemple une tige 41, une tête 42 à une première extrémité de la tige, et un filetage 43 à l'autre extrémité Une spire au moins (représentée sous forme de la spire 45 sur la figure 3) a une forme non circulaire En fait, il est avantageux selon l'invention que cette spire puisse com15 porter au moins un lobe non circulaire 46 et de préférence qu'elle ait trois lobes comme représenté sur la figure 3, par les références 46 Il s'agit d'une forme de filetage qui est bien connue et qui est représentée dans des brevets connus, par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 20 n 2 940 495 Une telle spire s'adapte facilement au montage d'un écrou à taraudage circulaire A la place d'une construction à trois lobes qui peut être formée par des opérations d'usinage, un filetage classique peut subir une opération d'usinage par enlèvement afin qu'il ait cette forme 25 ou des plats peuvent être usinés sur un filet classique, ou un filet classique peut comporter des encoches Bien qu'une spire non circulaire convienne pour l'application d'au moins une certaine résistance à la torsion, deux ou trois spires non circulaires sont habituellement formées 30 au moins, et souvent elles le sont toutes L'une au moins est alignée sur la nervure afin que la matière soit chassée contre elle Les matières qui doivent -être verrouillées contre le filet sont évidemment déplacées dans une spire non circulaire. La figure 5 représente clairement un raccord formé entre deux pièces 51, 52 ayant des ouvertures alignées 53, 54 par lesquelles passe la tige de l'organe, 6 2551148 la tête étant en butée d'un côté et le collier étant serré contre l'autre côté. La figure 6 montre clairement un outil 60 appliqué afin qu'il assure le raccordement Il comprend une 5 ouverture 61 en cloche à une première extrémité, ayant un arrangement hexagonal de surfaces 62 de mise en place ou d'entraînement Ces surfaces ont des proportions telles qu'elles peuvent venir au contact du tronçon 21 de mise en place Un groupe de cames 63 est placé plus près de 10 l'embouchure, les cames étant alignées sur les parties centrales des surfaces de contact et ayant des proportions telles qu'elles peuvent passer au-dessus de la partie centrale des surfaces de contact du tronçcn d'entraînement si bien que l'outil peut être mis en coopération étroite 15 avec le tronçon d'entraînement L'alignement des nervures sur les intersections des surfaces 22 de contact et d'entraînement du tronçon d'entraînement permet cette relation. Comme l'indique clairement la figure 6, l'avance axiale de l'outil est interrompue par les surface 31 de 20 butée On note ainsi qu'un couple peut être exercé sur le collier, lorsque la tige est maintenue afin qu'elle ne puisse pas tourner, à l'aide d'un dispositif quelconque, par exemple par contact avec la tige ou par contact avec la tête, et la disposition relative entre les différents éléments est telle que représentée sur la figure 7 Lorsque le couple prédéterminé est alors exercé, le tronçon de cisaillement se casse comme indiqué sur la figure 6 et le mouvement de rotation relative du tronçon à écrou et de l'outil devient possible alors qu'il ne l'était pas jusqu'à présent Les surfaces de came 63 de l'outil viennent alors en butée contre les nervures et comencent à déformer la matière de l'écrou et les nervures radialement vers l'intérieur afin que cette matière vienne au contact de la spire non circulaire La matière des nervures est 35 aussi déformée circonférentiellement dans une certaine mesure comme indiqué clairement sur la figure 9 Enfin, la déformation est complète et l'outil commence à tourner, 7 2551148 en prenant appui contre les butées 31, et la mise en place est terminée. Les nervures ont des dimensions telles que le verrouillage sur le filet assure l'application au tronçon 5 à écrou d'un couple qui est inférieur à celui pour lequel le tronçon à écrou à été réglé au moment de la fracture du tronçon de cisaillement En conséquence, le couple établi par fracture du tronçon de cisaillement n'est pas perturbé par le verrouillage Il s'agit d'opérations totalement 10 indépendantes et qui peuvent avoir lieu successivement seulement. L'invention concerne donc un organe de fixation à limitation de couple et à verrouillage sur le filet qui permet, en une seule opération, le montage avec un couple 15 prédéterminé et le verrouillage successif, le verrouillage et le réglage du couple étant des opérations indépendantes l'une de l'autre. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. -a 255 1148 REVENDICATIONS 1 Organe de fixation à limitation de couple et à verrouillage sur le filet, caractérisé en ce qu'il comprend: un organe ( 40) ayant une tige qui a un axe, une tête ( 42) adjacente à une première extrémité, et un filet externe ( 43) adjacent à l'autre extrémité, le filet ayant plusieurs spires, une spire au moins ( 45) ayant une forme non circulaire en vue axiale, et un collier ( 20) ayant un tronçon ( 25) à écrou qui a un taraudage axial et au moins une nervure externe solidaire ( 33) qui dépasse de la paroi externe du tronçon à écrou et qui est disposée et placée de manière qu'elle soit alignée axialement sur la spire non circulaire lors15 que l'écrou est totalement en place sur l'organe à tige, un tronçon ( 21) de mise en place ayant un passage interne ( 24) aligné sur le taraudage mais plus grand que celuici, et une surface ( 22) non circulaire de contact avec un organe de mise en place, destinée à coopérer avec un 20 organe de mise en place destiné lui-même à appliquer un couple au tronçon d'entraînement, et un tronçon de cisaillement ( 35) reliant le tronçon à écrou au tronçon de mise en place, le tronçon de cisaillement étant celui des tronçons qui a la moindre résistance à la torsion si bien qu'il 25 se casse lorsqu'un couple prédéterminé est appliqué au tronçon de mise en place, la nervure ( 33) ayant des dimensions et une disposition telles que, lorsqu'un outil de déformation est appliqué afin qu'il déplace la matière de la nervure 30 radialement vers l'intérieur et déplace ainsi la matière formant le tronçon à écrou dans la spire non circulaire afin que le tronçon à écrou soit verrouillé sur le filet, il effectue cette opération après et uniquement après que le tronçon de mise en place s'est séparé par application 35 d'une torsion, sans augmentation du couple existant lorsque le tronçon de cisaillement s'est cassé, la matière de la nervure et du tronçon à écrou étant suffisamment ductile pour que la nervure puisse se 9 2551148. déformer vers l'intérieur. 2 Organe de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la spire non circulaire 145) a au moins un lobe non circulaire ( 46). 3 Organe de fixation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la spire non circulaire ( 21) a trois lobes ( 46). 4 Organe de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tronçon de cisaillement ( 35) a une gorge ( 36) formant une section circulaire de dimension telle qu'elle se casse pour le couple prédétermine. Organe de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs nervures ( 33) ayant chacune un bord ( 34) en forme de came qui facilite 15 le contact progressif d'un outil rotatif de déformation lorsque l'outil tourne contre les nervures afin qu'il déplace leur matière radialement vers l'intérieur et circonférentiellement. 6 Organe de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une butée ( 31) solidaire du tronçon à écrou ( 25) et dépassant de sa paroi externe afin que l'outil de déformation soit arrêté à un emplacement axial prédéterminé. 7 Organe de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois surfaces ( 22) de contact avec un organe de mise en place, disposées suivant un polygone régulier, la nervure ( 33) étant alignée sur l'une de leurs intersectionsj si bien qu'un outil ayant une came destinée à venir au contact de la nervure ( 33) et à la déformer peut avancer le long du collier, la came passant au-delà de la surface de contact avec un organe de fixation avec un certain espacement angulaire par rapport à ladite intersection, si bien que, lorsqu'un jeu analogue géométriquement de surfaces de mise en place coopère avec 35 les surfaces de contact avec un organe de mise en place pour l'application d'un couple, la came est alignée axialement sur la nervure mais ne peut pas provoquer une défor- 2551148 mnation relative tant que le tronçon de cisaillement ne s'est pas cassé. 8 Organe de fixation selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte deux nervures ( 33) placées à 180 s, et la spire non circulaire a des excentricités dont l'espacement diffère de 180 . 9 Organe de fixation selon la revendication 8, caractérisé en ce que la spire non circulaire ( 45) a trois lobes ( 46). 10 Outil de déformation destiné à la mise en place d'un organe de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un corps rotatif ( 60) ayant un axe central et une extrémité ouverte, une première paroi interne adjacente à la première extrémité et ayant une came ( 63) disposée axialement et destinée à coopérer avec la nervure ( 33) de l'organe de fixation, une seconde paroi interne coaxiale à la première mais distante axialement de celle-ci et ayant un arrangement polygonal régulier de surfaces ( 62) de mise en place destinées à être au con 20 tact des surfaces de contact ( 22) avec un organe de mise en place, la came étant alignée circonférentiellement sur la partie centrale de l'une des surfaces de mise en place. 11 Procédé d'application d'un organe taraudé de fixation sur le filetage d'un organe à tige, ce filetage 25 ayant une spire non circulaire ( 45), et de verrouillage d'un tronçon de l'organe de fixation sur cette spire par application d'un couple prédéterminé, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend-le serrage d'un collier ( 20) ayant un passage 30 interne comprenant un taraudage destiné à coopérer avec le filetage de 1'organe à tige, un tronçon à écrou ( 25) ayant le taraudage, un tronçon de mise en place ( 21) ayant un passage dont la dimension permet le passage du filet, et un tronçon de cisaillement ( 35) reliant le tronçon à 35 écrou au tronçon de mise en place, le tronçon de cisaillement étant celui des tronçons qui possède la moindre résistance à la torsion, ce collier étant ainsi serré sur 11 2551148 le filetage de la tige jusqu'à ce qu'il se casse au niveau du tronçon de cisaillement et, la déformation d'une partie du tronçon à écrou ( 25) afin qu'il prenne une position dans laquelle il ré5 siste'à la rotation par coopération avec la spire non circulaire ( 45), cette déformation étant obtenue avec un couple inférieur à celui qui a provoqué la fracture du tronçon de cisaillement.