Brevet FR2560306A1 — publié le 19850830

La présente invention concerne les écrous, notamment de sécurité du type "auto-frein11, "auts-bloquant" et indessérable, permettant d'assurer les assemblages, serrages et "stoppages", soumis ou non à des différences de températures et plus généralement à des contraintes physiques, mécaniques, thermiques, vibratonres. Dans les dispositifs connus de ce genre, on rencontre des écrous dont le frein est constitué par une bague en matière synthétique de moindre diamètre, sertie dans la partie supérieure ou intérieure de l'écrou; ces écrous sont satisfaisants lors d'assemblages non soumis à des températures extrèmes. Les moyens mis en oeuvre pour obtenir de tels écrous rendent leur fabrication onéreuse. On connait également d'autres dispositifs de sécurité à éléments rapportés, autres que ceux à contre écrous, goupilles, clavettes, plaquettes, dont divers types d'écrous fendus ou diversement déformés par matriçage. Ces dispositifs ne sont pas réutilisables pour certains, détériorent les filets ou altèrent leur résistance par arrachage de métal pour d'autres. L'écrou selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients et permet de multiples usages. Il comporte en effet une surface différente de la surface totalement plate de contact habituelle, de façon à ménager une zone de pression localisée plus importante au serrage ou à la contrainte. Un évidement circulaire intérieur, généralement en forme de gorge, proche de la surface à profil particulier de l'écrou, permet de ménager une zone d'élasticité. La pression sur la zone localisée produit un resserrement de la partie de l'écrou située sous cette zone de pression, ou entre cette zone et l'évidement circulaire, sur le filet de la vis. Selon la pression appliquée, l'écrou aura un comportement différent. Une pression modérée apportera une fonction de frein rendant l'écrou "autobloquant", alors que l'application d'un couple de serrage plus élevé entraînera "l'auto-sertissage" de l'écrou par un écrasement de la matière, du côté de la face en contact avec la pièce à assembler. Par le simple fait d'un montage inversé, soit l'autre face de l'écrou en contact avec la pièce è maintenir, les caractéristiques de celui-ci deviennent identiques a ce les d'un écrou ordinaire.Une simple opération consistant à repousser la surface à profil particulier de l'écrou, (opération plus aisée lorsque celui-ci comporte l'évidement circulaire intérierLr Selon une forme de réalisation préférentielle, une zone d'élasticité, faisant appel aux propriétés de flexibilité du matériau employé pour fabriquer l'écrou, est ménagée entre un évidement circulaire intérieur de l'écrou et la surface la plus proche, cette dernière ayant un profil tel que, sa partie la plus éloignée de l'axe de vissage de l'écrou qui est également la portée maximale après serrage, est légèrement en retrait de la couronne ou zone de pression localisée située au plus près du filet de l'écrou. Cette caractéristique permet, lors du serrage, la compression de la couronne qui, par réaction des forces appliquées sollicite la souplesse relative de la zone d'élasticité. Au cours de cette compression, l'interaction du couple de serrage appliqué, amène le complément ae la surface plane de l'écrou en appui, et la réaction de la partie du filet située entre la surface de contact de serrage et la gorge circulaire, produit un écrasement localisé du matériau et un resserrement du filet de l'écrou sur le filet de la cils. Ainsi, le serrage entraîne le forçage des côtés du filet de l'écrou sur les filets de la vis. Selon une variante, l'effet de resserrement peut être préalablement réalisé avant montage de l'écrou, par un effort sur la couronne entrainant une précontrainte à effet permanent. Cette opération qui peut être avantageusement réalisée au cours de la fabrication de l'écrou , peut entraîner la modification du sens de montage de celui-ci. Cette variante sera favorablement appréciée en toutes circonstances, et notamment lors- que le couple de serrage sera faible ou totalement absent, tel le positionnement d'un écrou sur une tige filetée sans contact avec un quelconque élément à bloquer. Afin de conserver les caractéristiques de l'écrou à l'arrachement, selon les formes de réalisations souhaitées, la hauteur totale de celuici pourra être variable, afin de compenser la suppression de la partie active du filetage occasionnée par la présence de la gorge circulaire. Selon une deuxième variante simplifiée, l'écrou selon l'invention est exécuté sans gorge circulaire intérieure. La suppression de cette opération peut permettre une fabrication qui peut faire baisser son prix de revient, et trouve une large gamme d'application dans les assemblages ne nécessitant pas, à priori, de démontage ultérieur. Dans I'exé- cution de cette variante, la couronne pourra être de moindre largeur afin de faciliter l'écrasement de la partie saillante sur le filet de la vis. Les technologies présentes permettent de manière avantageuse l'ob tention de l'écrou par décolletage, selon les opérations traditionnelles de ce type de fabrication au sein desquelles il convient simplement d'adjoindre une phase d'usinage supplémentaire représentée par l'évide- ment de la gorge circulaire intérieur, le surfaçage distinguant les deux faces de l'écrou pouvant être réalisé par un outil de forme, adapté au profil recherché éventuellement adjoint à l'opération de tronçonnage par mise en forme d'une face de l'outil à tronçonner ou l'utilisation d'un outil spécifique ou autre. Le repoussement, selon l'une des variantes, destiné à réaliser la précontrainte, sera avantageusement réalisé au cours de l'usinage de l'écrou par un outil à repousser, qui peut être une molette.Il peut être également réalisé en reprise de fabrication. L'empreinte de la molette sur l'écrou peut permettre de le distinguer des autres types d'écrous, ou, dans le cas présent, de le différencier de l'écrou selon la forme de réalisation préférentielle tout en repérant aisément le côté de montage. Selon les matériels employés et les possibilité opérationnelles des moyens de fabrication utilisés, certaines des phases de fabrication complémentaires à l'obtention des écrous traditionnels peuvent être réalisées en temps masque. Il est évident que l'évolution technique ou technologique peut permettre divers procédés de fabrication de l'écrou, sans pour autant s'écarter des caractéristiques de l'écrou selon l'invention. Selon une variante découlant de cette évolution technologique ou technique, l'écrou peut être réalisé par un moyen de fabrication quelconque permettant d'obtenir directement ou indirectement l'écrou selon la forme de réalisation préférentielle et également l'écrou selon les variantes, sans qu'il soit nécessairement utile de réaliser l'opération de précontrainte. Cette opération peut être obtenue directement par un matériel adapté tenant compte de la zone de pression localisée, du resserrement ponctuel de l'angle générateur de la partie du filet compris entre l'évidement et la surface à profil particulier de l'écrou. Cette surface en fonction de l'usage, pourra être d'une forme autre que celle préconisée. La figure 1 représente, en coupe partielle, une forme préférentielle de l'écrou selon l'invention. La figure 2 représente, en coupe partielle, le montage de l'écrou avant serrage. La figure 3 représente, en coupe partielle, le même écrou après aptlication d'un couple de serrage. La figure 4 représente, en coupe partielle, une variante de l'écrou ayant reçu une précontrainte. La figure 5 représente, en coupe partielle, le même écrou selon la variante, en position "stop" sur le filetage libre d'une tige filetée. La figure 6 représente, en agrandissement partiel, le détail de la partie active de l'écrou selon la forme préférentielle après serrage partiel ou après l'opération de précontrainte. La figure 7 représente, en coupe partielle, écrou selon une variante simplifiée, le rendant auto-sertissable, à priori non démontable. L'écrou représenté sur la figure 1 comporte une zone de pression localisée (t), qui peut être disposée en couronne, légèrement surélevée par rapport à la surface de "talonnage" (2), formant ensemble la face à profil particulier (3), dégageant une zone d'élasticité (5) et séparant le filetage d'assemblage {6 de la zone de freinage (7). La face (8) pouvant être plate, soit identique à celle des écrous connus. La figure 2 représente le même écrou monté sur le filetage, avant assemblage des pièces. Au cours de cetteopératioc préliminaire d'accouplement, l'écrou comporte les mêmes caractéristiques qu'en figure 1, et se visse sans effort sur la tige filetée (9). La figure 3 représente l'écrou après application d'un couple- de serrage adéquat. Au fur et à mesure que le serrage s'est effectué, la zone de pression localisée (1), forcée par les forces de serrage appliquées sur le filetage (6) en réaction avec le pas de la vis (9), a scl- licité la zone d'élasticité (5), jusqu'à se placer partiellement ou totalement, selon le couple appliqué, sur le même plan que la surface de "talonnage" (2), formant ainsi avec cette dernière la surface d'assemblage (3). L'interaction ainsi créée a modifié l'angle générateur constant (10) situé entre la gorge circulaire (4) et la zone de pression localisée (1), engendrant un angle plus fermé (11) de la partie du filet (12) que l'on laissera avantageusement subsister.Cette modification de l'angle (ii) a entraîné localement une déformation du matériau et de ce fait le forçage des côtés de la partie du filet (12) de l'écrou sur le filet de la tige filetée (9). La figure 4 représente une variante de l'écrou où le resserrement de l'angle (11) est effectué avant montage au cours d'une opération de précontrainte de la zone d'élasticité (5) qui, contrairement à l'écrou selon une forme préférentielle, conserve la compression initiale de façon permanente. La figure 5 représente la même variante de l'écrou monté sur une tige filetée (13). Etant à noter que selon le chanfreinage éventuel du filetage et l'intensité de la précontrainte, l'écrou pourra être monté indifféremment d'un côté ou de l'autre, mais il sera avantageusement préférable de le monter côté plat (8) de i'écrou en attaque du vissage, pour faciliter notamment le travail au montage. La figure 6 représente un agrandissement de la partie active de l'écrou selon l'invention et met en évidence la zone de pression localisée (1), la surface de "talonnage" (2), leur total formant la zone d'assemblage (3), la gorge circulaire (4), la zone d'élasticité (5), le filetage d'assemblage (6), la zone de freinage (7), l'angle générateur (10), la partie du filet subsistant (12) et l'angle modifié (11) par pression sur la zone de pression localisée (1) lors du serrage de l'écrou selon la forme de réalisation préférentielle, ou après précontrainte selon une variante. La figure 7 représente une variante simplifiée de l'écrou sans évidement circulaire intérieur. Il peut être destiné à un montage simple d'écrou normal ou plus spécifiquement à un blocage en écrou autosertissable selon le sens de montage décrit en figures 2 et 3. Dans cette application, l'interaction ne se faisant pas au niveau de la sollicitation de la zone d'élasticité, il se produit un écrasement de la zone de pression (1) sur le pas de la vis entrainant un écrasement du matériau pouvant aller jusqu'à une détérioration des filets de l'écrou et de la vis en leurs points de jonction proche de la couronne, ce qui entraîne l'indessérabilité sans toutefois altérer la force de blocage assuré par le filetage (6). L'écrou selon l'invention est principalement destiné à tous les types de montages vissés. Il peut servir de simple écrou ordinaire, si dans sa version préférentielle ou selon la seconde variante il est monté dans le sens n'entraînant pas d'effort sur la zone de pression localisée au moment du serrage. Il sera toujours avantageusement utilisé en tant qu'écrou de sécurité, pour son faible coût et ses caractéristi ques de résistance au serrage et aux contraintes telles que les températures et les vibrations. Dans sa version avec précontrainte, l'écrou selon l'invention peut remplacer tant les écrous de sécurité que les montages de maintien ou d'arrêt sans serrage, ordinairement assurés par contre écrou et autres dispositifs. REVENDICATIONS 1) Ecrou de sécurité comportant un filetage commun à tous les types d'écrous connus, caractérisé en ce qu'il comporte sur une face à profil particulier (3) une zone de contact (1) localisée, l'autre face pouvant être identique à celles des écrous traditionnels habituellement planes (8), et, un évidement circulaire intérieur en forme de gorge (4) ménageant une zone d'élasticité (5). 2) Ecrou de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évidement circulaire (4) est réalisé à proximité de la face (3) à profil particulier. 3) Ecrou de sécurité selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une zone d'élasticité (5) est comprise entre l'évidement circulaire (4) et la face à profil particulier (3). 4) Ecrou de sécurité selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que la face à profil particulier (3) comporte deux parties distinctes et complémentaires, formée par la zone de contact (1) et la surface de "talonnage" (2) pouvant composer la zone d'assemblage. 5) Ecrou de sécurité selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que lors du serrage de l'écrou, la zone de contact localisée (1) légèrement plus proéminente que la surface de "talonnage" (2) est comprimée de manière à tendre à êtr sur le même plan formant ainsi la surface d'assemblage (3), sollicitant en cela la zone d'élasticité (5).Ceci permet par la compression de la zone de contact localisée (1) due à l'interaction engendrée par le couple de serrage, d'obtenir localement l'écrasement du matériau et le resserre- ment de l'angle (11) par rapport à l'angle générateur (10), d'où la déformation du matériau en sa partie du filet subsistant (12), ce qui assure le freinage par le contact et la réaction des côtés du filet de l'écrou sur le filet du pas de vis en zone de freinage (7). 6) Ecrou de sécurité selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le resserrement engendrant notamment la diminution du pas (11) entre les filets de part et d'autre de l'évidement circulaire (4), peut être réalisé par une précontrainte, lors de la fabrication de l'écrou ou en reprise, par repoussement de la zone de contact localisée (1). 7) Ecrou de sécurité selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'absence de la gorge circulaire intérieur (4) et de ce fait de la zone d'élasticité (5) rend, par écrasement de la zone de contact localisée (1) sur le pas de la vis, le dit-écrou indessérable par auto-sertissage 8) Ecrou de sécurité selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 7, caractérisé en ce que selon le sens de montage, l'écrou se comportera comme un écrou ordinaire lorsque la face plane (8) servira à l'asEem ge, DU comme un écrou de sécurité, voire autosertissable orsdue le sens du montage sera inversé, rendant en cela l'écrou multifonctionnel. 9) Ecrou de sécurité selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 6, carac térisé en ce que l'écrou ayant reon une précrntrainte ou un resserrement de l'angle (11), le sens de son montage n'est plus un critère détermi- nant de son efficacité; le choix de son montage en écrou de sécurité sera toutefois avantageusement le sens de montage avec la face plate (8; en attaque du filet de la vis (13). 10) Ecrou de sécurité selon les revendications 1, 2, 3, 4, 6, 8- et 9, caractérisé en ce que l'opération de précontrainte peut occasionner un marquage de la face à profil particulier, permettant de distinguer le type d'écrou et la face utile au montage.