Brevet FR2584330A1 — publié le 19870109

La pressente invention concerne les outils de serrage utilisés dans le domaine d'assemblage par vissage, permettant de contrôler le couple de serrage soit au cours de l'opération d'assemblage, soit à tout moment sur un organe d'assemblage déjà serré. Les moyens de contrôle du couple de serrage actuellement utilisés consistent soit dans des clés dynanométriques; soit dans des capteurs. C'est ainsi qu'il existe actuellement trois types de des dynanométriques - les clés à lecture directe, - les clés à déclenchement, - les clés à éléments déformants de flexion. Dans les des à lecture directe, une aiguille se déplace devant un cadran gradué sous l'effet du couple exercé par l'opérateur, le déplacement de ladite aiguille étant proportionnel à ce couple, le retour au point zéro s'effectuant dès la cessation de l'effort de serrage. Ce type de clé n'apporte pas la précision désirée en raison des erreurs d'appréciation de la position de l'aiguille par rapport au cadran au moment où l'opérateur exerce l'effort nécessaire au serrage. Les clés dites à déclenchement sont particulièrement destinées à parachever ou retoucher un assemblage pour lequel un couple minimum de serrage des organes de liaison est exigé ; à cet effet, elles sont réglées à une valeur de couple déterminée par avance dit couple de déclenchement, au-delà duquel la clé n'a plus d'action sur l'organe de liaison : elle ne donne de ce fait aucune indication de contrôle du taux de serrage réel. Les clés à éléments déformants de flexion se composent d'une façon générale de trois éléments principaux - une partie d'extrémité sur laquelle s'adaptent les outils de serrage proprement dits, douille ou clé plate par exemple, - une seconde partie d'extrémité constituant la poignée sur laquelle s'exerce la force de serrage, - une partie centrale reliant les deux parties d'extrémité ou manche, dans laquelle s inscrit l'élément déformant ou corps d'épreuve sur lequel sont collées des jauges électriques d'extensométrie. Les clés de ce type actuellement utilisées, ont pour principal inconvénient d'exiger une position rigoureuse et immuable de la main en un point précis sur la poignée, toute position différente de la force d'application le long du manche provoquant immanquablement une erreur de lecture. D'autre part, cette erreur de lecture peut également être provoquée par un couple de torsion appliqué malencontreusement par l'opérateur sur le manche comme celui résultant de la position du pouce en appui sur une génératrice de la poignée, les autres doigts jointifs enserrant le diamètre de la poignée ; ce couple bien que n'ayant aucun effet sur le couple de serrage de l'assemblage peut avoir une influence sur la valeur affichée. La clé, suivant l'invention, a pour but d'assurer une mesure de couple de serrage précise sans risque d'erreur quels que soient la position de la main de l'opérateur sur le manche de l'outil et le couple de torsion exercé malencontreusement par celui-ci. La clé, objet de l'invention, est constituée comme les clés du même type des trois éléments précédemment énumé rés, lesquels se différencient toutefois par les caracteristiques suivantes - l'extrémité avant destinée à recevoir l'outil, clé à fourche ou à douille. Celui-ci est réalisé selon un embout de caractère interchangeable dont la queue s'ajuste dans un usinage prévu à cet effet dans ladite extrémité avant de la clé, cet usinage étant assorti d'une lame de ressort assurant un encliquetage et d'une butée arrière, l'ensemble concourant à assurer une position précise et invariable de l'extrémité avant de la clé par rapport à l'axe de rotation de l'organe d'assemblage, vis ou boulon, cette disposition garantissant la précision de la clé, - la partie arrière est reliée à la partie avant par un système articulé de deux biellettes, chacune desquelles est montée pivotante par ses extrémités dans une chape latérale prévue sur les pièces avant et arrière. Les axes d'articu lation de biellettes sont disposés d'une façon telle que le prolongement de la droite joignant les axes d'une même biellette passe par l'axe de l'élément d'assemblage à serrer ; selon une telle disposition, la force exercée par l'opérateur sur la poignée se transmet toujours par l'intermédiaire d'une des biellettes, au même endroit sur l'élément déformant, - l'élément déformant encastré par une de ses extrémités dans la partie avant, et situé entre les deux biellettes, comporte à son extrémité libre un roulement d'axe vertical sur la bague extérieure duquel s'exerce le contact des biellettes ; ce mode de montage a pour avantage de supprimer les forces de frottement et d'assurer avec précision et de façon constante le joint d'application de la force sur l'extrémité de l'élément déformant ; de plus, il garantit une remise au zéro systématique du système ainsi que sa parfaite réversibilité. De plus, tous les axes d'articulation sont montés sur douille à aiguilles supprimant ainsi tout risque d'effort résiduel sur l'élément déformant après avoir relaché l'effort sur le manche de la clé. Les dessins annexés illustrent, à titre d'exemple, non limitatif, un mode de réalisation d'une cle conforme à la présente invention. Dans ceux-ci - la figure 1 illustre schématiquement le couple de basculement engendré par la position des doigts de l'opérateur sur le manche de la clé, - la figure 2 représente la distance à laquelle s'exerce l'effort de serrage par rapport à l'axe de rotation de l'organe d'assemblage, - la figure 3 représente une vue en coupe partielle en élévation d'une clé selon l'invention, - les figures 4 et 5 représentent la clé en vues de dessus-coupe par l'axe. Tel que représenté en figure 1, au cours de la prise en main de l'outil de serrage par I'opérateur, devant exercer une force de traction, celui-ci applique le plus souvent, à l'aide de son pouce une réaction lui permettant de mieux contrôleur son effort, laquelle engendre entre le pouce et les doigts de la main un couple de basculement. Par ailleurs, cette force de traction F n'est pas toujours transmise à l'outil au même endroit sur le manche, la distance D étant variable (figure 2). I1 s'en suit dans les différents types de clé actuellement utilisés des erreurs de mesure, l'opérateur pouvant provoquer une déformation de l'élément sensible sans exercer un couple sur l'élément à serrer. Selon les figures 3, 4 et 5, la clé se compose d'un élément d'extrémité avant 1 ou porte outil, d'un élément d'extrémité arrière 2 constituant la poignée et d'une partie intermédiaire 3 correspondant à ltélément déformant de flexion. L'élément avant 1 comporte à son extrémité un usinage la dans lequel s'ajuste sans jeu la queue de l'outil 4 : la liaison est stabilisée par un dispositif du type à encliquetage constitue d'une lame d'acier à ressort 5 logée dans l'usinage la. L'outil vient en fin de mise en place, en appui sur une butee 6 qui détermine d'une façon précise la position de l'extrémité avant de la clé à une distance invariable L de l'axe de rotation de ltorgane d'assemblage. L'élément avant 1 comporte à son autre extrémité opposée à l'outil un logement lb dans lequel s'encastre sans jeu l'élément déformant 3, la liaison des deux parties étant complétée par la mise en place d'une goupille 7. Cette même extrémité de ltélément avant 1 comporte deux chapes latérales lc munies chacune d'axe d'articulation 8 perpendiculaire au plan dans lequel s'exerce l'effort de serrage. L'élément arrière 2 est constitué de deux éléments d'axe commun : une pièce 2a formant poignee alésée sur toute sa longueur et une pièce 2b s'ajustant dans l'alésage de la poignée, laquelle pièce 2b comporte à l'extrémité opposée à la poignée deux chapes latérales 2c munies chacune d'un axe d'articulation 9 perpendiculaire au plan dans lequel s exerce l'effort de serrage. La pièce 2b est également alésée sur toute sa longueur. Les éléments avant 1 et arrière 2 sont reliés entre eux au moyen d'un jeu de deux biellettes latérales 10 reliant chacune les axes 8 et 9 des chapes respectives lc et 2c desdits éléments 1 et 2, situés d'un même côté de l'axe longitudinal de la clé, lesdites biellettes étant disposées dans le plan dans lequel s'exerce l'effort de serrage. La longueur des biellettes 10 et ltécartement transversal des deux axes 8 ainsi que celui des deux axes 9 sont tels que les deux droites XY et X'Y' passant chacune par un axe 9 et un axe 8 situés d'un même côté de l'axe de la clé convergent en un point O situé sur l'axe de rotation de l'organe d'assemblage à serrer (figure 5). L'élément déformant 3 réalisé en acier à ressort comporte en-dehors de sa zone d'encastrement dans la pièce 1 une extrémité libre 3a de section rectangulaire disposée de façon telle que la plus grande dimension soit perpendiculaire au plan contenant les biellettes. La partie 3a comporte à son extrémité un roulement d'axe vertical 11 dont le diamètre s'inscrit sans jeu entre les extrémités des biellettes 10 sensiblement au niveau des axes 9, créant ainsi les points de contact des biellettes sur l'élément déformant. Les axes d'articulation 8 et 9 sont montés sur douilles à aiguilles : l'ensemble de ces dispositions permet d'éviter la présence de tout effort résiduel sur l'élément déformant apres serrage. Sur cet élément sont collées quatre jauges de contrainte 12 autocompensées en température pour l'acier utilisé ; elles sont disposées de telle manière que le signal délivré soit proportionnel à la flexion de l'élément ces jauges sont reliées à un connecteur 13 situé à l'extre- mité libre de la poignée 2a au moyen de câbles 14 traversant les alésages des pièces 2a et 2b. La clé est raccordée à un coffret électronique de mesure de couple. L'ensemble des organes de liaison des parties avant 1 et arriere 2j c'est-àdire des biellettes 10, ainsi que l'élément déformant 3, son roulement d'extrémité et les jauges de contrainte sont logés dans un carter protecteur 15 s'ajustant sur la pièce 2b. La clé, objet de l'invention, peut être utilisée dans tous les cas d'assemblage par vissage, comme moyen de contrôle du serrage au moment de l'assemblage ou de contrôle sur un assemblage déjà serré. - REVENDICATIONS 1.- Cle de serrage pour organes d'assemblage par vissage, du type clé dynanométrique à élément déformant de flexion comportant un élément d'extrémité avant recevant les outils de serrage, un élément d'extrémité arrière comportant une poignée sur laquelle s'exerce l'action de la force de serrage, ces deux éléments étant reliés par une pièce intermédiaire dans laquelle se loge l'élément déformant, ladite clé étant destinée à assurer une mesure précise et sans risque-d'erreur du couple de serrage en annulant les effets parasites d'un couple de renversement pouvant etre introduit par I'opérateur par la façon d'exercer l'effort sur le manche de la clé et en rendant la mesure du couple atteint indépendante de la position du point d'application de l'effort sur la clé, caractérisée en ce que les deux éléments d'extrémité avant (1) et arrière (2) sont reliés entre eux à l'aide de biellettes articulées (10), la force exercée sur la poignée (2a) de la clé par I'opérateur se transmettant par l'une des biellettes (10) au. même endroit sur l'élément déformant de flexion (3) en acier à ressort 6 ' inscrivant sans jeu entre lesdites biellettes, les efforts de traction et de compression auxquels sont soumises lesdites biellettes s'exerçant selon des lignes d'action (XY et X'Y') convergentes en un point (O) situé sur l'axe de rotation de l'organe d'assemblage sans occasionner de couple, ni d'effet parasite sur ledit élément déformant. 2.- Cle de serrage dynanométrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément d'extrémité avant (1) comporte un usinage (la) dans lequel s'ajuste sans jeu la queue de l'outil (4) la liaison étant stabilisée par un dispositif du type à encliquetage constitué d'une lame d'acier à ressort (5) logée dans l'usinage (la), l'outil venant en fin de mise en place en appui sur une butée (6) de façon à déterminer d'une façon précise la position de l'extrémité avant de la clé à une distance inva riable (L) de l'axe de rotation de l'organe d'assemblage. 3.- Cle de serrage dynanométrique selon les revendications 1 et 2 prises ensemble caractérisée en ce que l'élément d'extrémité avant (1) comporte à son extrémité opposée à l'outil un logement (lb) dans lequel s'encastre sans jeu ltélément déformant de flexion (3). 4.- Cle de serrage dynanométrique selon les revendications 1, 2 et 3, prises ensemble, caractérisée en ce que ltélément d'extrémité avant comporte à son extrémité opposée à l'outil et situees chacune symétriquement de part et d'autre de l'axe longitudinal de la clé deux chapes latérales (lc) dont l'axe d'articulation (8) est perpendiculaire au plan dans lequel s'exerce l'effort de serrage. 5.- Cle de serrage dynanometrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément d'extrémité arrière (2) est constituee d'une pièce (2a) formant poignée dans l'alésage de laquelle s'ajuste une pièce (2b) comportant à I'extremité opposée à la poignée et situées chacune symétriquement de part et d'autre de l'axe longitudinal de la clé deux chapes latérales (2c) dont l'axe d'articulation (9) est perpendiculaire au plan dans lequel s'exerce l'effort de serrage. 6.- Cle de serrage dynanometrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les biellettes latérales (10) reliant les axes (8 et 9) des chapes (lc et 2c) des éléments d'extrémité (1 et 2) situées d'un même côté de l'axe longitudinal de la clé, sont disposees dans le plan dans lequel s'exerce l'effort de serrage. 7.- Cle de serrage dynanométrique selon la revendication 6, caractérisée en ce que la longueur des biellettes (10) et l'écartement transversal des deux axes d'articulation (8) des chapes (lc) ainsi que l'écartement transversal des deux axes d'articulation (9) des chapes (2c) sont tels que les droites (XY) et (X'Y') passant chacune par un axe (9) et un axe (8) situés d'un même côté par rapport à l'axe de la cle, convergent en un point (O) situé sur l'axe de rotation de l'organe d'assemblage. 8.- Cle de serrage dynanométrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'élément déformant de flexion (3) encastré dans l'élément d'extrémité avant (1) de la clé comporte une extrémité libre (3a) de section rectangulaire disposée de façon telle que sa plus grande dimension soit perpendiculaire au plan contenant les biellettes (10), l'extrémité de cette-partie (3a) portant un roulement d'axe vertical (11) dont le diamètre s'inscrit sans jeu entre les extrémités des biellettes (10) sensiblement au niveau des axes d'articulation (9) des chapes (2c) de l'élément d'extrémité arrière (2) de la clé. 9.- Cle de serrage dynanometrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte, collées sur l'élément déformant de flexion (3) quatre jauges de contrainte (12) autocompensées en température pour l'acier utilisé, disposées de telle manière que le signal délivré soit proportionnel à la flexion de l'élément (3), lesquelles jauges sont reliées au moyen de câbles (14) à un connecteur (13) assurant le raccordement de la cle à un coffret electronique de mesure de couple.