Brevet FR2690207A1 — publié le 19931022

La présente invention concerne un écrou fabriqué par formage dans la masse, comme par extrusion à froid et/ou à chaud, notamment un écrou pour roue, comportant une partie d'entraînement, comme un multipans, pour la mise en place d'un outil, ainsi qu'une rondelle de pression, formée unitairement avec la partie d'entraî- nement ou indépendamment de celle-ci et comportant une zone pour application contre la pièce à fixer, comme une jante, et également une zone de serrage en forme de fourreau, formée sur le côté, opposé à la rondelle de pression, de la partie d'entraînement, ayant un profil conique au moins à l'intérieur le sommet du cône étant dirigé en éloignement de la rondel- le de pression et fendue dans la direction longitudina- le, le filetage intérieur de l'écrou ayant un profil cylindrique le long de la partie d'entraînement et un profil conique le long de la zone conique de serrage. Dans des écrous de ce genre, la zone de serrage est réalisée d'une manière connue avec un profil cylindrique sur le côté intérieur et ensuite le filetage est formé le long de la surface périphérique cylindrique et, dans une autre opération, notamment une opération par enlèvement de copeaux, les fentes orientées dans une direction axiale sont formées Dans une autre opé- ration, les segments ainsi créés dans la zone de serrage sont déformés radialement vers l'intérieur et la zone de serrage est ainsi pourvue d'une forme légèrement conique La réalisation par enlèvement de copeaux de fentes produit cependant une bavure dirigée vers l'in- térieur, dont l'enlèvement est compliqué car autrement ces bavures provoquent au moins une augmentation locali- sée de frottement et par conséquent une usure dans le filetage du boulon, et également sur le corps d'écrou proprement dit. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des écrous indiqués ci-dessus et d'éviter efficacement un desserrage à partir de l'état vissé, également après plusieurs utilisations En outre, on doit obtenir un mouvement de serrage uniforme, avec des écarts aussi petits que possible. Egalement on doit éviter ou tout au moins réduire des influences perturbatrices sur des écarts du moment de serrage à cause de différences de hauteurs, de tolérances concernant les diamètres et de tolérances concernant les angles Ce résultat est obtenu conformé- ment à l'invention pour des écrous du type défini ci- dessus par le fait qu'aussi bien la surface périphérique intérieure de profil conique que les fentes sont réali- sées par formage dans la masse Au moyen d'un élément de serrage ayant une telle nature flexible, il est possible de réduire la perte de moment de serrage après l'application de la force de précontrainte et après de multiples vissages et dévissages En outre, les moments de serrage ne doivent pas être influencés défavo- rablement par différents diamètres de flancs de boulons à l'intérieur des tolérances de diamètres de flancs. En donnant des formes différentes à l'élément de serrage, il est possible d'obtenir différents moments de serrage à l'intérieur d'un même diamètre de filetage. Une réalisation particulièrement avantageuse de l'écrou conforme à l'invention peut prévoir qu'aussi bien la zone filetée de profil cylindrique située à l'intérieur de la partie d'entraînement que la zone filetée de profil conique située à l'intérieur de la zone de serrage soient réalisées par formage dans la masse, et notamment par enlèvement de copeaux ou bien sans enlèvement de copeaux, comme par moulage de filets, par formage de filets, par galetage de filets, par rayonnement ou analogue Avec une telle forme de réalisation, on peut être assuré que la géométrie du filetage soit conservée et que les filets ne soient pas soumis à une sollicitation excessive du point de vue des caractéristiques techniques du matériau car, lors de la fabrication de la partie de serrage, aucun filet de filetage ne peut être déformé ou modifié plasti- quement car cela pourrait endommager, lors d'un vissage et d'un dévissage, le filetage de boulon En outre, il est possible, de cette manière et par un agencement correspondant des rainures prévues dans la zone de serrage, d'éviter des arêtes vives dans la région des filets de filetage qui sont interrompus par les rainures, afin de pouvoir éviter efficacement une formation de copeaux par action de coupe lors du vissage et du dévis- sage Grâce à cette réduction ou cette élimination de l'usure dans les filetages prévus dans la partie de serrage de l'écrou et dans le filetage de boulon, on peut réduire fortement le risque de grippage et diminuer considérablement la perte de moment de serrage. Par une répartition du frottement sur de plus grandes zones des flancs de filets et par un plus grand nombre de filets dans la partie de serrage, il est possible de réduire le frottement localisé. Dans un écrou fabriqué conformément à l'in- vention, il peut être judicieux que le filetage soit réalisé sur un tour à commande numérique Par un usinage simultané de la zone d'application de l'écrou, et égale- ment du filetage prévu dans la zone cylindrique et dans la zone conique, dans un dispositif de serrage, il est possible d'obtenir une orthogonalité exacte de la surface d'application de l'écrou par rapport à l'ensemble du filetage Une forme particulièrement avantageuse de réalisation d'un écrou conforme à l'in- vention -peut comporter une rainure, orientée dans l'essen- tiel dans une direction circonférentielle et formée dans la zone de transition entre la partie filetée cylindrique et la partie filetée conique, de façon à éviter d'une part une formation perturbatrice de copeaux et d'autre part à augmenter l'élasticité de l'écrou dans cette zone En outre il peut s'avérer judicieux que la rondelle de pression soit formée d'une seule pièce avec la partie d'entraînement et, à cet égard, pour d'autres cas d'utilisation, il peut s'avérer judicieux que la rondelle de pression soit associée à la partie d'entraînement A cet égard, la rondelle de pression peut être associée de telle sorte qu'elle soit maintenue sur la partie d'entraînement de façon à pouvoir tourner par rapport à elle Dans une forme de réalisation avantageuse d'un écrou selon l'invention, on peut prévoir que la rondelle de pression soit une pièce formée dans la masse. Une autre possibilité d'agencement d'un écrou réalisé conformément à l'invention peut prévoir que la zone d'application de la rondelle de pression ait un profil concave et, dans ce cas, il peut être judicieux que la section, l'étendue radiale, la courbure, c'est-à- dire la hauteur axiale de la zone concave ou conique, ainsi que le matériau de la rondelle de pression soient choisis de telle sorte que, quand l'écrou est serré c'est-à-dire également après plusieurs applica- tions et suppressions de la charge il se produise une déformation élastique, mais non cependant plastique, de la rondelle de pression Au moyen de la force élas- tique en résultant, il est possible, dans des cas dé- terminés d'utilisation, de produire une compensation de la précontrainte ou de la déformation lors de la compression des pièces serrées, et également d'obtenir une compensation partielle d'écarts angulaires de la surface d'application de l'écrou et de la pièce antago- niste par rapport au boulon Il en résulte une meil- leure application à une répartition plus uniforme de la pression surfacique En outre, grâce à l'existence d'une précontrainte avantageusement constante dans une partie relativement grande de la course élastique axiale on évitera le desserrage complet de l'assem- blage vissé car, sur une distance de desserrage rela- tivement grande, un moment de friction engendré par une déformation axiale reste maintenu. Il peut s'avérer avantageux que l'écrou et la surface, dirigée vers lui, de la rondelle de pression fassent un angle dont les côtés s'éloignent de l'axe central de l'écrou A cet égard, il peut être particulièrement judicieux, par exemple du point de vue de la force de précontrainte, que l'angle formé entre l'écrou et la rondelle de pression soit plus grand que l'angle formé entre la surface d'application, de profil concave, de la rondelle de pression et le plan, qui peut s'appliquer contre la lisière axiale, opposée à l'écrou, de la rondelle de pression. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 représente un écrou sur lequel est formée une rondelle de pression, la Figure 2 représente un écrou associé à une rondelle de pression, et la Figure 3 représente un écrou sur lequel est formée une rondelle de pression comportant une zone d'appli- cation de profil concave. L'écrou représenté sur la Figure 1 se compose dans l'essentiel de trois parties à différencier axiale- ment, notamment la rondelle de pression 1, la partie d'entraînement 2 et la zone de serrage 3 Dans l'exemple représenté, les trois parties axiales, c'est-à-dire la totalité de l'écrou, sont fabriquées d'une seule pièce La rondelle de pression 1 est-pourvue d'un profil plan sur son côté inférieur 4 tandis que sa paroi 5 axialement opposée à la zone d'application 4, a un profil conique, le sommet du cône étant dirigé en éloignement de la surface d'application 4. La partie d'entraînement ou la section d'en- trainement 2 comporte, radialement vers l'extérieur, des déformations régulières 6 qui forment un multipans et qui sont prévues pour recevoir un outil Le diamètre extérieur de ce profil multipans est plus petit que le diamètre extérieur de l'écrou dans la zone de sa rondelle de pression 1. Il est prévu axialement à la suite de la zone 2 comportant le multipans la zone de serrage 3 en forme de fourreau, qui est délimitée sur son pourtour extérieur par une surface périphérique 7 de profil coni- que, dont le sommet du cône est à nouveau situé à l'opposé de la surface d'application de la rondelle de pression 1. En outre, la zone de serrage comporte plusieurs fentes ou évidements 8 orientés axialement, répartis sur le pourtour et qui s'étendent axialement jusqu'à la surface de délimitation radiale 9 de la partie d'entraînement. Dans une zone de son diamètre intérieur, l'écrou est pourvu de deux zones filetées agencées dif- féremment et qui se rejoignent mutuellement en 10 La première zone filetée 11 part d'une courte zone exempte de filetage, comme par exemple un appendice de centrage, en s'étendant axialement depuis la zone de la rondelle de pression 1, par l'intermédiaire de la zone 2 de la partie d'entraînement qui comporte le multipans 6, jusque dans une partie de l'étendue de la zone de serrage 7 La partie filetée 11 a un profil cylindrique sur toute la zone de son étendue axiale et elle rejoint en 10 la partie filetée 12, qui est inclinée par rapport à la direction axiale pour produire ultérieurement une force de serrage et qui a un profil conique, dont le sommet est à nouveau dirigé en éloignement de la surface d'application 4 de la rondelle de pression 1. Dans la zone de transition 10 représentée ici, o la partie filetée cylindrique 11 et la partie filetée de profil conique 12 se rejoignent, il est possi- ble de prévoir une encoche ou une rainure, qui s'étend sensiblement dans une direction circonférentielle en correspondance à la ligne 10 de la Figure 1 et d'une manière analogue à une gorge peut être réalisée plus profonde que la hauteur de filetage On peut ainsi obte- nir par exemple qu'une bavure d'extrusion soit empêchée ou bien qu'un copeau soit éliminé En outre, il est ainsi possible de réduire intentionnellement le moment résistant de l'écrou dans cette zone et d'obtenir un mouvement radial de la zone de serrage dans des condi- tions de souplesse qui sont optimisées. Cette partie filetée 12 est réalisée, pour l'écrou représenté ici, après la formation des fentes 8 et le profilage de la zone de serrage, sans formage ultérieur pour passer de la forme cylindrique à la forme conique Cela signifie que le filetage n'est pas réalisé avec une forme cylindrique mais-avec une forme conique. L'écrou représenté sur -la Figure 2 possède les mêmes particularités de construction,ou il est réalisé par le même procédé, que ce qui a été décrit en relation avec la Figure L Une particularité de cet écrou consiste cependant en ce qu'il comporte une rondelle de pression la réalisée séparément et qui est maintenue, sur son côté opposé à la surface d'application et dans une zone de son diamètre intérieur, par une protubérance 2 a qui fait saillie axialement, à partir de la zone de la partie d'entraînement, en direction de la surface d'application. Pour cette variante de réalisation, il est possible de fabriquer la rondelle de pression en un matériau différent de celui de l'écrou, par exemple en un matériau possédant d'autres propriétés élastiques En outre il est possible, en fonction du domaine d'utilisation, que la rondelle de pression soit maintenue fixe dans une direction circonférentielle ou bien qu'elle puisse tourner par rapport à l'écrou Les autres particularités, comme notamment l'agencement de la zone de serrage, avec ses fentes axiales et sa zone filetée intérieurement, sont identiques à ce qui a été décrit jusqu'à maintenant. La Figure 3 représente à nouveau un écrou avec lequel une rondelle de pression forme une seule et même pièce La particularité de cet écrou consiste en ce que la rondelle de pression a un profil concave dans sa zone d'application Cela signifie que, lors du serrage de l'écrou et quand celui-ci entre en ampli- cation en correspondance au diamètre extérieur de la rondelle de pression, il doit encore couvrir une distance axiale d'espacement déterminée pour que toute la surface d'application de la rondelle vienne en application. En conséquence, après un serrage additionnel de l'écrou, la rondelle de pression est comprimée et elle produit alors sous l'effet de son action élastique une com- pensation des variations éventuelles de la force de serrage Judicieusement, la rondelle de pression est alors agencée de telle sorte qu'elle ait une tension restant pratiquement constante dans sa section La surfa- ce d'application de profil concave peut également être disposée sur une rondelle de pression séparée, comme cela a été décrit par exemple en relation avec la Figure 2. En outre, un angle 13 peut être formé entre le corps d'écrou et la rondelle de pression la, comme le montre schématiquement la Figure 2 Cet angle 13 peut alors être adapté à l'angle 14, représenté sur la Figure 3 et formé entre la surface d'application 4 a de la rondelle de pression et son plan de contre-appui, de telle sorte qu'il puisse être augmenté pour des cas déterminés d'utilisation. L'invention n'est pas limitée -aux exemples de réalisation représentés et décrits mais elle se rappor- te notamment également à des variantes, éléments et combinaisons qui, par exemple par combinaison ou modifi- cation de certains d'entre eux, en relation avec des particularités ou éléments, ou étapes opératoires, décrits dans la description générale et les formes de réalisation ainsi que dans les revendications et contenus sur les dessins, auront une activité inventive et conduiront, au moyen de particularités pouvant être combinées, à un nouvel objet, ou à de nouvelles étapes du procédé ou à de nouvelles séquences d'étapes de procédé. REVENDICATIONS 1 Ecrou fabriqué par formage dans la masse, comme par extrusion à froid et/ou à chaud, notamment écrou pour roue, comportant une partie d'entraînement, comme un multipans, pour la mise en place d'un outil, ainsi qu'une rondelle de pression, formée unitairement avec la partie d'entraînement ou indépendamment de celle-ci et comportant une zone pour application contre la pièce à fixer, comme une jante, et également une zone de serrage en forme de fourreau, formée sur le côté, opposé à la rondelle de pression, de la partie d'entraînement, ayant un profil conique au moins à l'intérieur le sommet du cône étant dirigé en éloigne- ment de la rondelle de pression et fendue dans la direction longitudinale, le filetage intérieur de l'écrou ayant un profil cylindrique le long de la partie d'entraî- nement et un profil conique le long de la zone conique de serrage, écrou caractérisé en ce qu'aussi bien la surface périphérique intérieure de profil conique que les fentes sont réalisées par formage dans la masse. 2 Ecrou selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'aussi bien la zone filetée de profil cylindri- que située à l'intérieur de la partie d'entraînement que la zone filetée de profil conique située à l'inté- rieur de la zone de serrage sont réalisées par formage dans la masse, et notamment par enlèvement de copeaux ou bien sans enlèvement de copeaux, comme par moulage de filets, par formage de filets, par galetage de filets, par rayonnement ou analogue. 3 Ecrou selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le filetage est réalisé sur un tour à commande numérique. 4 Ecrou selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu une rainure, orientée il dans l'essentiel dans une direction circonférentielle, dans la zone de transition entre la zone filetée cylin- drique et la zone filetée conique. 5 Ecrou selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la rondelle de pression est formée unitairement avec la partie d'entraînement. 6 Ecrou selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la rondelle de pression est formée indépendamment de la partie d'entraînement. 7 Ecrou selon la revendication 6, caractérisé en ce que la rondelle de pression est maintenue sur la partie d'entraînement de façon à pouvoir tourner par rapport à celle-ci. 8 Ecrou selon une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la rondelle de pression est une pièce formée dans la masse. 9 Ecrou selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la zone d'application de la ron- delle de pression est réalisée avec un profil concave. Ecrou selon la revendication 9, caractérisé en ce que la section, l'étendue radiale, la courbure (hauteur axiale de la zone concave ou conique) et le matériau de la rondelle de pression sont choisis de telle sorte que, lorsque l'écrou est serré, il se produi- se une déformation élastique, mais non cependant plasti- que, de la rondelle de pression. 11 Ecrou selon une des revendications 9 ou , caractérisé en ce que la partie d'entraînement et la surface dirigée vers elle, de la rondelle de pression font un angle dont les côtés s'éloi- gnent de l'axe central de l'écrou. 12 La partie d'entraînement selon la revendica- tion 11, caractérisée en ce que l'angle formé entre la partie d'entraînement et la rondelle de pression est plus grand que l'angle formé entre la zone d'application, de profil concave, de la rondelle de pression et le plan qui peut s'appliquer contre la lisière axiale, opposée à la partie d'entraîne- ment, de la rondelle de pression.