Brevet FR2690208A1 — publié le 19931022

La présente invention concerne un écrou, notamment un écrou pour roue, comportant une partie d'entraînement pourvue d'un multipans, pour la mise en place d'un outil, et une rondelle de pression associée comportant une zone prévue pour application contre la pièce à fixer, comme une jante Des écrous de ce genre avec rondelle de pression comportent généralement une surface d'application qui est plane et qui coopère alors avec une surface de contre-appui de la pièce à fixer, qui n'assure pas dans tous les cas une applica- tion surfacique correcte de l'écrou ou de son collet. Pour cette forme de réalisation correspondant à l'art antérieur, il se produit déjà dans le cas d'une légère compression des parties serrées, surtout pour de courtes longueurs de serrage et pour des liaisons boulons-écrous sollicitées dynamiquement, une perte rapide de la force de précontrainte, car il ne se produit aucune compensa- tion de compression du côté de l'écrou Cette perte de la force de précontrainte peut même provoquer un desserrage de l'assemblage boulons-écrous et éventuelle- ment une perte des pièces En outre, dans le cas de l'appui plan rigide et du fait de l'application irrégu- lière dans la plupart des cas contre la pièce antagoniste, il ne se produit pas de compensation d'écarts angulaires ou de défauts d'orthogonalité, de sorte que le boulon est soumis additionnellement à une sollicitation enflexion. L'application plane dans un cas idéal est souvent en réalité, en résultat par exemple du processus de fabrication, une application convexe et elle est soumise pour cette raison à d'assez grandes pressions surfaciques de sorte qu'elle a tendance à se déformer plus rapidement et à donner lieu à une perte importante ou une réduction de la force de précontrainte au vissage. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients précités des écrous ou des assemblages boulons-écrous qui sont rencontrés dans leurs formes de réalisation connues et d'obtenir une meilleure appli- cation mutuelle de la pièce à monter et de la rondelle de pression et par conséquent une répartition plus uni- forme de la pression surfacique En outre, il doit être possible de compenser les écarts angulaires Egalement l'invention doit permettre une fabrication économique et rationnelle des écrous avec leurs rondelles de pres- sion. Ce problème est résolu conformément à l'in- vention en ce qu'au moins la rondelle de pression est une pièce avec zone d'application de profil concave, cette pièce étant fabriquée par formage dans la masse, comme par extrusion à froid et/ou à chaud. Il peut être particulièrement avantageux à cet égard de choisir la section, l'étendue radiale, la courbure, et aussi la hauteur axiale de la zone concave ou conique, ainsi que le matériau de la rondelle de pression de telle sorte que, quand l'écrou est serré également après plusieurs applications et suppressions de la sollicitation il se produise une déformation élastique, mais non cependant plastique, de la rondelle de pression. Ainsi par exemple grâce à l'existence d'une précontrainte restant constante avantageusement dans une zone relativement grande de la course d'élasticité axiale il est possible d'éviter le desserrage complet de la liaison vissée car, sur une course de desserrage relativement grande produite par une déformation axiale, un moment de friction est maintenu. Il peut s'avérer avantageux que l'écrou et la surface de la rondelle de pression qui est dirigée vers lui 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 en ce qui concerne la force de précontrainte, que l'angle formé entre l'écrou et la ron- delle de pression soit plus grand que l'angle formé entre la zone d'application de forme concave de la ron- delle de pression et le plan qui peut s'appliquer contre la surface de délimitation axiale, opposée à l'écrou, de la rondelle de pression. En outre, il peut s'avérer judicieux de former une partie de serrage sur la partie d'entraînement, sur le côté opposé à la rondelle de pression, d'une seule piè- ce avec celle-ci, cette partie de serrage ayant un profil conique au moins sur le côté intérieur, étant fendue dans une direction axiale, ayant une plus petite épaisseur de paroi que la partie d'entraînement et qui est réalisée, en commun avec la partie d'entraînement, par formage dans la masse, comme par extrusion à froid et/ou à chaud. Avec un élément de serrage de ce genre, qui est d'une structure flexible, il est possible d'obtenir une plus petite perte de moment de serrage après applica- tion de la force de précontrainte et après plusieurs vissages et dévissages En outre, les moments de serrage ne sont plus soumis à une influence perturbatrice par différents diamètres de flancs de boulons rentrant dans les tolérances de diamètre concernant ces flancs Au moyen d'un agencement différent de l'élément de serrage, il est possible de choisir différents moments de serrage à l'intérieur d'un même diamètre de filetage. Un desserrage à partir de l'état vissé peut être parfaitement évité, également après plusieurs utili- sations En outre, il est possible de produire un moment de serrage uniforme, avec des écarts aussi petits que possible. En outre, il est possible d'éviter ou tout au moins de réduire des influences perturbatrices sur les écarts de moment de serrage résultant de différences de hauteur, de tolérances de diamètre et de tolérances angulaires. A cet égard, il peut s'avérer avantageux que les fentes soient créées par formage dans la masse. Cette réalisation des fentes évite une bavure dirigée vers l'intérieur et dont l'enlèvement est compli- qué, ou bien qui produit, quand elle n'est pas enlevée, au moins une augmentation locale du frottement et par conséquent une usure sur le filetage du boulon, mais cependant également sur le corps d'écrou proprement dit. Avec une telle forme de réalisation, on peut être assuré que la géométrie du filetage soit conservée et que les filets du filetage ne soient soumis à aucune sollicitation excessive concernant les particularités techniques du matériau car, lors de la fabrication de la partie de serrage, aucun filet du filetage ne peut être déformé ou subir une modification plastique, qui pourrait alors endommager le filetage du boulon lors du vissage et du dévissage En outre, grâce à cette disposition et grâce à un agencement correspondant des rainures situées dans la zone de serrage, on pourra éviter des arêtes vives dans la zone des filets du file- tage qui sont interrompus par les rainures, ce qui permet d'éviter une formation de copeaux par l'action de coupe se produisant lors d'un vissage et d'un dévissage Grâce à cette réduction ou cette élimination de l'usure dans les filetages prévus sur l'élément de serrage de l'écrou et sur le boulon, il est possible d'éviter dans une large mesure le risque de grippage et de réduire considé- rablement la perte de moment de serrage Grâce à une répartition du frottement sur de plus grandes zones des flancs de filets et grâce à un plus grand nombre de filets dans le filetage prévu à l'intérieur de la partie de serrage, il est possible de réduire le frotte- ment local. Dans une forme avantageuse de réalisation d'un écrou selon l'invention, on peut prévoir qu'aussi bien la zone filetée de profil cylindrique qui est prévue à l'intérieur de la partie d'entraînement que la zone de profil conique qui est prévue à l'intérieur de la partie de serrage soient réalisées après le formage dans la masse, et notamment par enlèvement de copeaux ou bien sans formation de copeaux, comme par roulage de filets, par formage de filets, par galetage de filet, par action de rayonnement ou analogue. Il peut être particulièrement avantageux que le filetage soit réalisé sur un tour à commande numérique. Une forme de réalisation particulièrement avantageuse d'un écrou selon l'invention peut comporter une rainure orientée dans l'essentiel dans une direction circonférentielle dans une zone de transition située entre la partie de filetage cylindrique et la partie de filetage conique, ce qui permet d'une part d'éviter une formation perturbatrice de copeaux et d'autre part d'augmenter intentionnellement l'élasticité de l'écrou dans cette zone. Par un usinage simultané de la zone d'applica- tion de l'écrou et également du filetage prévu dans la zone cylindrique et dans la zone conique dans un dispositif de serrage, on obtient une perpendicularité exacte de la surface d'application de l'écrou par rapport à l'ensemble du filetage. Il peut également être particulièrement avan- tageux que la rondelle de pression soit maintenue de façon relativement tournante sur la partie d'entraînement. 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'applica- tion 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- traînement 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 1 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 appli- 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, notamment écrou pour roue, comportant une partie d'entraînement pourvue d'un multipans, pour la mise en place d'un outil, et une rondelle de pression associée, comportant une zone prévue pour application contre la pièce à fixer, comme une jante, caractérisé en ce qu'au moins la rondelle de pression est une pièce fabriquée par formage dans la masse, comme par extrusion à froid et/ou à chaud, et comportant une zone d'applica- tion de profil concave. 2 Ecrou selon la revendication 1, 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 produise une déformation élastique, mais non cependant plastique, de la rondelle de pression. 3 Ecrou selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie d'entraînement et la surface, dirigée vers elle, de la rondelle de pression font entre eux un angle dont les côtés s'éloignent de l'axe central de l'écrou. 4 Ecrou selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'angle formé entre la partie d'entraîne- ment 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'entraînement de la rondelle de pres- sion. Ecrou selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une partie de serrage est formée sur la partie d'entraînement, sur le côté opposé à la rondelle de pression, d'une seule pièce avec celle-ci, cette partie de serrage ayant un profil conique au moins sur le côté intérieur, étant fendue dans une direction il axiale, ayant une plus petite épaisseur de paroi que la partie d'entraînement et qui est réalisée, en commun avec la partie d'entraînement, par formage dans la masse, comme par extrusion à froid et/ou à chaud. 6 Ecrou selon la revendication 5, caractérisé en ce que les fentes sont créées par formage dans la masse. 7 Ecrou selon une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'aussi bien la zone filetée de profil cylindrique située à l'intérieur de la partie d'entraîne- ment qu'également la zone de profil conique située à l'intérieur de la zone de serrage sont créées après le formage dans la masse, et notamment par enlèvement de copeaux ou bien sans enlèvement de copeaux, comme par roulage de filets, par formage de filets, par galetage de filets, par rayonnement ou analogue. 8 Ecrou selon au moins une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le filetage est réalisé sur un tour à commande numérique. 9 Ecrou selon une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'il est prévu une rainure, orientée dans l'essentiel dans une direction circonférentielle, dans la zone de transition entre la zone filetée cylin- drique et la zone filetée conique. 10 Ecrou selon au moins une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la rondelle de pression est montée de façon à pouvoir relativement tourner sur la partie d'entraînement.