Brevet FR2721075A1 — publié le 19951215

Moyen d'assemblaqe vissé à rondelle imperdable et procédé pour sa fabrication. La présente invention concerne le domaine de l'assemblage par vis ou boulons, et plus particulièrement les moyens permettant de réaliser un assemblage vissé, utilisant des rondelles placées entre les pièces à assembler et, soit la tête d'une vis, soit un écrou. Parmi les différentes fonctions que peut remplir une rondelle, les principales sont d'assurer une répartition des pressions entre la tête de la vis ou l'écrou et la pièce ainsi fixée, et d'éviter de détériorer la surface de la pièce par frottement lors du serrage. Très couramment, on utilise encore également des rondelles-freins, pour tenter d'éviter un desserage. En fait, le plus important dans un assemblage vissé est l'effort exercé dans la direction axiale de la vis. Le couple de serrage ne donne qu'une mauvaise représentation de cet effort, du fait des frottements au niveau des filets et au niveau des surfaces de contact entre pièce et tête de vis ou écrou. Par ailleurs, l'utilisation de rondelles pose toujours des problèmes lors de leur utilisation, puisqu'elles constituent des pièces indépendantes qu'il faut placer et maintenir au moment de l'assemblage ; le risque de les voir tomber est grand ; leur récupération peut être difficile ; elles peuvent causer d'importants dégâts aux mécanismes dans lesquels elles sont tombées, etc... Une solution, qui répond à la fonction de répartir les pressions, est de lier la rondelle à la vis ou à l'écrou sous forme de vis ou écrou à embase. Mais le frottement au serrage s'accroît et l'incertitude sur l'effort axial augmente, de même que le risque d'abîmer la surface de la pièce.Une autre solution connue est de lier la rondelle à la vis tout en les laissant libres de tourner l'une par rapport à l'autre : il s'agit de la vis dite à rondelle imperdable où le filet est réalisé par roulage, après mise en place de la rondelle, l'expansion du diamètre extérieur de la vis résultant du roulage empêchant la rondelle de s'échapper. Mais le coût de ces vis est important. De plus, il n'est pas possible de lier ainsi une rondelle et un écrou, la seule solution étant alors de sertir la rondelle sur un collet réalisé à cet effet sur l'écrou, ce qui est également compliqué et coûteux, et nécessite une réalisation particulière pour éviter que le collet serti ne dépasse sous la surface d'appui de la rondelle. La présente invention a donc pour but de résoudre les problèmes indiqués ci-dessus et de fournir un moyen d'assemblage, tel que vis ou écrou comportant une rondelle, dans lequel la rondelle assure au mieux les fonctions principales indiquées précédemment, tout en restant liée, au moins jusqu'à la mise en oeuvre, à la vis ou à l'écrou, et qui de plus ne soit pas d'un coût prohibitif. Avec ces objectif en vue, l'invention a pour objet un moyen d'assemblage vissé comportant un élément d'assemblage, tel qu'une vis à tête ou un écrou, et une rondelle qui lui est liée à proximité d'une surface d'appui, caractérisé en ce que la rondelle est liée au dit élément par collage au moyen d'un adhésif assurant, entre le dit élément d'assemblage et la rondelle, une liaison souple, désolidarisable sous l'effet des contraintes de rotation qui s'exercent entre le dit élément et la rondelle lors de leur mise en oeuvre par vissage. Le collage de la rondelle sur l'élément d'assemblage assure la liaison requise dans toutes les manipulations auxquelles le moyen d'assemblage peut être soumis avant sont utilisation, notamment manutention, emballage, transports de toutes sortes, en particulier sur chaînes de montage de dispositifs devant être assemblés par vissage, etc... Le collage répond donc à l'un des objectifs visés par l'invention qui est de rendre la rondelle quasiment imperdable, non séparable involontairement de la vis ou de l'écrou avant que ceuxci ne soient mis en oeuvre. On notera que l'aspect souple de la liaison participe à cette fonction en ce sens que cette souplesse, que l'on peut également définir comme une certaine élasticité ou élasto-plasticité de la liaison, permet un léger déplacement relatif de la rondelle par rapport à l'élément d'assemblage sans qu'il y ait rupture de la liaison. Ainsi, la liaison est maintenue même en cas de chocs ou vibrations susceptibles de provoquer un tel déplacement relatif. Par ailleurs, le collage est tel que la liaison se rompt dès lors que le couple de rotation, exercé sur la vis ou l'écrou lors de leur serrage, combiné au frottement de la rondelle sur la surface de la pièce assemblée, provoque une rotation de la vis ou de l'écrou par rapport à la rondelle. Pratiquement, l'adhésif est tel que, d'une part, il assure la liaison indiquée précédemment avant usage de la vis ou de l'écrou, et d'autre part, cette liaison est cisaillée dès lors que le couple de cisaillement qui apparaît entre rondelle et vis ou écrou au moment du serrage est supérieur au couple de frottement de la rondelle sur la pièce avec laquelle elle est amenée en contact lors du serrage. La colle ou adhésif utilisé est donc choisi en fonction de ces impératifs, et préférentiellement est un adhésif à base de résine synthétique, ou une colle vinylique à dispersion aqueuse. Une telle colle, outre le fait qu'elle permette d'assurer les fonctions indiquées ci-dessus, permet également de limiter les dispersions du couple de serrage à exercer pour obtenir la tension d'assemblage désirée et d'en réduire la valeur moyenne. De plus, il a été constaté que, même lorsqu'il y a eu désolidarisation de la rondelle et de l'élément d'assemblage, lors du serrage ou par une action volontaire de séparation, la liaison pouvait être rétablie à nouveau en repressant la rondelle sur la face d'appui. Il a d'ailleurs été constaté, au cours d'essais réalisés avec différents types de colles, que celles permettant de remplir les fonctions souhaitées ne sont pas celles utilisées pour le collage des métaux, mais plutôt du type colle pour bois ou carton. Préférentiellement, la colle est déposée par points, entre la dite surface d'appui de la vis ou de l'écrou et la rondelle, de manière qu'il y ait le moins possible de colle apparente après assemblage. L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication qui consiste à appliquer la colle sur la rondelle, puis à soumettre celle-ci à un séchage avant d'assembler la rondelle avec l'élément d'assemblage en appliquant entre ceux-ci une pression axiale. Ce procédé de fabrication permet d'obtenir les caractéristiques souhaitées pour la liaison mieux qu'en effectuant le séchage de la colle après assemblage, sans que cela ait pu encore être bien expliqué. Une tentative d'explication est que, en procédant ainsi, le séchage peut être réalisé plus rapidement, notamment lorsqu'il est accéléré par un chauffage soit par convexion, au moyen d'air chaud, soit par rayonnement au moyen d'éléments radiants, tels que des lampes halogènes ou infrarouges. Le fait de chauffer ainsi la colle déposée sur la rondelle, aux environs de 1000C, ou même jusqu'à 1500C, permet d'ailleurs d'accélérer le séchage, puisque si, à l'inverse, le chauffage était réalisé après mise en place de la rondelle sur la vis ou l'écrou, il serait nécessaire d'échauffer une masse métallique beaucoup plus importante, et donc de consommer plus d'énergie et de temps, pour obtenir le même degré de séchage de la colle. Un autre critère important de la colle utilisée est sa résistance à la pression, nécessaire pour qu'elle subsiste à l'interface rondelle - élément d'assemblage lorsque l'effort de serrage est appliqué. Ceci permet d'ailleurs d'expliquer l'effet avantageux procuré par l'invention en ce qui concerne la réduction de la dispersion du couple de serrage en fonction de la tension appliquée sur l'élément d'assemblage, la couche de colle subsistant entre la rondelle et la face d'appui du dit élément d'assemblage évitant les grippages métal sur métal, et agissant en quelque sorte comme un lubrifiant, et limitant donc les effets négatifs du frottement entre la rondelle et le dit élément pendant l'opération de serrage. Il est cependant à noter que l'adhérence requise pour assurer la liaison rondelle - élément d'assemblage ne nécessite qu'un effort limité de pression axiale, de l'ordre de 3 à 10 daN, pour des vis ou écrous classiques de diamètre nominal M4 à M14. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faîte à titre d'exemple d'un moyen d'assemblage vissé conforme à l'invention, constitué d'une vis à tête hexagonale et d'une rondelle plate collée sous la tête de la vis, et d'un procédé de fabrication. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de face de la vis et de la rondelle liées par collage, - la figure 2 est une vue de dessus de la rondelle après application de la colle, - la figure 3 est une vue schématique d'une installation de fabrication, - la figure 4 est une représentation graphique de résultats de tests comparatifs montrant la réduction, obtenue grâce à l'invention, de la dispersion du couple de serrage pour une tension d'assemblage donnée. Le moyen d'assemblage représenté à la figure 1 constitue une vis à rondelle imperdable comprenant une vis 1 de type classique à tête 2 hexagonale en acier et une rondelle plate 3 ordinaire également en acier. Des plots 4 de colle, par exemple au nombre de quatre, sont répartis circonférientiellement (voir figure 2) entre la face supérieure de la rondelle 3 et la surface d'appui 5, c'est-à-dire la surface sous la tête de la vis. Cette vis à rondelle collée a été réalisée au moyen du dispositif représenté à la figure 3 selon le procédé décrit ci-après. Les rondelles 3, stockées dans un réservoir tel qu'un bol vibrant 10 sont amenées sur un transporteur 11. En premier lieu, des plots de colle sont déposés sur la rondelle par un pistolet doseur 12. Puis, les rondelles passent sous un dispositif de chauffage 13, constitué par exemple de lampes halogènes, qui porte la colle à une température d'environ 1000C et provoque un séchage rapide de celle-ci. Au poste suivant, les vis 1, stockées dans un réservoir 14, sont amenées au-dessus des rondelles et placées sur celles-ci, puis une pression (flèche F) est appliquée sur la tête de la vis, par tout moyen approprié. Enfin, les vis à rondelle imperdable ainsi réalisées sont emballées à un poste de conditionnement 15. Différents essais ont été réalisés avec ce dispositif, avec différents types de colle. Les meilleurs résultats jusqu'à présent, ont été obtenus avec une colle constituée d'une résine synthétique en dispersion dans l'eau, exempte de plastifiant, telle que celle commercialisée par la société HENKEL FRANCE S.A. sous le nom SYNTA J 1620, dont le domaine d'utilisation principal est l'enduction de pellicules synthétiques, de papier et l'adhésivage de feutres, tissus, etc, sur différents supports. Cette colle a un pH de 3,5 à 5,5, une viscosité de 3500 à 6500 mPa.s (Brookfield RVT aig.4 20t/mn à 230C) , et 66 à 70 k d'extrait sec. Elle résiste à une température de 100 à 1200C. Différents tests ont été réalisés sur des ensembles vis-rondelles et écrou-rondelles assemblés par cette colle : tenue au cisaillement, tenue en traction, tenue aux vibrations et au chocs. Il a ainsi été constaté que pour un couple de serrage très faible, la rondelle ne tourne plus avec la vis ou l'écrou ; la liaison collée garde ses propriétés quel que soit le revêtement de la vis et de la rondelle zingué blanc, zingué bichromaté, etc ; le collage résiste aux chocs et aux vibrations pendant plus d'une heure à raison de 25 chocs/minute. Des essais réalisés avec des vis M8, ont montré que la dispersion du couple de serrage pour une tension d'assemblage donnée est notablement réduite avec les vis à rondelles collées selon l'invention par rapport à des vis et rondelles utilisées classiquement, sans colle. Les résultats de ces tests sont illustrées sur le graphisme de la figure 4 représentant le nombre de mesures réalisées en fonction du couple de serrage mesuré pour une tension d'assemblage donnée. L'invention n'est pas limitée au moyen d'assemblage, et au procédé de fabrication décrits cidessus à titre d'exemple. En particulier, elle s'applique également à tous autres types de vis ou écrous et rondelles, par exemple des vis à tête fraisée associées avec des rondelles coniques, dans la mesure où ces vis et écrous présentent une surface d'appui de géométrie correspondant à celle de la rondelle. De même, l'adhésif utilisé n'est pas limité au type de colle indiqué ci-dessus. En particulier, les caractéristiques indiquées ci-dessus de la colle mentionnée en exemple, ne doivent pas être considérées comme limitatives. Des colles possèdant d'autres caractéristiques peuvent également convenir dans la mesure où elles permettent d'assurer la solidarisation de la rondelle et de l'élément d'assemblage avant la mise en oeuvre du moyen d'assemblage et la désolidarisation lors de sa mise en oeuvre, au moment du serrage. Le nombre de points de colle peut varier, ou la colle être déposée en cordon circonférentiel ou sur toute la surface de la rondelle, par tous moyens adaptés, par exemple par pulvérisation. La colle pourraît encore être déposée sur la surface d'appui de la tête de la vis, ou de l'écrou On notera encore que l'expression "moyen d'assemblage vissé" couvre non seulement les vis ou écrous, classiques ou de fabrication spéciale, mais également des ébauches de vis comportant une tête, mais dont le filetage n'est pas encore formé. En particulier, le collage de la rondelle, conformément à l'invention, peut être réalisé avant réalisation du filet, notamment par roulage, ce qui permet de maintenir la rondelle sur la vis pendant cette opération. REVENDICATIONS 1. Moyen d'assemblage vissé comportant un élément d'assemblage (1), tel qu'une vis à tête ou un écrou, et une rondelle (3) qui lui est liée à proximité d'une surface d'appui (5) , caractérisé en ce que la rondelle (3) est liée au dit élément (1) par collage au moyen d'un adhésif (4) assurant, entre le dit élément d'assemblage et la rondelle, une liaison souple, désolidarisable sous l'effet des contraintes de rotation qui s'exercent entre le dit élément et la rondelle lors de leur mise en oeuvre par vissage. 2. Moyen d'assemblage vissé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'adhésif est une résine synthétique. 3. Moyen d'assemblage vissé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'adhésif est une colle vynilique à dispersion aqueuse. 4. Moyen d'assemblage vissé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la rondelle (3) est liée à l'élément d'assemblage par plusieurs points (4) de colle circonférentiellement répartis. 5. Moyen d'assemblage vissé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les points de colle (4) sont situés entre la dite surface d'appui (5) et la rondelle (3). 6. Procédé de fabrication d'un moyen d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la colle (4) est déposée sur la rondelle (3) puis soumise à un séchage avant d'assembler la rondelle avec l'élément d'assemblage en appliquant entre ceux-ci une pression axiale. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le séchage est accéléré par un chauffage. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le chauffage est effectué par rayonnement. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le chauffage est effectué par convection.