Brevet FR2721665A1 — publié le 19951229

ECROUS OU VIS DE FREINAGE ET ASSEMBLAGES AINSI CONSTITUES DESCRIPTION L'invention se rapporte à des écrous ou à des vis de freinage et à des assemblages ainsi constitués. On éprouve souvent le besoin de freiner des écrous et des vis en les arrêtant à une position fixe sur les pièces auxquelles ils sont assemblés, notamment dans les circonstances où des desserrages accidentels sont rendus plausibles par des élévations de température importantes qui produisent des dilatations thermiques parfois difficiles à évaluer, ou par des vibrations. Les véhicules terrestres ou aériens en particulier sont riches de tels systèmes. Un système de freinage courant, utilisé par exemple avec une bague de roulement et un écrou qui la maintient à une position déterminée d'un arbre, comprend une rondelle serrée entre l'écrou et la bague et dont la position angulaire sur l'axe est rendue constante par un clavetage ou un moyen équivalent. La rondelle est pourvue de languettes sur sa circonférence, qu'il est loisible de rabattre dans des creux disposés en couronne autour de l'écrou. Un tel système est efficace à satisfaire à son but mais présente certains inconvénients. En particulier, il n'est pas possible de choisir la force de serrage de l'écrou puisque les languettes imposent de le placer dans un nombre fini de positions angulaires. De plus, les déformations plastiques imposées aux languettes les fragilisent et interdisent d'utiliser les rondelles pour un grand nombre de montages et de démontages : il faut les remplacer. Des ruptures des languettes ne doivent pas non plus être exclues si les conditions environnantes sont sévères, et si par exemple les températures sont élevées et les forces centrifuges importantes. Il existe encore des vis et des écrous comportant des portions déformables par lesquelles un serrage est exercé sur l'autre pièce filetée de l'assemblage. Le frottement important obtenu entre les filets interdit tout dévissage tant que la déformation persiste. Les brevets français n02 045 262 et 2 554 185 en donnent quelques exemples. Dans le premier de ces brevets, la déformation est assurée par un outil qui déforme les portions affaiblies de l'écrou dans le domaine plastique. On peut reprocher à un tel procédé de ne pas permettre d'évaluer avec précision la force de serrage, ce qui incite à l'exagérer au risque d'endommager les filets ou même de gripper l'assemblage. Le comportement de l'assemblage dans des conditions difficiles et notamment à température élevée est encore problématique.Si on considère à présent le deuxième brevet qui concerne une vis dans laquelle un goujon apte à écarter des billes a été disposé, on peut admettre qu'il permet d'appliquer un effort déterminé et qu'il est donc dépourvu de ces inconvénients, mais il est indéniable que l'addition de plusieurs pièces pour réaliser le serrage entraîne une complication importante de la vis. Les avantages essentiels de l'invention consistent en ce que le freinage est assuré de façon sûre et parfaitement connue et invariable avec une vis ou un écrou de forme très simple ; la sollicitation peut être située, à volonté, uniquement dans le domaine élastique. L'invention consiste en l'application d'alliages ou de matières à mémoire de forme pour construire des bagues de freinage de vis et d'écrous, ou les pièces filetées elles-mêmes. On sait que les matières à mémoire de forme ont pour propriété de présenter une température de transition qui sépare deux états, aux températures plus chaudes et plus froides, où les pièces qu'ils constituent présentent deux formes nettement différentes. Un des états est ici un état de montage dans lequel la bague est placée facilement sur la vis ou sur l'écrou, et l'autre état est un état de serrage dans lequel la bague déforme la vis ou l'écrou pour obtenir le freinage souhaité. Un avantage fondamental des différentes réalisations de l'invention est que le montage des pièces filetées est très facile et bref puisqu'il ne nécessite pas d'application d'effort ni de précaution particulière, et qu ' aucune déformation permanente ne doit généralement être donnée pour retenir les pièces après leur montage. De plus, les assemblages obtenus sont en-principe parfaitement réversibles. On va maintenant décrire ces caractéristiques, ainsi que d'autres, de l'invention à l'aide des figures suivantes annexées à titre illustratif et non limitatif la figure 1 est une vue extérieure d' un écrou utilisable selon l'invention, les figures 2 et 3 représentent en coupe diamétrale l'écrou et la bague, o les figures 4a, 4b, 5a et 5b représentent deux autres genres d'écrou et de douille filetés, les figures 6 à 8 représentent une variété de vis selon l'invention employée dans trois montages différents, la figure 9 est une vue de bout de cette vis, la figure 10 représente une autre conception de vis utilisable avec l'invention, les figures ila et lîb illustrent un autre genre de bague, la figure 12 illustre un goujon, et la figure 13 représente une coupe d'un goujon adapté conformément à l'invention. La figure 1 représente un écrou plat pourvu d'une base 1 circulaire et continue ordinaire surmontée d'une portion crénelée 2. La portion crénelée 2 est composée de massifs 3 séparés alternativement par des fentes 4 et des créneaux 5 sur la circonférence de l'écrou. Les créneaux 5 ont la même constitution que les fentes 4 hormis qu'ils sont plus larges. Les massifs 3 ont une extension angulaire assez faible, de l'ordre de 10 , sur l'écrou. Cette particularité, jointe à l'existence d'une gorge 6 sur la face extérieure de la portion crénelée 2 et qui fait que les massifs 3 se rattachent à la base 1 par un pied 7 de faible épaisseur, permet de fléchir les massifs 3 vers l'intérieur de l'écrou par une déformation des pieds 7. Les filets 8 des massifs 3, qui servent au guidage de l'écrou à l'égal des filets 9 de la base 1, sont alors pressés contre les filets de la pièce filetée complémentaire de l'assemblage et donnent le serrage souhaité. On voit sur la figure 2 que cette action peut être accomplie par l'entremise d'une bague 10 à section rectangulaire engagée dans la gorge 6. Comme on l'évoque à l'aide de la flèche 11, l'état de serrage produit par le matériau à mémoire de forme consiste en un accroissement de la largeur de la bague 10, qui ouvre la gorge 6. A cet effet, la bague 10 est retenue entre des portées 12 et 13 situées l'une devant l'autre de la base 1 et des massifs 3 et qu'elle écarte. La portée 12 de la base 1 a une largeur qui correspond à l'épaisseur de la bague 10 pour lui fournir un bon appui alors que la portée 13 des massifs 3 est beaucoup plus mince afin qu'on puisse sertir facilement la bague 10 dans la gorge 6 au cours d'une étape préliminaire. On peut procéder en refroidissant fortement l'écrou pour réduire son diamètre et faire passer la bague 10 autour des massifs 3, ou, plus simplement, en déformant les massifs 3, ce qui peut être fait avec un faible effort si le diamètre extérieur de la portion crénelée 2 est bien choisi. La figure 3 représente une autre conception, où on utilise une bague 16 à section en forme de trapèze dont les côtés parallèles court et long correspondent respectivement aux faces interne et externe de la bague 16, et les côtés obliques s'appuient sur des portées inclinées 17 et 18 de la base 1 et des massifs 3. Dans cette réalisation, la transition de forme de la bague 16 correspond à une contraction de diamètre selon la flèche 18, de sorte que les côtés obliques de la bague 16 glissent sur les portées 17 et 18 avec un effet de coin qui ouvre ici encore la gorge 6. De même que dans la réalisation précédente, la portée 17 associée à la base 1 a une largeur beaucoup plus grande que celle 18 des massifs 3. Les figures 4a et 4b illustrent l'application de l'invention à un écrou pourvu de cannelures d'entraînement 20 sur l'essentiel de sa surface extérieure. La zone déformable se trouve sur une portion extrême 21 au-dessus des cannelures 20. On retrouve des massifs 22 analogues aux massifs 3 ; des fentes 23 analogues aux fentes 4 de la réalisation précédente ; une gorge 24 analogue à la gorge 6, creusée dans les mussifs 22 et que les fentes 23 divisent ; et une bague 25 est montée dans la gorge 24. Sa section est rectangulaire mais son fonctionnement est semblable à celui de la bague 16 de la figure 3, avec une contraction diamétrale dont l'effet est de resserrer les massifs 22 et de refermer leur ouverture. Une conception un peu différente est illustrée à la figure Sa. La constitution de la portion extrême 26 de l'écrou illustré ici est différente puisqu'on trouve, concurremment à une gorge 27 circulaire creusée sur la face extérieure de la portion extrême 26, et dans laquelle une bague en matière a mémoire de forme 28 est logée comme dans les autres réalisations, une ou deux fentes 29 en arc de cercle qui sont creusées dans la gorge 27. Elles s'détendent au total sur l'essentiel d'une circonférence en n'y épargnant que des languettes 30 par lesquelles une collerette 31 porteuse de quelques filets est rattachée au reste de l'écrou. La bague 28 a le comportement de la bague 10, dont la largeur s'accroît à la transition d'état, ce qui ouvre les fentes 29 et gondole la collerette 31, dont les filets exercent le serrage souhaité. Les fentes 23 séparant les massifs 22 sont omises dans cette réalisation. On voit aussi que les cannelures 20 sont remplacées par un filetage extérieur 32. L'écrou de la réalisation précédente est donc devenu une douille filetée. Mais cette dernière caractéristique est sans importance sur le comportement de la pièce : les cannelures 20 et le filetage extérieur 32 pourraient être intervertis dans les réalisations des figures 4a et Sa. C'est ce qu'on a illustré à la figure 5b, qui représente donc un écrou semblable à celui de la figure 7 mais où le filetage 5a extérieur 32 est remplacé par les cannelures 20. On passe maintenant à d'autres figures, qui illustrent l'application de l'invention à des vis. On voit sur les figures 6 à 9 qu'une vis transformée en conformité à l'invention comprend un logement 36 à son extrémité filetée et que ce logement 36 est crénelé par des fentes 37 diamétrales et dans l'axe de la vis, qui isolent comme dans des conceptions précédentes des massifs 38 assez étroits en largeur angulaire et élancés en hauteur. Les massifs 38 présentent un rebord 39 orienté vers l'intérieur qui correspond à un rétrécissement du logement 36 à son orifice permettant le sertissage de la bague 40. La bague 40 est ici engagée et sertie dans le logement 36, retenue par le rebord 39 et peut être remplacée par un pion cylindrique sans sortir du cadre de l'invention. Sa transition entre l'état de montage et l'état de service, où le serrage est accompli, consiste en un épanouissement, c'est-à-dire en une dilatation diamétrale qui a pour effet d'écarter les massifs 38. Dans l'assemblage de la figure 6 où la tige de vis et notamment la plus grande partie des massifs 38 dépasse de l'empilement d'une plaque percée 41 sur laquelle la tête de vis 43 s'appuie et d'une plaque taraudée 42 que la vis unit à la précédente, les massifs 38 exercent leur serrage contre les filets du fond de la plaque taraudée 42. La situation est la même avec l'assemblage de la figure 7 où la même vis est complètement enfoncée dans un trou borgne d'une plaque taraudée 44. On remarquera que l'absence d'accès à la bague 40 n'interdit ni de la monter correctement ni de démonter l'assemblage car la vis redevient libre en deçà de la température de transition d'état. La même vis peut être utilisée pour le serrage de plaque 41 et 45 toutes deux à trou lisse (figure 8). Dans ces circonstances, le logement 36 est entièrement sorti de l'assemblage des plaques et on engage un écrou ordinaire 46 sur la vis. C'est alors l'écrou 46 qui est retenu par les massifs 38. La conception des figures 2, 5a, 5b et 7 est également applicables aux vis de grand diamètre comme on le représente à la figure 10. Une bague 40 dont la largeur s' accroît à la température de transition est disposée dans la gorge 35 et le logement 36, mais les fentes 37 sont remplacées par des fentes 51 en arc de cercle qui débouchent dans la gorge délimitée dans le logement 36 par le rebord 39. Comme dans la réalisation précédente, la dilatation de la bague 40 écarte la collerette 52 délimitée par les fentes 51 du reste de la vis. Une conception un peu différente est représentée aux figures lîa et llb. Un écrou 54 ou 54b pourvu d'un moletage extérieur 55 pour le manipuler est pourvu d'un logement 56 en gorge ouverte dont la forme permet d'y introduire une bague 5a ou 57b à mémoire de forme par l'extrémité de l'écrou 54a ou 54b vers laquelle le logement 56 s'ouvre. On peut retenir la bague 5a en place en martelant l'écrou 54a, à un endroit affaibli 58 d'extrémité pour former un bourrelet 59 sur la bague 57a. Le même résultat est obtenu sur l'écrou 54b, pourvu de créneaux 60 qui entaillent son extrémité et qu'occupent des languettes 61 de la bague 57b qui pointent vers l'extérieur. Le bourrelet 59 peut être formé en martelant une partie affaiblie de l'écrou 57b à côté d'un des créneaux 60 ou entre deux d'entre eux. Cet assemblage est utile grâce à une possibilité d'ovalisation des bagues 5a et 57b, qui sont circulaires à la température de montage. A la température de changement d'état, elles deviennent ovales, se contractent par un diamètre et pincent alors la vis (non représentée) sur laquelle l'écrou 54a ou 54b est engagé en s'appuyant sur ses filets. Cet arcboutement peut être complété par un arc-boutement sur le fond du logement 56 résultant d'un accroissement d'un autre diamètre de la bague 57. La liaison par serrage entre la vis et l'écrou 54 est alors totale, et on peut éventuellement omettre les languettes 61 et les créneaux 60. L'invention peut aussi être mise en oeuvre avec des goujons, comme on le représente aux figures 12 et 13, pour des applications très voisines et en exploitant le même effet technique. On utilise en effet des goujons dans certains assemblages, en place de vis, quand il faut éviter qu'une tige filetée ne dépasse d'un taraudage, pour maintenir une étanchéité ou pour toute autre raison. Un goujon 65 présente donc une tige lisse 66 que prolonge une extrémité filetée 67 engagée complètement dans un taraudage 68. Le mode habituel de blocage d'un goujon 65 consiste à le visser entièrement, jusqu'à coincer le bout de la tige lisse 66 contre l'entrée du taraudage 68, ce qui fait disparaître complètement l'extrémité filetée 67 sous la surface de la pièce 69 porteuse du goujon 65. Mais il faut ensuite un outil spécial si le goujon 65 doit être extrait, et le risque existe toujours de rompre le goujon 65 en le cisaillant à la surface de la pièce 69 pendant cette opération. Selon l'invention, on remplace le goujon classique de la figure 12 par un goujon de même forme mais réalisé en alliage à mémoire de forme. Il est possible de le visser avec moins de force dans la pièce 69. A la température de changement d'état, le goujon 65 ou du moins son extrémité filetée 67 se déforme pour être freinée dans le taraudage 68. Cette déformation peut être une expansion ou une contraction axiale symbolisée par les flèches 70, ou une expansion radiale résultant d'une ovalisation de section (comme pour les bagues 5a et 57b des figures îla et llb) ou une déformation analogue de section, ou enfin, comme on l'évoque à la figure 13, elle peut être caractérisée par l'ouverture de parts 71 en secteur de cercle en lesquelles l'extrémité filetée 67 est partagée par des fentes 72 radiales.Le mouvement d'expansion est alors symbolisé par les flèches 73. Il est évidemment inutile de diviser l'extrémité filetée 67 par les fentes 72 dans les autres cas. On peut élargir ce concept à d'autres pièces filetées telles que les écrous et les vis, qui peuvent s'auto-freiner sur la pièce à laquelle elles sont assemblées par une déformation de leur section ou par une variation de leur longueur, c'est-à-dire de la largeur de leurs filets. L'invention peut particulièrement trouver emploi pour des moteurs d'avions ou d'autres engins soumis à des variations de température importantes. L'état de montage correspond à des températures au repos, alors que l'état de serrage correspond aux températures de service. Le montage et le démontage sont donc faciles au repos, pour l'entretien ou toute autre raison, et le freinage apparaît automatiquement en service quand s'exercent réellement les conditions et les sollicitations qui le rendent utile. On peut préconiser des alliages de cuivre, de zinc et d'aluminium pour des zones de moteur dont la température de service est inférieure à 1500 en temps normal, de cuivre, d'aluminium et de nickel pour les zones de moteur au-dessous de 200 et de nickel et de titane pour les zones au-dessous de 300 . Des surchauffes de 50 au-dessus de ces limites sont toutefois admissibles, du moins si elles sont de courte durée. Les alliages à mémoire de forme envisagés ici sont le plus souvent réversibles, c'est-à-dire que les pièces qu'ils forment retrouvent leur état initial quand elles reviennent à la température de montage. Des alliages à mémoire de forme irréversibles, qui ne souffrent qu'un seul changement d'état, après lequel ils restent à la forme correspondant à la température de service, sont aussi à considérer pour certaines applications où on n'éprouve pas le besoin de les démonter. Les températures de changement d'état d'alliages réversibles peuvent aussi être choisies de façon que les pièces soient dans le même état aux températures de repos et aux températures de service. Le changement d'état n'est alors suscité qu'aux montages et aux démontages des pièces, c'est-à-dire en des occasions suffisamment rares pour que des "pertes de mémoire", soit des pertes de capacité de la matière à changer d'état, ne soient pas à redouter. REVENDICATIONS 1. Bague de freinage d'écrou ou de vis, caractérisée en ce qu'elle est en matière à mémoire de forme. 2. Bague de freinage d'écrou selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle subit un rétrécissement de diamètre à une transition d'un état de montage à un état de service. 3. Bague de freinage d'écrou ou de vis selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle subit un accroissement de largeur à une transition d'un état de montage à un état de service. 4. Bague creuse ou pleine de freinage de vis selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle subit un accroissement de diamètre à une transition d'un état de montage à un état de service. 5. Assemblage d'écrou et de bague selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'écrou comprend une gorge circulaire (6, 24) sur une face extérieure d'une portion extrême (2, 21) entaillée de fentes axiales (4, 5, 23) la divisant et coupant la gorge, la bague (10, 16, 25) étant montée dans la gorge. 6. Assemblage d'écrou et de bague selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'écrou comprend une gorge circulaire (27) sur une face extérieure d'une portion extrême (26) entaillée d'au moins une fente (29) en portion de cercle établie dans la gorge, la bague (28) étant montée dans la gorge. 7. Assemblage de vis et de bague selon la revendication 3, caractérisé en ce que la vis comprend une gorge circulaire sur une face intérieure d'une portion extrême entaillée d'au moins une fente en portion de cercle (51) établie dans la gorge, la bague (50) étant montée dans la gorge. 8. Assemblage de vis et de bague selon la revendication 4, caractérisé en ce que la vis comprend une gorge circulaire sur une face intérieure d'une portion extrême entaillée de fentes axiales (37) la divisant en coupant la gorge, la bague (40) étant montée dans la gorge. 9. Bague de freinage d'écrou selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle subit une ovalisation à une variation d'une température de montage à une température de service. 10. Assemblage d'écrou (54) et de bague (57) selon la revendication 9, caractérisé en ce que la bague est logée dans une gorge (56) établie sur une face interne de l'écrou, la bague (57) étant dimensionnée pour s'arc-bouter sur une vis autour de laquelle l'écrou est engagé à la température de service. 11. Pièce filetée, caractérisée en ce qu'elle est en matière à mémoire de forme à la partie filetée. 12. Pièce filetée selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle subit une variation de longueur à la partie filetée et une variation de largeur de filetage à une transition d'un état de montage à un état de service. 13. Pièce filetée suivant la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle est fendue longitudinalement et divisée en parts (72) à la partie filetée et subit une flexion des parts (72) et une variation de position radiale des parts à une transition d'un état de montage à un état de service. 14. Pièce filetée suivant la revendication 11, caractérisée en ce que la partie filetée subit une déformation de section à une transition d'un état de montage à un état de service.