Brevet FR2809144A1 — publié le 20011123

La présente invention concerne des ensembles à organe de fixation et, en particulier, ceux qui sont utilisés pour le montage des roues. Des ensembles à organe de fixation en deux parties pour roue, formés d'un boulon-écrou et d'une bague de pression, ont déjà été utilisés pour la fixation des roues. Par exemple, un écrou en deux parties ayant un ensemble à bague de pression est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amé- rique n 4 969 788 de Goiny. Les inconvénients propres à ces réalisations en deux parties sont des tensions qui donnent des couples non reproductibles, et une rotation de la bague conique de pression à l'intérieur de la surface de roue contre laquelle elle est logée (voir par exemple les lignes 9 à 12 de la colonne 4 du brevet de Goiny). La rotation de la bague de pression, combinée à la faible dureté des matériaux de la roue et aux contraintes élevées de compres- sion, peuvent provoquer un grippage ou un soudage du boulon- écrou sur la route. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 362 449 de Hlinsky décrit un organe de fixation de roue ayant un corps d'organe de fixation, une rondelle de pression montée afin qu'elle puisse tourner sur ce corps, et une rondelle de matière plastique placée entre les éléments précédents. Cette rondelle de matière plastique a l'inconvénient d'avoir une faible dureté, si bien qu'elle peut se déformer plasti- quement lorsque l'organe de fixation est serré en position. Cette déformation plastique peut provoquer une relaxation de la force de serrage appliquée par l'organe serré de fixa- tion, d'une manière indésirable dans la plupart des applica- tions. L'invention a pour objet de remédier à ces incon- vénients des systèmes connus. Selon l'invention, un ensemble à organe de fixation de roue selon l'invention comprend un organe de fixation, une rondelle métallique tronconique de poussée, et une bague de pression ayant une surface inférieure orientée afin qu'elle soit au contact d'une cavité formée dans une pièce. Plus précisément, l'invention concerne un ensemble à organe de fixation de roue, qui comprend: (a) un organe de fixation qui comporte une partie non circulaire centrée sur un axe longitudinal et ayant une configuration lui permet- tant de coopérer avec un outil de transmission d'un couple, une surface d'application de forces qui s'étend radialement vers l'extérieur depuis l'axe longitudinal, et une partie à filets de vissage, centrée sur l'axe longitudinal, (b) une rondelle métallique de poussée qui comprend une première surface d'application de forces adjacente à la surface d'application de forces de l'organe de fixation, et une seconde surface d'application de forces, et (c) une bague de pression qui comprend une surface d'application de forces adjacente à la seconde surface d'application de forces de la rondelle de poussée, et une surface inférieure orientée afin qu'elle soit au contact d'une pièce. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est une vue éclatée en perspective d'un ensemble dans un premier mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure i; la figure 3 est une vue en plan du boulon représenté sur les figures 1 et 2; la figure 4 est une vue éclatée en perspective d'un ensemble à écrou dans un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 4; la figure 6 est une vue en plan de l'écrou des figures 4 et 5; la figure 7 est une vue éclatée en perspective d'un ensemble de fixation dans un troisième mode de réalisation de l'invention; la figure 8 est une vue éclatée en perspective d'un ensemble de fixation dans un quatrième mode de réalisation de l'invention; la figure 9 est une vue en plan d'un ensemble dans un cinquième mode de réalisation de l'invention; la figure 10 est une vue en plan d'un ensemble dans un sixième mode de réalisation de l'invention; et la figure ll est une vue en élévation latérale en demi- coupe d'un ensemble selon l'invention dans un septième mode de réalisation. Sur les dessins, les figures 1, 2 et 3 représentent un ensemble 10 à organe de fixation dans un premier mode de réalisation préféré de l'invention, comprenant un organe 12 de fixation, une rondelle 14 de poussée et une bague 16 de pression. Dans ce premier mode de réalisation mieux représenté sur les figures 1 et 2, l'organe de fixation est un boulon 12 qui a une partie 18 qui n'est pas circulaire et une partie filetée 20, centrée autour d'un axe longitudinal A. Le boulon a en outre un flasque 22 qui dépasse radialement à l'extérieur de la partie non circulaire 18 et a une sur- face 24 d'application de forces à sa face inférieure. Cette surface 24 d'application de forces est inclinée avec une conicité a. Dans ce mode de réalisation, la partie non circulaire 18 est hexagonale, et elle forme six plats de coopération avec une clé permettant l'application d'un couple par un outil d'installation, tel qu'une clé (non représentée). Le boulon 12 a aussi une surface de support du bord périphérique inférieur de l'outil précité d'instal- lation, si bien que le contact entre cet outil et la bague de pression 16 est empêché. Lors de l'installation, ce contact pourrait transmettre un couple entre l'outil et la bague de pression 16 en créant une force de frottement pouvant donner des forces de serrage non reproductibles contre la roue. Dans ce mode de réalisation préféré, cette surface de support est délimitée par une bague annulaire 26 qui dépasse radialement vers l'extérieur de la partie non circulaire 18. La rondelle de poussée 14 a une forme tronconique (c'est-à-dire un tronc de cône de section droite circulaire) et est disposée entre le boulon 12 et la bague de pression 16. La disposition de cette rondelle 14 entre le boulon 12 et la bague 16 limite le frottement entre ces éléments et empêche souvent la rotation de la bague de pression 16 dans la surface 40 de roue. La rondelle 14 a une surface concave 28 et une surface opposée convexe 30. La surface concave 28 a une conicité pratiquement identique à celle de la surface 24 d'application de forces avec laquelle elle est en contact superficiel. Dans le présent mémoire et les revendications annexées, des surfaces de contact ayant des conicités prati- quement identiques sont appelées "surfaces complémentaires". La rondelle 14 de poussée peut être revêtue d'un revêtement lubrifiant, par exemple d'un matériau fluorocar- boné, notamment du polytétrafluoréthylène PTFE, ou d'une finition analogue destinée à réduire le frottement entre le boulon 12 et la bague de pression 16 et à régler l'amplitude de la tension créée dans le boulon 12 par l'application d'un couple déterminé. La rondelle de poussée 14 peut être réali- sée en acier qui peut être traité thermiquement afin que le grippage entre le boulon 12 et la bague de pression 16 soit minimal. La bague de pression 16 a un flasque 32 et une surface 34 d'application de forces. Cette surface 34 est complé- mentaire de la surface convexe 30 de la rondelle 14 et est en contact superficiel avec elle. Dans ce mode de réali- sation, le flasque 32 a aussi une partie sertie 54 qui recouvre le flasque 22 du boulon 12 et empêche ainsi une séparation intempestive du boulon 12 et de la bague 16, tout en préservant un certain jeu longitudinal et transversal de ces éléments par rapport à l'axe longitudinal A. La bague de pression 16 comporte en outre une surface inférieure tronco- nique 36 positionnée dans une cavité complémentaire 38 for- née à la surface 40 de la roue. La bague de pression 16 peut avoir une finition donnée par un revêtement quelconque voulu, destiné à donner un aspect décoratif et/ou une pro- tection contre la corrosion, connue dans la technique. Les surfaces complémentaires d'appui du boulon 12, de la rondelle 14 et de la bague 16 de pression apparaissent mieux sur la figure 2. L'inclinaison de ces surfaces présente plusieurs avantages importants qui comprennent, à titre non limitatif: l'augmentation de la surface de contact de ces éléments si bien que les contraintes asso- ciées de compression sont réduites, l'expulsion des substances étrangères piégées entre les surfaces coopérantes lors de l'installation, et l'alignement convenable facile de l'organe de fixation lors de montage sur la roue, si bien que les goujons de roue ne peuvent pas se rompre prémna- turément d'une manière qui pourrait provoquer un défaut d'alignement. Les surfaces tronconiques du boulon 12, de la rondelle de poussée 14 et de la bague de pression 16 créent une force de centrage de la bague 16 sur l'axe longitudinal A, et la surface inférieure tronconique 36 crée une force de centrage de la surface 40 de roue sur l'axe longitudinal A lorsque l'ensemble à organe de fixation est serré. Les figures 4, 5 et 6 représentent un second ensemble à organe de fixation ayant les caractéristiques de l'inven- tion. Ce second ensemble est analogue au premier qu'on vient de décrire, mis à part le fait que l'organe de fixation est représenté sous forme d'un écrou 44 et non d'un boulon 12, et possède un taraudage 46 à la place d'un filetage 20. Les éléments de l'ensemble de ce second mode de réalisation, et des autres décrits dans la suite, qui sont analogues à ceux du premier mode de réalisation déjà décrit portent les mêmes références numériques que sur les figures 1, 2 et 3. La figure 7 représente un troisième mode de réalisation préféré dans lequel l'organe de fixation est un boulon 12 et la partie non circulaire 18 comprend un bouton ou capuchon décoratif 48. La figure 8 représente un ensemble dans un quatrième mode de réalisation préféré dans lequel l'organe de fixation est un écrou 44 et la partie non circulaire 18 comprend un bouton ou capuchon décoratif 48. Dans tous les modes de réalisation qu'on vient de décrire, la surface de support du bord périphérique inférieur de l'outil d'installation, destinée à empêcher le contact de celui-ci avec la bague de pression 16, a été formée par une bague 26. Cependant, on peut utiliser d'autres dispositifs de support du bord périphérique infé- rieur à la place de la bague 26, dans le cadre de l'inven- tion. Des exemples sont, à titre non limitatif: une surface délimitée par une bague interrompue 50 et passant radia- lement vers l'extérieur de la partie non circulaire 18 (figure 9), une surface délimitée par au moins un picot 52 qui dépasse radialement à l'extérieur de la partie non circulaire 18 (figure 10), une surface délimitée par au moins deux picots 52, chacun d'eux dépassant radialement vers l'extérieur de la partie non circulaire 18 (figure 10), et une surface délimitée par au moins deux picots 52 placés en positions opposées par rapport à l'axe longitudinal A et s'étendant chacun radialement vers l'extérieur de la partie non circulaire 18 (figure 10). Dans tous les modes de réalisation décrits précédem- ment, le flasque 32 de la bague de pression 16 est serti sur le flasque 22 de l'organe de fixation afin que les deux éléments ne se séparent pas intempestivement. Cependant, d'autres moyens d'accouplement de l'organe de fixation et de la bague de pression 16 peuvent être utilisés à la place du sertissage 54 sur le flasque 32, et entrent dans le cadre de l'invention. Des exemples non limitatifs sont les suivants: le flasque 22 de l'organe de fixation peut avoir un sertissage 42 qui recouvre le flasque 32 de la bague de pression (figure 11), une disposition qui est l'inverse de celle qu'on a décrite précédemment, et le flasque 22 ou le flasque 32 peut comporter une ou plusieurs pattes (c'est-à- dire des petits segments du sertissage complet 42 ou 54) recouvrant le flasque qui n'a pas ces pattes (non représenté). La rondelle de poussée 14 est de préférence formée d'un métal qui ne flue pas sous l'action des pressions appliquées à la rondelle 14 lorsque l'ensemble de fixation est serré en position. Un tel fluage présente des inconvénients car il réduit la force de serrage que l'ensemble à organe de fixation applique à la pièce. Le métal utilisé pour former la rondelle de poussée 14 a de préférence une dureté supérieure à 80 sur l'échelle Rockwell B et de préférence supérieure à 40 sur l'échelle Rockwell C. Les éléments des ensembles à organe de fixation de roue selon l'invention peuvent être fabriqués en matériaux très divers. A titre d'exemple non limitatif, l'organe de fixa- tion (par exemple le boulon 12 ou l'écrou 44), la rondelle de poussée 14 et la bague de pression 16 peuvent être formés d'acier à teneur faible, moyenne ou élevée en carbone, pouvant avoir subi un traitement thermique ou non suivant la résistance mécanique que doit avoir le matériau dans une application déterminée. En outre, l'organe de fixation, la rondelle 14 de poussée et la bague de pression 16, seuls ou en combinaison quelconque, peuvent avoir un revêtement de matériaux très divers de finition (par exemple des inhi- biteurs de corrosion, des revêtements lubrifiants tels que le PTFE, des peintures ou vernis, etc.) et peuvent être revêtus par électrodéposition de métaux tels que Zn, Cd, Ni et Cr. De préférence, l'organe de fixation (par exemple le boulon 12 ou l'écrou 44), la rondelle 14 de poussée et la bague de pression 16 sont formés d'acier à teneur moyenne en carbone, traité thermiquement, et la rondelle tronconique de poussée 14 est revêtue de PTFE. De nombreuses variantes peuvent être réalisées dans le cadre de l'invention. Des exemples sont les suivants. Les surfaces tronconiques d'appui de l'organe de fixation, de la rondelle 14 de poussée et de la bague de pression 16 peuvent ne pas être complémentaires (c'est-à-dire peuvent avoir des conicités qui ne sont pas identiques). La bague de pression 16 peut avoir une surface inférieure non tronconique, par exemple une surface inférieure cylindrique 56 (c'est-à-dire qui n'a pas d'inclinaison de haut en bas comme la surface inférieure tronconique 36), une surface inférieure hémisphé- rique 58 ou une surface inférieure 60 en forme d'alysséide (c'est-à-dire une chaînette tournant autour d'un axe). Une rondelle plate de poussée 62 ayant une première et une seconde surface opposée plate (64 et 66 respectivement) peut être utilisée à la place de la rondelle tronconique 14 de poussée. L'organe de fixation et la bague de pression 16 peuvent avoir des surfaces plates d'application de forces (68 et 70 respectivement), soit en combinaison avec la ron- delle 62, soit indépendamment de celle-ci. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux ensembles et organes qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Ensemble à organe de fixation de roue, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un organe (12, 44) de fixation qui comporte une partie non circulaire (18) centrée sur un axe lon- gitudinal et ayant une configuration lui permettant de coopérer avec un outil de transmission d'un couple, une surface (24) d'application de forces qui s'étend radialement vers l'extérieur depuis l'axe longitudinal, et une partie (20, 46) à filets de vissage, centrée sur l'axe longitudinal, (b) une rondelle métallique (14) de poussée qui comprend une première surface (28) d'application de forces adjacente à la surface (24) d'application de forces de l'organe (12, 44) de fixation, et une seconde surface (30) d'application de forces, et (c) une bague (16) de pression qui comprend une surface (34) d'application de forces adjacente à la seconde surface (30) d'application de forces de la rondelle (14) de poussée, et une surface inférieure (36) orientée afin qu'elle soit au contact d'une pièce. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe (12, 44) de fixation comporte en outre un flasque (22) dépassant radialement vers l'extérieur de la partie non circulaire (18), et une surface de support de la périphérie inférieure d'un outil lorsque celui-ci est en coopération complète avec la partie non circulaire (18), la surface de support s'étendant radialement vers l'extérieur de la partie non circulaire (18), si bien que cette surface de support empêche le contact de l'outil avec le flasque (22) de l'organe (12, 44) de fixation. 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface (24) d'application de forces de l'organe (12, 44) de fixation et la partie non circulaire (18) sont séparées par le flasque (22). 4. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface (24) d'application de forces de l'organe (12, 44) de fixation est tronconique, la surface (34) d'application de forces de la bague (16) de pression est tronconique, et la première et la seconde surface (28, 30) d'appli- cation de forces de la rondelle (14) de poussée sont tronconiques. 5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface (24) d'application de forces de l'organe (12, 44) de fixation est complémentaire de la première sur- face (28) d'application de forces de la rondelle (14) de poussée, et la surface (34) d'application de forces de la bague (16) de pression est complémentaire de la seconde surface (30) d'application de forces de la rondelle (14) de poussée. 6. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif couplant l'organe (12, 44) de fixation et la bague (16) de pression afin qu'ils ne puissent pas se séparer. 7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif couplant les organes permet un déplacement longitudinal et transversal de l'organe (12, 44) de fixation et de la bague (16) de pression par rapport à l'axe longitudinal. 8. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague (16) de pression comporte un flasque (32), et l'organe (12, 44) de fixation a un sertissage recouvrant le flasque (32) de la bague (16) de pression. 9. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe (12, 44) de fixation comporte un flasque (22), et la bague (16) de pression a un sertissage qui recouvre le flasque (22) de l'organe (12, 44) de fixation. 10. Organe de fixation de roue, caractérisé en ce qu'il comprend: une partie non circulaire (18) de configuration permet- tant l'application d'un couple par un outil, l'outil ayant une périphérique inférieure destinée à être en appui sur au moins une surface de la partie circulaire, un flasque (22) dépassant radialement à l'extérieur de la partie non circulaire (18), et une surface de support de la périphérie inférieure de l'outil lorsque celui-ci est totalement en prise avec la partie non circulaire (18), la surface de support s'étendant radialement vers l'extérieur de la partie non circulaire (18), afin que cette surface de support empêche l'outil de venir au contact du flasque (22). 11. Organe selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il est combiné à une bague rotative de pression dépassant au-dessus du flasque (22) de l'organe (12, 44) de fixation de roue afin que la surface de support empêche l'outil de venir au contact de la bague (16) de pression. 12. Ensemble à organe de fixation de roue, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un organe (12, 44) de fixation qui comprend: une partie non circulaire (18) centrée sur un axe longitudinal et ayant une configuration lui permettant de coopérer avec un outil d'application de couple, un flasque (22) dépassant radialement à l'extérieur de la partie non circulaire (18), une surface tronconique d'application de forces qui est séparée de la partie non circulaire (18) par le flasque (22), et une partie (20, 46) à filets de vissage, centrée sur l'axe longitudinal, (b) une rondelle métallique tronconique (14) de poussée ayant une surface concave et une surface convexe opposées, la surface concave étant adjacente à la surface (24) d'application de forces de l'organe (12, 44) de fixation, et (c) une bague (16) de pression qui comporte: un flasque (32), une surface tronconique (34) d'application de forces constituée par le flasque (32), la surface (34) d'application de forces étant adjacente à la surface convexe de la rondelle (14) de poussée, et une surface inférieure tronconique orientée afin qu'elle soit au contact d'une cavité complémentaire formée dans une pièce. 13. Ensemble selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'organe (12, 44) de fixation comporte un sertissage qui recouvre le flasque (32) de la bague (16) de pression. 14. Ensemble selon la revendication 13, caractérisé en ce que la partie non circulaire (18) a une surface de support de l'outil, destinée à empêcher l'outil d'être au contact de la bague (16) de pression lorsque l'outil est totalement en coopération avec la partie non circulaire (18). 15. Ensemble selon la revendication 12, caractérisé en ce que la bague (16) de pression comporte un sertissage qui recouvre le flasque (22) de l'organe (12, 44) de fixation. 16. Ensemble selon la revendication 15, caractérisé en ce que la partie non circulaire (18) a une surface de sup- port de l'outil, destinée à empêcher l'outil d'être au contact de la bague (16) de pression lorsque l'outil est totalement en coopération avec la partie non circulaire (18). 17. Ensemble selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'organe (12, 44) de fixation, la rondelle tronco- nique (14) de poussée et la bague (16) de pression sont chacun formé indépendamment d'un matériau choisi dans le groupe qui comprend l'acier à teneur moyenne en carbone traité thermiquement, l'acier à teneur élevée en carbone traité thermiquement, l'acide à faible teneur en carbone, l'acier à teneur moyenne en carbone et l'acier à teneur élevée en carbone.