Brevet FR2891326A1 — publié le 20070330

La présente invention concerne un écrou de blocage pour un assemblage vissé entre au moins deux composants au moyen d'une vis. On connaît déjà des écrous de blocage dans lesquels une rondelle est placée de façon fixe sur un corps d'écrou, en particulier par rivetage. Par un choix correspondant de matériau, ces écrous de blocage peuvent être constitués de façon à être résistants à la chaleur et à la corrosion, afin de pouvoir être utilisés dans des assemblages vissés qui sont soumis à une contrainte thermique. Toutefois, quand les composants à assembler ont des coefficients de dilatation thermique différents, la dilatation thermique différente peut conduire à une contrainte de flexion de l'assemblage vissé et en particulier de la vis. On connaît également des écrous de blocage dans lesquels un insert fileté métallique est disposé de façon bloquante dans le filet du corps d'écrou. L'insert fileté métallique est composé de spires enroulées de façon hélicoïdale et dont une ou plusieurs a une forme de polygone pour obtenir l'action de blocage entre l'insert fileté métallique et le corps d'écrou. Ces écrous de blocage également peuvent être constitués de façon résistante à la chaleur et à la corrosion. La possibilité d'une contrainte de flexion du fait d'une dilatation thermique différente des composants à assembler existe toutefois également avec ces écrous de blocage. La présente invention a pour objet de réaliser un écrou de blocage pour un assemblage vissé entre au moins deux composants au moyen d'une vis, qui évite une contrainte de flexion de la vis de l'assemblage vissé en cas de dilatation thermique différente des composants à assembler tout en pouvant être manipulé et monté aisément en tant qu'unité. Cet objet est atteint par l'invention définie dans la revendication 1. Selon l'invention, l'écrou de blocage se compose d'un corps d'écrou, d'un insert fileté métallique, d'une rondelle et d'une cage de retenue. La cage de retenue est raccordée de façon fixe à la rondelle et raccordée au corps d'écrou de façon imperdable de sorte que le corps d'écrou et la rondelle sont maintenus en appui tout en pouvant cependant effectuer des mouvements relatifs radiaux limités. Du fait de ces mouvements relatifs radiaux limités, l'écrou de blocage peut compenser des dilatations thermiques différentes des composants à assembler par le fait que le corps d'écrou glisse en direction radiale sur la rondelle et qu'il s'ensuit ainsi des mouvements radiaux de la vis de sorte que la vis n'est pas contrainte en flexion. L'écrou de blocage a certes une structure modulaire; cependant, du fait des raccordements des pièces individuelles entre elles, il forme une unité constructive, ce qui permet une manipulation et un montage simples en conséquence de l'écrou de blocage. Un autre avantage de la structure modulaire de l'écrou de blocage consiste en ce que des matériaux de grande valeur ne doivent être utilisés que pour les parties critiques de l'écrou de blocage tandis que les parties critiques moins nombreuses peuvent être réalisées à partir de matériaux de moindre valeur. Ainsi, l'insert fileté métallique peut par exemple être réalisé à partir d'un acier résistant à la corrosion ou d'un alliage à base de nickel résistant aux températures élevées, l'insert pouvant être équipé d'un revêtement superficiel (un système de vernis de glissement) pour l'obtention de propriétés définies telles qu'un faible frottement du filet, la protection contre l'attachement dû à la chaleur et l'évitement du grippage lors du montage ou du démontage. La rondelle peut par exemple être réalisée à partir d'un matériau résistant aux températures élevées qui reprend la contrainte thermique élevée de façon adjacente aux composants à assembler. Le corps d'écrou lui-même peut être réalisé à partir d'un matériau relativement peu coûteux, par exemple un acier résistant à la chaleur avec une moindre résistance à la température, ce qui conduit à une réduction des coûts de matériau. De même, il n'est pas nécessaire que le corps d'écrou soit muni d'un revêtement superficiel (revêtement de vernis de glissement ou de lubrifiant) de sorte que l'aspect extérieur de l'écrou n'est pas affecté par un revêtement de lubrifiant. D'autres formes d'exécution avantageuses de l'invention sont définies dans les revendications. Un exemple de réalisation de (invention est expliqué plus en détail à l'aide du dessin. La figure 1 montre une vue cle côté partiellement coupée d'un assemblage vissé avec un écrou de blocage constitué selon l'invention. La figure 2 montre une vue de dessus de l'écrou de blocage de la figure 1. Les figures 3, 4 montrent des détails modifiés Z de la figure 1. La figure 5 montre une vue de côté de l'insert fileté métallique. La figure 6 montre une vue en bout de l'insert fileté métallique de la figure 5. La figure 1 montre un assemblage vissé entre deux composants 2 et 4 en forme de plaque au moyen d'une vis 6. Dans l'exemple de réalisation représenté, la vis 6 est un simple boulon fileté, mais ce pourrait être également un autre type de vis. La vis 6 traverse un alésage débouchant 8 à paroi lisse du composant 2 et est vissée dans un taraud 10 du composant 4. Pour serrer l'assemblage vissé, on utilise un écrou de blocage 12 avec lequel la vis 6 est en prise filetée. L'écrou de blocage 12 a une structure modulaire et se compose d'un corps d'écrou 14, d'un insert fileté métallique 16, d'une rondelle 18 et d'une cage de retenue 20. Dans l'exemple de réalisation représenté, le corps d'écrou 14 est un écrou à collet classique avec un polygone 22 et un collet 24 dont l'alésage intérieur commun est muni de façon classique d'un taraud (non montré). Le corps d'écrou pourrait cependant avoir également une autre forme, comme par exemple celle d'un écrou six pans simple, d'un écrou à gorge, d'un écrou à souder quatre pans et similaire. L'insert fileté métallique 16 représenté sur les figures 5 et 6 se compose d'un certain nombre de spires enroulées de façon hélicoïdale dont une spire 25, ou bien également plusieurs spires, est constituée en forme de polygone (voir la figure 6). Les spires de l'insert fileté métallique 16 reposent dans le taraud du corps d'écrou 14 et y sont retenues de façon bloquante par la spire (les spires) 25 en forme de polygone. La rondelle 18 est constituée en tant que corps annulaire qui est disposé entre le corps d'écrou 12 et le composant 2 et qui appuie sur ce dernier. Par rapport à des rondelles classiques, la rondelle 18 a une épaisseur S relativement importante pour augmenter la longueur de blocage LK+S de l'assemblage vissé. L'épaisseur S de la rondelle 18 représente par exemple un ordre de grandeur de 50 100 % du diamètre nominal de la vis 6. La réserve élastique plus élevée obtenue de cette façon dans la vis 6 offre une protection supplémentaire contre la perte de la force de prétension de l'assemblage vissé. Cela réduit également de ce fait d'éventuelles contraintes de flexion dans la vis 6. La cage de retenue 20 est constituée en tant que pièce de tôle en forme de manchon qui a un tronçon cylindrique 26, un tronçon conique supérieur 28 qui est formé dessus et un tronçon conique inférieur 30 formé sur l'autre extrémité du tronçon cylindrique 26. La cage de retenue 20 est raccordée de façon fixe à la rondelle 8, ce raccordement pouvant être réalisé par friction et/ou mécaniquement et/ou par adhérence. Comme le montre la figure 1, ce raccordement fixe entre la cage de retenue 20 et la rondelle 18 s'effectue dans la zone de la circonférence extérieure de la rondelle 18. La cage de retenue 20 chevauche avec son tronçon conique inférieur 30 un chanfrein 32 sur la circonférence extérieure de la rondelle 18 au niveau de son extrémité inférieure. En principe, il serait également possible que la cage de retenue 20 chevauche entièrement dans le sens radial la rondelle au niveau de l'extrémité inférieure de sorte qu'il existe un tronçon radial correspondant de la cage de retenue 20 entre la face frontale inférieure de la rondelle 18 et le côté supérieur du composant 2. Sur sa circonférence, la rondelle 18' ou 18" peut être munie d'un profilage 34 ou 36 (voir figures 3 et 4) auquel la cage de retenue 20' ou 20" est adaptée afin de réaliser une liaison mécanique optimale. Le profilage peut se composer d'un bourrelet annulaire, d'une gorge annulaire ou d'autres reliefs et creux qui peuvent être constitués de façon périphérique ou bien de façon discontinue dans la direction circonférentielle. L'adaptation de la cage de retenue au profilage de la rondelle s'effectue par exemple par compression radiale (sertissage) ou par joint à ajustement serré longitudinal (diamètre extérieur de rondelle avec surdimensionnement par rapport au diamètre intérieur de manchon). La cage de retenue 20 est raccordée de façon imperdable au corps d'écrou 14. A cet effet, la cage de retenue 20, constituée en forme de manchon, entoure avec son tronçon cylindrique 26 le collet 24 du corps d'écrou 14 et chevauche, avec son tronçon conique 28, l'épaulement, dans le sens radial, entre le polygone 22 et le collet 24 du corps d'écrou 14. Comme le montre la figure 1, entre le tronçon cylindrique 26 de la cage de retenue 20 et le collet 24 du corps d'écrou 14, il y a un interstice radial SPI tandis que, entre l'épaulement du corps d'écrou 14 et le tronçon conique 28 de la cage de retenue 20, il y a un interstice SP2 correspondant. Du fait des interstices SPI et SP2, le corps d'écrou 14 peut effectuer des mouvements de compensation radiaux limités par rapport à la cage de retenue 20 et à la rondelle 18 qui est raccordée de façon fixe à celle-ci, comme cela est expliqué maintenant de façon plus détaillée. Si les composants 2 et 4 sont composés de matériaux avec des coefficients de dilatation thermique différents, par exemple de l'aluminium et un acier résistant à la température, il apparaît des dilatations thermiques différentes des composants 2 et 4 en présence de contrainte thermique. Si le corps d'écrou 14 et la rondelle 18, comme dans le niveau de la technique, étaient raccordés l'un à l'autre de façon fixe, ces dilatations thermiques différentes des composants 2 et 4 conduiraient à une contrainte de flexion de la vis 6. Du fait des interstices SPI et SP2 périphériques prévus selon l'invention, le corps d'écrou 14 peut cependant glisser de façon radiale avec sa face frontale inférieure sur la face frontale supérieure de la rondelle 18 afin d'assurer une compensation des dilatations thermiques différentes des composants 2 et 4 et d'éviter ou au moins réduire des contraintes de flexion de la vis 6. La structure modulaire de l'écrou de blocage 12 permet ainsi une compensation de dilatations thermiques différentes des composants 2 et 4 en présence de températures plus élevées. Malgré la structure modulaire, l'écrou de blocage 12 forme une unité constructive dans laquelle les pièces individuelles sont raccordées l'une à l'autre de sorte que l'écrou de blocage 12 peut être manipulé et monté comme un élément individuel. Un autre avantage de la structure modulaire de l'écrou de blocage 12 consiste en ce qu'il ne faut utiliser des matériaux particulièrement de grande valeur et coûteux en conséquence que là où c'est nécessaire. En particulier, la rondelle 18 et l'insert fileté métallique 16 peuvent être réalisés à partir de matériaux autres que les matériaux utilisés pour le corps d'écrou 14. Ainsi, le matériau de la rondelle 18 peut avoir une résistance à la température plus élevée et/ou une résistance mécanique plus élevée que le matériau du corps d'écrou 14. En outre, le matériau de l'insert fileté métallique 16 peut avoir une avoir une résistance à la température plus élevée et/ou une résistance à la corrosion plus élevée que le matériau du corps d'écrou 14. Par exemple, l'insert fileté métallique 16 peut être réalisé à partir d'un acier résistant à la corrosion ou d'un alliage à base de nickel résistant aux températures élevées. Pour obtenir des propriétés particulières telles qu'un faible frottement du filet, la protection contre l'attachement: dû à la chaleur et l'évitement du grippage lors du montage ou du démontage, il peut en outre être équipé d'un revêtement superficiel (un système de vernis de glissement). Le corps d'écrou 14 peut par exemple être réalisé à partir d'un acier résistant à la chaleur ayant une moindre résistance à la température étant donné que l'assemblage fileté exposé à de hautes températures est prévu entre la vis et l'insert fileté métallique et non pas entre la vis et le corps d'écrou. De même, il n'est pas nécessaire que le corps d'écrou 14 soit muni d'un revêtement superficiel (revêtement de lubrifiant), ce qui d'une part réduit les coûts de fabrication et laisse d'autre part inchangé l'aspect extérieur du corps d'écrou 14. La rondelle 18 peut également être réalisée à partir d'un acier résistant aux températures élevées ou d'un autre matériau métallique résistant aux températures élevées, dont la résistance à la température est supérieure à celle du matériau du corps d'écrou 14. Enfin, la rondelle 18 également peut être munie d'un revêtement superficiel pour réduire le frottement entre la rondelle 18 et le corps d'écrou 14. REVENDICATIONS 1. Ecrou de blocage pour un assemblage vissé entre au moins deux composants (2, 4) au moyen d'une vis (6), composé de un corps d'écrou (14) avec un taraud, un insert fileté métallique (16) qui est disposé de façon bloquante dans le taraud du corps d'écrou (14), une rondelle (18) qui appuie, de façon mobile par glissement, sur un côté frontal du corps d'écrou (14), une cage de retenue (20) qui est fixée sur la rondelle (18) et est raccordée de façon imperdable au corps d'écrou (14) de sorte que le corps d'écrou (14) et la rondelle (18) sont maintenus en appui, tout en pouvant cependant exécuter des mouvements relatifs radiaux limités. 2. Ecrou de blocage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cage de retenue (20) et la rondelle (18) sont raccordées l'une à l'autre par friction et/ou mécaniquement et/ou par adhérence. 3. Ecrou de blocage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la rondelle (18' ; 18") est, sur la circonférence, munie d'un profilage (34; 36) auquel est adaptée la cage de retenue (20' ; 20") pour la production d'une liaison mécanique optimale. 4. Ecrou de blocage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cage de retenue (20) est une pièce de tôle en forme de manchon qui entoure de façon annula1re le corps d'écrou (14) et la rondelle (18). 5. Ecrou de blocage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cage de retenue (20) chevauche le corps d'écrou (14) de façon radiale, au moins par secteurs. 6. Ecrou de blocage selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que, entre la cage de retenue (20) et le corps d'écrou (14), il est prévu un interstice radial (SPI, SP2) destiné à permettre les mouvements relatifs radiaux limités. 7. Ecrou de blocage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rondelle (18) a une épaisseur relativement importante, d'un ordre de grandeur de 50 à 100 % du diamètre nominal de la vis (6). 8. Ecrou de blocage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rondelle (113) et le corps d'écrou (14) sont composés de matériaux différents. 9. Ecrou de blocage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le matériau de la rondelle (18) a une résistance à la température plus élevée et/ou une résistance mécanique plus élevée que le matériau du corps d'écrou (14). 10. Ecrou de blocage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'insert fileté métallique (16) et le corps d'écrou (14) sont composés de matériaux différents. 11. Ecrou de blocage selon la revendication 10, caractérisé en ce que le matériau de l'insert fileté métallique (16) a une résistance à la température plus élevée et/ou une résistance à la corrosion plus élevée que le matériau du corps d'écrou (14). 12. Ecrou de blocage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'insert fileté métallique (16) est muni d'un revêtement superficiel. 13. Ecrou de blocage selon une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'insert fileté métallique (16) est composé d'un acier résistant à la corrosion. 14. Ecrou de blocage selon une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'insert fileté métallique (16) se compose d'un alliage à base de nickel résistant aux températures élevées. 15. Ecrou de blocage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps d'écrou (14) se compose d'un acier résistant à la chaleur dont la résistance à la température peut être inférieure à celle de l'insert fileté métallique (16) et de la rondelle (18).