Brevet FR2937693A1 — publié le 20100430

ASSEMBLAGE VISSE EN CHAPE A TENUE RENFORCEE DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine de la construction mécanique, et, plus particulièrement, le montage en chape de deux pièces l'une par rapport à l'autre, et fixées par vissage, les deux pièces étant montées autour de l'axe d'un boulon d'un système vis/écrou destiné à serrer le montage. ART ANTERIEUR ET PROBLEME POSE Le problème que se propose de résoudre l'assemblage selon l'invention est illustré par la figure 1. Sur celle-ci est représentée une pièce cavalière 1, en forme d'arceau, montée autour de l'axe 3A d'un boulon 3. La pièce cavalière 1 entoure la douille 2A d'une pièce allongée 2, la douille 2A étant également montée autour de l'axe 3A du boulon 3. Un écrou de serrage 4 est monté sur l'extrémité libre et opposée à la tête du boulon 3. On note qu'il existe un jeu entre le diamètre externe de l'axe 3A du boulon 3 et l'alésage interne 2B de la douille 2A de la pièce allongée 2. Le serrage de l'écrou 4 permet donc de visser l'assemblage en chape entre la pièce cavalière 1 et la pièce allongée 2 pour les solidariser en rotation. Le serrage à un couple déterminé de l'ensemble boulon 3/écrou 4, installe donc une tension déterminée N de serrage de la pièce cavalière 1 relativement à la pièce allongée 2, notamment par sa douille 2A. La force d'adhérence F est égale à 2. �.N où � est le coefficient d'adhérence 2 entre la pièce cavalière 1 et la pièce allongée 2 dans les zones d'adhérence 5. Ces zones sont donc des surfaces communes ou par lesquelles se touchent la pièce cavalière 1 et la pièce allongée 2. Le coefficient 2 apparaissant dans cette équation traduit la participation des deux surfaces de contact entre la pièce cavalière 1 et la pièce allongée 2. En pratique, pour un effort déterminé F, on est conduit à spécifier une tension N déterminée, l'ensemble boulon 3/écrou 4/couple de serrage permettant d'installer cette tension N. Evidemment, plus l'effort F, appliqué longitudinalement sur la pièce allongée 2, est important, plus le diamètre du boulon 3, à spécifier, sera important pour pouvoir augmenter la tension N. Dans de nombreux cas, l'encombrement disponible ne permet pas d'augmenter le diamètre du boulon 3, ce qui conduit, dans le but d'améliorer la tenue de l'assemblage, à préconiser des solutions permettant d'augmenter le coefficient de frottement � à l'interface de la pièce cavalière 1 et de la pièce allongée 2, notamment sa douille 2A. Les solutions couramment rencontrées consistent à ajouter des stries sur l'une de ces deux pièces, au niveau de leur interface, voire à ajouter une rondelle intermédiaire striée sur ses deux faces dotée de billes serties venant créer des encastrements locaux. Ces solutions présentent certains inconvénients, notamment vis-à-vis du problème de la tenue dans le temps. En effet, on constate une dégradation des surfaces de contact, lors des 3 sollicitations inhabituelles, soit lors d'opération de maintenance nécessitant le démontage et le remontage de l'assemblage. Le but de l'invention est donc de remédier à ces inconvénients. RESUME DE L'INVENTION L'objet principal de l'invention est donc un assemblage vissé en chape à tenue renforcée, mettant en oeuvre, une pièce cavalière entourant la douille d'une pièce allongée, l'ensemble étant traversé par l'axe d'un boulon d'un système boulon/écrou destiné à serrer l'ensemble. Selon l'invention, l'axe du boulon comprend un épaulement de diamètre extérieur sensiblement égal à celui de l'alésage de la douille de la pièce allongée pour créer un contact entre l'axe du boulon et la douille de la pièce allongée, afin de créer un contact intime entre ces deux pièces, dans le but de multiplier les surfaces de friction entre ces deux pièces. Dans une première réalisation de l'invention, où la pièce allongée subit une force longitudinale par rapport à l'axe du boulon, on envisage que le diamètre externe de l'axe du boulon soit très légèrement inférieur au diamètre externe de la douille de la pièce allongée. Dans une autre application, on équipe l'axe du boulon d'un épaulement d'une longueur supérieure à la moitié du diamètre interne de l'alésage de la douille de la pièce allongée, la douille étant légèrement flexible pour pouvoir venir en contact sur l'épaulement. 4 Dans ce cas, il peut être intéressant que cet épaulement soit constitué d'une pièce supplémentaire mise autour de l'axe du boulon. Dans une autre réalisation, l'axe du boulon possède un filetage, tandis que l'alésage de la douille de la pièce allongée possède un taraudage. LISTE DES FIGURES L'invention et ses caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, illustrée de plusieurs figures représentant respectivement : - figure 1, déjà décrite, en coupe, un assemblage de l'art antérieur ; - figures 2A et 2B, en coupe, une première réalisation de l'assemblage selon l'invention ; - figure 3, en coupe, une deuxième réalisation de l'assemblage selon l'invention ; - figures 4A et 4B, une troisième réalisation de l'assemblage selon l'invention ; et - figures 5A et 5B, en coupe, une quatrième réalisation de l'assemblage selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE QUATRE REALISATIONS DE L'INVENTION En référence à la figure 2A, on retrouve les deux pièces à relier, à savoir la pièce en cavalier 1 et la pièce allongée 2, ainsi que sa douille 2A. L'ensemble de serrage est également présent, mais est modifié. En effet, le boulon 23 possède, sur son axe 23A, un épaulement 26 se trouvant d'un côté de l'axe 23A, à côté de la tête du boulon 13. De ce fait, le jeu existant dans l'assemblage selon l'art antérieur entre l'axe 3A et la douille 2A de la pièce allongée 2 de la figure 1 subsiste sur la droite, mais est pratiquement réduit sur la partie gauche de l'axe 23A, au niveau de 5 l'épaulement 26. Ainsi, au moyen d'un ajustement serré entre l'épaulement 26 et la paroi interne de la douille 2A, il est possible de solidariser ces deux pièces. Le résultat a pour objet que, après le serrage de l'ensemble au moyen de l'écrou 4, les surfaces de friction 25 sont multipliées par deux entre la pièce en cavalier et l'ensemble de la douille 2A de la pièce allongée 2 et du boulon 23, grâce à l'ajustement au niveau de l'épaulement 26. Ainsi, l'effort F, appliqué longitudinalement sur la pièce allongée 2, sera répartie sur deux fois plus de surface de friction. En principe, il apparaît que la surface de contact 25 qui se trouve entre l'écrou 4 et la pièce en cavalier 1 a une contribution inférieure aux autres surfaces, mais contribue tout de même à améliorer l'effet de friction entre la pièce en cavalier 1 et la pièce allongée 2. La zone, référencée 27, est détaillée sur la figure 2B. Pour les questions de montage, il est possible de prévoir un léger jeu 28 entre la surface interne de la douille 2A de la pièce allongée 2 et la surface externe de l'épaulement 26 du boulon 23. En effet, ceci peut être utilisé lorsque la pièce allongée 2 subit une différence de force longitudinale, par exemple une force F1 appliquée sur la pièce allongée 2 du côté de sa tige plus importante qu'une force F2 appliquée sur la douille 2A du côté opposé. En fait, si 6 il existe une différence notoire de force appliquée à la douille 2A de la pièce allongée 2, celle-ci sera plaquée contre l'épaulement 26. Si de plus, le jeu 28 est inférieur à 0,1 mm, il existera une grande surface de contact entre la surface interne de la douille 2A de la pièce allongée 2 et l'épaulement 26 de l'axe 23A du boulon 23. Il en résulte l'obtention de l'encastrement escompté. A partir de ce moment, la tenue de l'assemblage devient démultiplié par les différentes zones de friction entre la douille 2A et la pièce en cavalier 1, augmentée du boulon 23. La limitation du jeu est nécessaire pour l'efficacité du système et pour s'affranchir du problème de bruit, lors du glissement, d'une part, et, d'autre part, pour éviter une dégradation des surfaces en contact pouvant conduire à une perte d'efficacité de la friction dans l'assemblage. En référence à la figure 3, lorsque l'effort F est centré au centre de la douille 32A de la pièce allongée 32, on prévoit que l'épaulement 36 du boulon 33 puisse être également utilisé, mais sur une longueur suffisante, c'est-à-dire plus de la moitié du diamètre interne de la douille 32A. En effet, on prévoit que cette dernière soit relativement flexible pour qu'elle vienne fléchir sous l'effort F et rentrer en contact intime avec l'épaulement 36 du boulon 33 en un point de contact 38, même s'il subsiste un léger jeu avant l'utilisation de l'ensemble. Dans ce cas, les conditions d'encastrement sont obtenues pour un dimensionnement conduisant évidemment à un 7 fléchissement de la douille 32A, sous l'effort F de glissement, appliqué au système. En référence à la figure 4A, dans le cas où les sollicitations sur la douille 2A sont symétriques, on envisage de réaliser l'épaulement 46 par une pièce supplémentaire, autour d'une partie gauche 43a du boulon 43 qui pourra être, elle-même, de diamètre plus important que le reste de l'axe 43A. Cet épaulement 46, constitué d'une pièce supplémentaire, peut être réalisé dans une matière suffisamment souple pour ne pas induire de perte de tension transversale supérieure à 30 %. Cet épaulement 46 peut être réalisé en plastique et doté d'un profil en biseau 47 pour faciliter son insertion dans la douille 2A. Comme le montre la figure 4B, représentant la pièce supplémentaire constituant l'épaulement 46, le profil de cette dernière peut être équipé d'une forme crenelée 48 sur sa périphérie externe pour réduire les pertes de tension, lors du serrage. Cette réalisation présente l'avantage de permettre de perdre le boulon 43 lors de différentes manipulations dans le cas de certaines applications. Pour limiter la perte des tensions de serrage, un montage préalable du boulon 43 peut être réalisé à l'aide d'un outil adapté. Enfin, en référence aux figures 5A et 5B, il est prévu de compléter l'épaulement 56 de l'axe 53A du boulon 53 d'un filetage 55. En correspondance, la surface interne de la douille 52A possède un taraudage 57. Ce montage permet d'assurer la liaison de l'ensemble par encastrement, cette perte de tension 8 dans le boulon 53. Le dimensionnement de celui-ci doit être optimisé pour supporter les deux serrages, le premier du boulon 53 dans la douille 52A et le second de l'écrou, non représenté sur le boulon 53, sans perte de contact entre les filets des filetages 55 et taraudage 57. REVENDICATIONS1. Assemblage vissé en chape à tenue renforcée entre une pièce allongée (2) et une pièce en cavalier (1), au moyen d'un système boulon (23, 33, 43, 53)/écrou (4), la pièce allongée (2) possédant une douille (2A, 32A, 52A) entourant l'axe (23A, 33A, 43A, 53A), caractérisé en ce que l'axe (23A, 33A, 43A, 53A) du boulon (23, 33, 43) comprend un épaulement (26, 36, 46, 56), de diamètre extérieur sensiblement égal à l'alésage interne de la douille (2A, 32A, 52A) pour créer un contact intime entre cet épaulement (26, 36, 46, 56) et la douille (2A, 32A, 52A), dans le but de multiplier les surfaces de friction entre la pièce en cavalier (1) et l'assemblage de la douille (2A, 32A, 52A) de la pièce allongée (2) et du boulon (23, 33, 43, 53). 2. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il existe un jeu inférieur à 0,1 mm entre l'épaulement (26) du boulon (23) et la surface interne de la douille (2A). 3. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de l'épaulement (26) est supérieure à la moitié du diamètre interne de l'alésage de la douille (32A), cette douille (32A) de la pièce allongée (32) étant en partie légèrement flexible pour pouvoir venir en contact sur l'épaulement (36). 4. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaulement (46) est constitué10 d'une pièce supplémentaire montée autour de l'axe (43A) du boulon (43). 5. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaulement (56) possède un 5 filetage (55) et que l'alésage interne de la douille (52A) possède un taraudage (57).