Brevet FR3039231A1 — publié le 20170127

Boulon à dévissage freiné L'invention concerne le domaine de la boulonnerie et la visserie. Elle concerne plus particulièrement un boulon à dévissage freiné. Un boulon est un organe d'assemblage composé d'un écrou et d'une vis pouvant alternativement être vissés ou dévissés le long d'un filetage continu selon un besoin particulier. Ils sont généralement constitués en métal ou alliage de métaux tel que l'acier, acier inoxydable, l'aluminium, le platine, etc. mais peuvent être constitué de toute autre matière répondant à des critères de résistance. Les boulons agissent comme des ressorts très raides dont l'élasticité permet de maintenir le serrage des pièces malgré l'influence de facteurs extérieurs tels que des actions mécaniques, des vibrations ou encore des élévations de température. Une ou plusieurs rondelles placées de part et d'autre des pièces 15 permettent de mieux répartir l'effort de compression, de reprendre le matage éventuel des surfaces et/ou de protéger le substrat de déformations non désirées. Un écrou supplémentaire (contre-écrou) peut venir freiner l'assemblage et éviter qu'il se desserre. D'autres dispositifs permettent d'éviter le desserrage de l'écrou sur le pas de 20 vis, par arrêt mécanique (rondelles à rabattre, perçage et passage d'un fil dans le domaine de l'aviation, goupillage, écrous à créneaux), ou par effet du serrage notamment les rondelles freins fendues et élastiques, ondulées, crantées. L'écrou lui-même peut présenter des moyens de freinage destiné à empêcher 25 un desserrage accidentel par les vibrations. De tels moyens sont par exemple une fente permettant un écrasement qui diminue le diamètre (fente dans l'axe) ou diminue le pas (fente perpendiculaire à l'axe), ou encore, des écrous munis de bague en polymère, ils portent aussi le nom d'écrous autobloquants. Il existe aussi des systèmes de collage par des adhésifs anaérobies, démontables 30 par chauffage ou par force brute. 3039231 2 Par contre, l'art antérieur ne propose pas de vis présentant des moyens de freinage. La présente invention a donc pour objet de proposer de nouveaux moyens afin de répondre aux inconvénients de l'art antérieur. Il s'agit plus 5 particulièrement de proposer un boulon à dévissage freiné composé de deux éléments, une vis et un écrou, dont l'un comprenant dans le sens axial au moins trois parties étagées de filet continu, à savoir une partie d'introduction pour introduire la vis dans l'écrou, une partie de freinage et une partie intermédiaire reliant la partie d'introduction à la partie de freinage, caractérisé 10 en ce que ladite partie de freinage présente un diamètre de filetage constant et différent du diamètre de filetage de la partie d'introduction. L'invention concerne aussi une vis caractérisée en ce que le diamètre de filetage de sa partie d'introduction est inférieur au diamètre de filetage de sa partie de freinage. L'invention concerne encore un écrou caractérisé en ce que le diamètre de filetage de sa partie d'introduction est supérieur au diamètre de filetage de sa partie de freinage. L'invention concerne enfin un procédé de fabrication d'un écrou caractérisé en ce que : - on réalise un filage par frappe à froid ou par presse sur l'un des sommets de l'écrou en sorte de réduire, sur une partie de sa longueur axiale, ses dimensions transversales ainsi que le diamètre interne de son trou taraudé. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre se rapportant à un exemple de réalisation donné à titre indicatif et non limitatif. La compréhension de cette description sera facilitée en se référant aux dessins joints, dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement une vue en coupe d'un écrou selon l'invention ; 3039231 3 - la figure 2 représente schématiquement une vue en coupe d'une vis selon l'invention ; la figure 3 représente schématiquement une vue en coupe d'un détail d'un filetage selon l'invention ; 5 la figure 4 représente schématiquement une vue d'un procédé selon l'invention. Ainsi et tel que visible sur les figures 1 à 4, la présente invention concerne tout d'abord un boulon 1 à dévissage freiné composé de deux éléments, une vis 2 et un écrou 3, dont l'un comprenant dans sa longueur axiale 10 au moins 10 trois parties étagées de filetage continu 4, à savoir une partie d'introduction 5 pour introduire la vis 2 dans l'écrou 3, une partie de freinage 6 et une partie intermédiaire 7 reliant la partie d'introduction 5 à la partie de freinage 6. Ce boulon 1 est caractérisé en ce que ladite partie de freinage 6 présente un diamètre 41 de filetage 4 constant et différent du diamètre 42 de filetage 4 de 15 la partie d'introduction 5. Selon l'invention, le boulon 1 comprend des moyens de freinage. Ces moyens de freinage sont représentés par les diamètres 41 et 42 différents et constants de filetage 4 alternativement disposés sur la vis 2 ou sur l'écrou 3. Un filetage continu signifie que le vissage et dévissage peuvent être continus 20 sur toute la longueur du filetage disponible. L'étagement des trois parties signifie qu'elles se suivent les unes après les autres dans la longueur axiale 10. Grâce au boulon de l'invention, il est aisé d'introduire la vis 2 dans l'écrou 3 puis au fur et à mesure du vissage dans la partie intermédiaire 7, il est 25 nécessaire de produire un effort croissant pour visser. Cet effort devient alors constant sur toute la longueur choisie de vissage sur la partie de freinage 6. On peut obtenir un frettage des deux pièces du boulon 1. Grâce à la configuration du boulon 1 selon l'invention, la longueur de la partie de freinage 6 est donc sans limite. 3039231 4 Il faut un effort équivalent au dévissage de l'écrou 3 sur la vis 2 sur la partie de freinage 6. Les moyens de freinage fonctionnent grâce à l'élasticité relative du matériau de l'écrou. 5 Le boulon 1 selon l'invention est écologique puisque sa conception ne fait appel qu'a un seul matériau, généralement un métal ou alliage de métal tel que l'acier. Les moyens de freinage de l'invention sont efficaces contre les vibrations et la sécurisation de la mécanique en mouvement comme par exemple dans des 10 applications de turbines, le domaine du chemin de fer, le domaine naval, aéronautique, etc. Selon l'invention, si la vis 2 comprend les moyens de freinage, un écrou standard, c'est-à-dire sans moyen de freinage peut être utilisé. A contrario, si l'écrou 3 comprend les moyens de freinage, une vis standard, 15 c'est-à-dire sans moyen de freinage peut être utilisée. Encore selon l'invention, le diamètre de filetage correspond au diamètre externe de la vis 2 ou au diamètre interne de l'écrou 3. Avantageusement, la partie intermédiaire 7 présente une forme de tronc de cône de révolution avec un demi-angle 71 au sommet compris entre 10 et 70°. 20 Une forme de tronc de cône de révolution permet d'augmenter de façon régulière l'effort à consentir pour le vissage dans cette partie. Un demi-angle 71 au sommet théorique du cône compris entre 10 et 70° permet de choisir suivant l'application un degré de freinage plus ou moins puissant. Les applications nécessitant un faible effet de freinage utilisent un 25 angle relativement faible proche de 1° tandis que les applications nécessitant un fort effet de freinage utilisent un angle plus grand tel que 70° au maximum. En deçà de 10, l'effet de freinage est trop faible pour apparaitre utile. Au-delà de 70°, l'effet de freinage risque de briser l'écrou ou casser la vis. 3039231 5 Préférentiellement, ledit filetage 4 présente un profil 43 en forme de triangle ou de trapèze, son sommet 44 pouvant aussi être arrondi. Un profil en forme de triangle ou de trapèze permet de répartir la force de freinage sur un maximum de surface des flancs 430 du filetage 4 de façon 5 uniforme et permet d'éviter ainsi des détériorations telles que le grippage, l'arrachement. Il se produit un écrouissage et un tassement de surface. Ainsi, il est possible de visser et dévisser l'écrou 3 sur la vis 2 sur la partie de freinage 6 sur une longueur illimitée. Un graissage peut être appliqué sur le filetage de l'écrou afin de faciliter le vissage. 10 L'invention concerne aussi une vis 2 à dévissage freiné comprenant dans la longueur axiale 10 au moins trois parties étagées de filet continu, à savoir une partie d'introduction 5 pour introduire la vis 2 dans l'écrou 3, une partie de freinage 6 et une partie intermédiaire 7 reliant la partie d'introduction 5 à la partie de freinage 6. 15 Cette vis 2 est caractérisée en ce que le diamètre de filetage 420 de la partie d'introduction 5 est inférieur au diamètre de filetage 410 de la partie de freinage 6, le diamètre 410 étant de valeur constante sur toute la longueur de la partie de freinage 6. Cette différence entre les diamètres 420 et 410 permet d'obtenir l'effet de 20 freinage lors du vissage. De façon avantageuse, la partie d'introduction 5 de la vis 2 représente au minimum un pas de filetage. Un pas de filetage 4 dans la partie d'introduction 5 est utile pour l'introduction effective de la vis 2 dans un écrou. 25 De façon préférentielle, la partie de freinage 6 de la vis 2 représente au minimum un pas de filetage. Un pas de filetage 4 est utile dans la partie de freinage 6 de la vis 2 pour obtenir un effet de frein. La vis 2 peut être obtenue par exemple par roulage, par usinage. 3039231 6 Selon un autre mode de réalisation, la vis 2 est trilobée, de type triangulaire. La vis 2 peut ainsi former lors du premier vissage une déformation triangulaire d'un écrou standard. La forme trilobée réduit les efforts lors du vissage. La vis 2 est ainsi plus résistante au desserrage et a une meilleure 5 tenue en vibrations. Selon un mode de réalisation particulier, le ratio entre le diamètre 420 de la partie d'introduction 5 de la vis 2 et le diamètre 410 de la partie de freinage 6 de la vis 2 est compris entre 1 et 0,8. La valeur de ce ratio au sein d'une vis varie selon le choix des matériaux, par 10 exemple si le matériau est un acier traité ou non traité thermiquement. La qualité du freinage est inversement proportionnelle à ce ratio, c'est-à-dire que plus la valeur de ce ratio est basse, plus le freinage est important. L'invention concerne encore un écrou 3 à dévissage freiné comprenant dans la longueur axiale 10 au moins trois parties étagées de filet continu, à savoir 15 une partie d'introduction 5 pour introduire la vis 2 dans l'écrou 3, une partie de freinage 6 et une partie intermédiaire 7 reliant la partie d'introduction 5 à la partie de freinage 6. Cet écrou 3 est caractérisé en ce que le diamètre de filetage 421 de la partie d'introduction est supérieur au diamètre de filetage 411 de la partie de 20 freinage 6, le diamètre 411 étant de valeur constante sur toute la longueur de la partie de freinage 6. Cette différence entre les diamètres 421 et 411 permet d'obtenir l'effet de freinage lors du vissage. Selon encore un autre mode de réalisation, la partie d'introduction 5 de 25 l'écrou 3 représente au minimum un pas de filetage. Un pas de filetage 4 dans la partie d'introduction 5 est utile pour l'introduction effective d'une vis dans l'écrou 3. Selon un mode de réalisation préféré, la partie de freinage 6 de l'écrou 3 représente au minimum un pas de filetage. 3039231 7, Un pas de filetage 4 est utile dans la partie de freinage 6 de l'écrou 3 pour obtenir un effet de frein. Selon un mode de réalisation particulier, le ratio entre le diamètre 411 de la partie de freinage 6 de l'écrou 3 et le diamètre 421 de la partie d'introduction 5 5 de l'écrou 3 est compris entre 1 et 0,7. La valeur de ce ratio au sein de l'écrou 3 varie selon le choix des matériaux, par exemple si le matériau est un acier traité ou non traité thermiquement. La qualité du freinage est inversement proportionnelle à ce ratio, c'est-à-dire que plus la valeur de ce ratio est basse, plus le freinage est important. 10 Tous les avantages de l'invention qui s'applique au boulon 1, s'appliquent également à la vis 2 et à l'écrou 3, quand ils sont considérés de façon individuelle et séparée. L'invention concerne enfin un procédé de fabrication d'un écrou 3 tel que représenté en exemple en figure 4. 15 Ce procédé est caractérisé en ce que : on réalise un filage par frappe à froid ou par presse sur l'un des sommets 31 de l'écrou 3 en sorte de réduire, sur une partie de sa longueur axiale 10, ses dimensions transversales ainsi que le diamètre 421 interne de son trou taraudé 32. 20 C'est le filage du diamètre externe de l'écrou 3 qui entraine une réduction du diamètre 421 interne du trou taraudé 32. Le degré de filage est directement proportionnel au demi-angle 71. Le diamètre 421 peut donc devenir le diamètre 411. Ce filage peut être effectué sur une longueur au choix sur l'écrou 3. 25 L'avantage de l'utilisation d'un filage par frappe à froid ou par presse pour obtenir l'écrou 3 est l'écrouissage de la partie réduite. L'effet frein sera donc plus important. Le filage peut être libre ou contenu dans une matrice. 3039231 8 La figure 4 représente un exemple de filage contenu dans une matrice 9 où un écrou standard subit un filage selon le procédé de l'invention pour obtenir un écrou 3. Un poinçon 8 permet le filage de l'écrou 3 dans la matrice 9. Dans le cas de l'utilisation d'un filage contenu dans une matrice, telle que la 5 matrice 9, le rayon 91 de la concavité à l'entrée de la matrice 9 doit répondre aux standards de l'homme du métier. C'est-à-dire que le rayon 91 de la concavité doit être égal à la différence entre le diamètre externe de l'écrou 3 avant filage et le diamètre filé externe de l'écrou 3. Mais pour obtenir l'écrou 3, il reste tout à fait possible d'utiliser d'autres 10 méthodes. Il s'agit par exemple d'utiliser la forge, l'usinage, le taraudage avec un taraud étagé, des traitements thermiques particuliers. Le boulon 1 n'est pas limité en forme externe. La tête de la vis 2 peut donc avoir la forme courante à 6 pans. De même, l'écrou 3 peut être borgne. 15 REVENDICATIONS1. Boulon (1) à dévissage freiné composé de deux éléments, une vis (2) et un écrou (3), dont l'un comprenant dans le sens axial (10) au moins trois parties étagées de filetage continu (4), à savoir une partie d'introduction (5) pour introduire la vis (2) dans l'écrou (3), une partie de freinage (6) et une partie intermédiaire (7) reliant la partie d'introduction (5) à la partie de freinage (6), caractérisé en ce que ladite partie de freinage (6) présente un diamètre (41) de filetage (4) constant et différent du diamètre (42) de filetage (4) de la partie d'introduction (5). 2. Boulon (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que la partie intermédiaire (7) présente une forme de tronc de cône de révolution avec un demi-angle (71) au sommet compris entre 10 et 70°. 3. Boulon (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit filetage (4) présente un profil (43) en forme de triangle ou de trapèze. 4. Vis (2) telle que définie en revendications 1 à 3 caractérisée en ce que le diamètre de filetage (420) de la partie d'introduction (5) est inférieur au diamètre de filetage (410) de la partie de freinage (6). 5. Vis (2) selon la revendication 4 caractérisée en ce que la partie d'introduction (5) représente au minimum un pas de filetage. 6. Vis (2) selon l'une quelconque des revendications 4 à 5 caractérisée en ce que la partie de freinage (6) représente au minimum un pas de filetage. 7. Vis (2) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisée en ce que le ratio entre le diamètre (420) de la partie d'introduction (5) et le diamètre (410) de la partie de freinage (6) est compris entre 1 et 0,8. 8. Ecrou (3) tel que défini en revendication 1 à 3 caractérisé en ce que le diamètre de filetage (421) de la partie d'introduction est supérieur au diamètre de filetage (411) de la partie de freinage (6). 9. Ecrou (3) selon la revendication 8 caractérisé en ce que la partie d'introduction (5) représente au minimum un pas de filetage. 3039231 10 10. Ecrou (3) selon l'une quelconque des revendications 8 à 9, caractérisé en ce que la partie de freinage (6) représente au minimum un pas de filetage. 11. Ecrou (3) selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le ratio entre le diamètre (411) de la partie de freinage 5 (6) et le diamètre (421) de la partie d'introduction (5) est compris entre 1 et 0,7. 12. Procédé de fabrication d'un écrou (3) tel que défini dans l'une quelconque des revendications 8 à 11 caractérisé en ce que : on réalise un filage par frappe à froid ou par presse sur l'un des 10 sommets (31) de l'écrou (3) en sorte de réduire, sur une partie de sa longueur axiale (10), ses dimensions transversales ainsi que le diamètre (421) interne de son trou taraudé (32).