Brevet FR3057920A1 — publié le 20180427

PROCEDE D'INSTALLATION D'UN BOULON AVEC UNE PRECONTRAINTE EN TORSION La présente demande se rapporte à un procédé d'installation d'un boulon avec une précontrainte en torsion. Comme illustré par la figure 1, un boulon 10 prévu pour assembler des premier et deuxième éléments 12 et 14 comprend d'une part une vis 16 avec une tête 18 configurée pour prendre appui contre le premier élément assemblé 12 et une tige filetée 20 configurée pour se loger dans des trous de passage 12T et 14T, et d'autre un écrou 22 configuré pour prendre appui contre le deuxième élément assemblé 14 et pour se visser sur la tige filetée 20. Lors de son installation, le boulon 10 est serré grâce à un mouvement de rotation relatif entre la vis 16 et l'écrou 22, jusqu'à obtenir une pré-tention souhaitée de la tige filetée 20 et donc un serrage des éléments assemblés 12 et 14. Selon une première cause, une réduction de la pré-tension et du serrage des éléments assemblés découle du dévissage 24 non voulu du boulon 10. A titre d'exemple, des vibrations et/ou le glissement de la tête 16 et/ou de l'écrou 22, par rapport aux éléments assemblés 12, 14 peuvent favoriser, en raison de sollicitations traverses 26, le dévissage du boulon 10. Pour empêcher le dévissage 24, il existe de nombreuses solutions permettant de freiner ou d'empêcher un mouvement de rotation relatif entre la vis 16 et l'écrou 22, comme par exemple un contre écrou, une tige filetée avec un filet bloqueur plat, un écrou « freiné ». Selon une deuxième cause, une réduction de la pré-tension et du serrage des éléments assemblés découle du relâchement des éléments assemblés 12, 14 qui engendre une réduction de la hauteur H des éléments assemblés 12, 14. Pour compenser le relâchement des éléments assemblés 12, 14, une solution consiste à intercaler une rondelle élastique entre l'écrou et l'un des éléments assemblés. Cette solution n'est pas satisfaisante car elle nécessite une pièce supplémentaire, ce qui tend entre autre, à augmenter la masse embarquée. La présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'installation d'un boulon pour assembler au moins un premier et un deuxième éléments, le boulon comprenant d'une part une vis avec une tête configurée pour prendre appui contre le premier élément et une tige filetée 3057920 2 configurée pour se loger dans des trous de passage prévus dans les éléments, et d'autre part un écrou configuré pour prendre appui contre le deuxième élément et pour se visser sur la tige filetée, le procédé d'installation comprenant une étape d'insertion de la tige filetée dans les trous de passage et une étape de vissage du boulon en effectuant un mouvement de 5 rotation relatif entre la vis et l'écrou dans un premier sens de rotation jusqu'à obtenir une pré-tension souhaitée de la tige filetée, caractérisé en ce que le procédé d'installation comprend une étape d'application d'une précontrainte en torsion dans la tige filetée selon un sens de torsion inverse au premier sens de rotation. Au fil du temps, une relaxation de la précontrainte de torsion va naturellement apparaitre et 10 engendrer une rotation de la tige filetée. Cette rotation de la tige filetée va générer un mouvement hélicoïdal relatif entre la vis et l'écrou dans le premier sens de rotation provoquant le vissage du boulon. Ainsi, la relaxation de la précontrainte de torsion va compenser un relâchement des éléments assemblés et permettre de maintenir la pré-tension de la tige filetée et donc le serrage des éléments assemblés. 15 Selon une autre caractéristique, la précontrainte de torsion est appliquée en exerçant au moins un couple de torsion sur la tige filetée tant que le vissage du boulon n'est pas suffisant afin de générer des efforts de frottement entre la tête de la vis et le premier élément et entre l'écrou et le deuxième élément qui soient suffisants pour empêcher la rotation de la tête de la vis par rapport au premier élément et la rotation de l'écrou par rapport au 20 deuxième élément assemblé. Selon une première variante, le procédé comprend les étapes consistant à : - exercer deux couples de sens opposés aux extrémités de la vis, les deux couples ayant un différentiel dont la valeur est égale à celle de la précontrainte de torsion, - visser l'écrou en effectuant un mouvement de rotation selon le premier sens de 25 rotation jusqu'à obtenir la pré-tension souhaitée en maintenant les deux couples. Selon une deuxième variante, le procédé comprend les étapes consistant à : - serrer le boulon par l'écrou en effectuant un mouvement de rotation selon le premier sens de rotation pour générer une pré-tension de la tige filetée et obtenir des efforts de frottement importants entre au moins la tête de la vis et le premier élément empêchant la rotation de la tête par rapport audit premier élément, 3057920 3 appliquer un couple égal à la précontrainte de torsion souhaitée à une extrémité libre de la tige filetée, en sens opposé au premier sens de rotation, serrer le boulon par l'écrou en effectuant un mouvement de rotation selon le premier sens de rotation jusqu'à obtenir la pré-tension souhaitée en maintenant le couple. 5 Selon une autre caractéristique, l'extrémité libre de la tige filetée comprend une forme configurée pour permettre d'appliquer un couple de torsion. Selon un premier mode de réalisation, l'extrémité libre de la tige filetée comprend un trou taraudé coaxial à l'axe de la tige filetée et débouchant au niveau de la face terminale de la vis. 10 Selon un autre mode de réalisation, l'extrémité libre de la tige filetée comprend un trou qui a une section transversale polygonale et qui débouche au niveau de la face terminale de la vis. Selon un autre mode de réalisation, l'extrémité libre de la vis comprend une forme en saillie qui a une section transversale polygonale et qui est positionnée sur la face terminale de la vis. 15 Selon un autre mode de réalisation, l'extrémité libre de la vis comprend une forme en saillie cylindrique, filetée et positionnée sur la face terminale de la vis. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l'invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : 20 La figure 1 est une coupe d'un assemblage comportant un boulon qui illustre une installation selon l'art antérieur, La figure 2 est une coupe d'un assemblage comportant un boulon qui illustre une installation selon l'invention, Les figures 3A à 3D sont des coupes qui illustrent des étapes d'un procédé 25 d'installation d'un boulon selon une première variante de l'invention, Les figures 4A à 4D sont des coupes qui illustrent des étapes d'un procédé d'installation d'un boulon selon une deuxième variante de l'invention, La figure 5 est une coupe d'un assemblage comportant un boulon qui illustre un premier mode de réalisation, 30 La figure 6 est une coupe d'un assemblage comportant un boulon qui illustre un autre mode de réalisation de l'invention 3057920 4 Comme illustré par les différentes figures 2, 3A à 3D, 4A à 4D, 5 et 6, un assemblage boulonné comprend au moins deux éléments assemblés 30, 32 et au moins un boulon 34. Le boulon 34 comprend d'une part une vis 36 avec une tête 38 configurée pour prendre appui contre un premier élément assemblé 30 et une tige filetée 40 configurée pour se loger 5 dans des trous de passage 30T et 32T prévus dans les éléments assemblés 30, 32, et d'autre part un écrou 42 configuré pour prendre appui contre un deuxième élément assemblé 32 et pour se visser sur la tige filetée 40. La tige filetée 40 et l'écrou 42 comprennent chacun au moins un filet qui décrit une hélice et qui se caractérise par un sens de l'hélice. Le sens de l'hélice est dit à droite si la rotation de la 10 vis 36 dans le sens horaire provoque le vissage et une réduction de la distance séparant la tête 38 de la vis 36 et l'écrou 42. Le sens de l'hélice est dit à gauche si la rotation de la vis 36 dans le sens antihoraire provoque le vissage et une réduction de la distance séparant la tête 38 de la vis 36 et l'écrou 42. Quel que soit le sens de l'hélice, un mouvement hélicoïdal relatif entre la vis 36 et l'écrou 42 15 dans un premier sens de rotation 44 provoque le vissage (rapprochement de la tête de la vis et de l'écrou) et le serrage des éléments assemblés 30, 32 alors qu'un mouvement hélicoïdal relatif entre la vis 36 et l'écrou 42 dans un deuxième sens de rotation (opposé au premier sens de rotation) provoque le dévissage et le desserrage des éléments assemblés 30, 32. Lors de l'installation du boulon 34, un mouvement hélicoïdal relatif entre la vis 36 et l'écrou 20 42 dans le premier sens de rotation est réalisé jusqu'à obtenir une pré-tension 46 souhaitée de la tige filetée 40 et donc un serrage 48 des éléments assemblés. Selon une caractéristique de l'invention, le procédé d'installation comprend une étape d'application d'une précontrainte en torsion 50 dans la tige filetée 40 selon un sens de torsion inverse au premier sens de rotation 44, provoquant le vissage dans le référentiel de 25 rotation de la vis. La précontrainte en torsion 50 est appliquée dans une zone de la tige filetée 40 allant de la tête 38 à une extrémité libre 52 de la tige filetée. La précontrainte de torsion 50 définit une contrainte de cisaillement orthoradiale en chaque point de la section de la tige filetée 40. La précontrainte de torsion 50 est appliquée en exerçant au moins un couple de torsion sur la 30 tige filetée tant que le vissage du boulon n'est pas suffisant afin de générer des efforts de frottement entre la tête 38 de la vis 36 et le premier élément assemblé 30 et entre l'écrou 42 3057920 5 et le deuxième élément 32 qui soient suffisants pour empêcher la rotation de la tête 38 de la vis 36 par rapport au premier élément assemblé 30 et la rotation de l'écrou 42 par rapport au deuxième élément assemblé 32. Dès que le vissage du boulon est suffisant pour générer des efforts de frottement entre la 5 tête 38 de la vis 36 et le premier élément assemblé 30 et entre l'écrou 42 et le deuxième élément 32 pour empêcher la rotation de la tête 38 de la vis 36 par rapport au premier élément assemblé 30 et la rotation de l'écrou 42 par rapport au deuxième élément assemblé 32, il n'est plus nécessaire d'exercer au moins un couple de torsion, la précontrainte de torsion 50 étant conservée dans la tige filetée 40. 10 Après l'installation du boulon 34, une relaxation de la précontrainte de torsion 50 va naturellement apparaître. Cette relaxation va engendrer une rotation de la tige filetée 40 en sens contraire au sens de torsion de la précontrainte de torsion 50 ce qui va entrainer un mouvement hélicoïdal relatif entre la vis 36 et l'écrou 42 dans le premier sens de rotation 44 provoquant le vissage. Ainsi, la relaxation de la précontrainte de torsion 50 va compenser le 15 relâchement des éléments assemblés 30 et 32 et permettre de maintenir la pré-tension 46 de la tige filetée 40 et donc le serrage 48 des éléments assemblés 30, 32. Selon une première variante d'installation illustrée par les figures 3A à 3D, le procédé d'installation comprend les étapes consistant à : insérer la tige filetée 40 de la vis 36 dans les trous de passage 30T et 32T, comme 20 illustré sur la figure 3A, exercer deux couples Cl et C2 de sens opposés aux extrémités de la vis 36, comme illustré par la figure 3B, les deux couples Cl, C2 ayant un différentiel dont la valeur est égale à celle de la précontrainte de torsion 50, visser l'écrou 42 en effectuant un mouvement de rotation selon le premier sens de 25 rotation 44 jusqu'à obtenir la pré-tension 46 souhaitée pour la tige filetée 40 et le serrage des éléments assemblés 30, 32 en maintenant les couples Cl et C2, comme illustré par la figure 3C. A l'issue de l'installation, la tige filetée 40 est soumise à la pré-tension 46 et à la précontrainte de torsion 50. 30 L'un des couples Cl ou C2 peut être nul. Dans ce cas, l'autre couple C2 ou Cl est égal à la précontrainte de torsion 50 souhaitée. 3057920 6 Selon une deuxième variante d'installation illustrée par les figures 4A à 4D, le procédé d'installation comprend les étapes consistant à : insérer la tige filetée 40 de la vis 36 dans les trous de passage 30T et 32T, comme illustré sur la figure 4A, 5 serrer le boulon 34 par l'écrou 42 en effectuant un mouvement de rotation selon le premier sens de rotation 44, comme illustré par la figure 4B, pour générer une pré-tension T1 de la tige filetée 40 et obtenir des efforts de frottement F importants entre au moins la tête 38 de la vis 36 et l'un des éléments assemblés 30, empêchant la rotation de la tête 38 par rapport audit élément assemblé 30, 10 appliquer un couple C3, égal à la précontrainte de torsion 50 souhaitée, à l'extrémité libre 52 de la tige filetée 40, en sens opposé au premier sens de rotation 44 comme illustré par la figure 4C, serrer le boulon 34 par l'écrou 42 en effectuant un mouvement de rotation selon le premier sens de rotation 44 jusqu'à obtenir la pré-tension 46 souhaitée pour la tige 15 filetée 40 et le serrage des éléments assemblés 30, 32 en maintenant le couple C3, comme illustré par la figure 4D. A l'issue de l'installation, la tige filetée 40 est soumise à la pré-tension 46 et à la précontrainte de torsion 50. Lorsque le couple C3 est exercé, cela tend à dévisser légèrement le boulon et à réduire la 20 pré-tension Ti. Le couple C3 doit être inférieur au couple pouvant engendrer la perte d'adhérence entre la tête 38 de la vis et l'élément assemblé 30. Par rapport à la première variante, la deuxième variante permet la mise en oeuvre du procédé d'installation en agissant seulement depuis l'extrémité libre 52 de la vis. Quelle que soit la variante, la précontrainte de torsion 50 est déterminée de manière à 25 compenser le relâchement maximal des éléments assemblés 30 et 32 pour que la pré- tension 46 de la tige filetée 40 ne soit jamais nulle. L'extrémité libre 52 de la vis 36 est configurée pour permettre d'appliquer un couple de torsion. Selon un mode de réalisation visible sur la figure 5, l'extrémité libre 52 comprend un trou taraudé 56 coaxial à l'axe de la tige filetée 40 et débouchant au niveau de la face 30 terminale 58 de la vis. 3057920 7 Selon un autre mode de réalisation, l'extrémité libre 52 comprend un trou qui a une section transversale (perpendiculaire à l'axe A40 de la tige filetée) polygonale et qui débouche au niveau de la face terminale 58 de la vis. Selon un autre mode de réalisation visible sur la figure 6, l'extrémité libre 52 comprend 5 une forme en saillie 60 qui a une section transversale (perpendiculaire à l'axe A40 de la tige filetée) polygonale et qui est positionnée sur la face terminale 58 de la vis. Selon un autre mode de réalisation, l'extrémité libre 52 comprend une forme en saillie cylindrique, filetée et positionnée sur la face terminale 58 de la vis. 10 REVENDICATIONS1. Procédé d'installation d'un boulon (34) pour assembler au moins un premier et un deuxième éléments (30, 32), le boulon (34) comprenant d'une part une vis (36) avec une tête (38) configurée pour prendre appui contre le premier élément (30) et une tige filetée (40) configurée pour se loger dans des trous de passage (30T, 32T) prévus dans les éléments (30, 32), et d'autre part un écrou (42) configuré pour prendre appui contre le deuxième élément (32) et pour se visser sur la tige filetée (40), le procédé d'installation comprenant une étape d'insertion de la tige filetée (40) dans les trous de passage (30T, 32T) et une étape de vissage du boulon (34) en effectuant un mouvement de rotation relatif entre la vis (36) et l'écrou (42) dans un premier sens de rotation (44) jusqu'à obtenir une pré-tension (46) souhaitée de la tige filetée (40), caractérisé en ce que le procédé d'installation comprend une étape d'application d'une précontrainte en torsion (50) dans la tige filetée (40) selon un sens de torsion inverse au premier sens de rotation (44). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la précontrainte de torsion (50) est appliquée en exerçant au moins un couple de torsion sur la tige filetée tant que le vissage du boulon n'est pas suffisant afin de générer des efforts de frottement entre la tête (38) de la vis (36) et le premier élément (30) et entre l'écrou (42) et le deuxième élément (32) qui soient suffisants pour empêcher la rotation de la tête (38) de la vis (36) par rapport au premier élément (30) et la rotation de l'écrou (42) par rapport au deuxième élément assemblé (32). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : exercer deux couples (C1, C2) de sens opposés aux extrémités de la vis (36), les deux couples (C1, C2) ayant un différentiel dont la valeur est égale à celle de la précontrainte de torsion (50), visser l'écrou (42) en effectuant un mouvement de rotation selon le premier sens de rotation (44) jusqu'à obtenir la pré-tension (46) souhaitée en maintenant les deux couples (C1, C2). 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : 3057920 9 serrer le boulon (34) par l'écrou (42) en effectuant un mouvement de rotation selon le premier sens de rotation (44) pour générer une pré-tension (T1) de la tige filetée (40) et obtenir des efforts de frottement (F) importants entre au moins la tête (38) de la vis (36) et le premier élément (30), empêchant la rotation de la tête (38) par 5 rapport audit premier élément (30), appliquer un couple (C3), égal à la précontrainte de torsion (50) souhaitée, à une extrémité libre (52) de la tige filetée (40), en sens opposé au premier sens de rotation (44), serrer le boulon (34) par l'écrou (42) en effectuant un mouvement de rotation selon 10 le premier sens de rotation (44) jusqu'à obtenir la pré-tension (46) souhaitée en maintenant le couple (C3). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'extrémité libre (52) de la tige filetée (40) comprend une forme configurée pour permettre d'appliquer un couple de torsion. 15 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'extrémité libre (52) de la tige filetée (40) comprend un trou taraudé (56) coaxial à l'axe de la tige filetée (40) et débouchant au niveau de la face terminale (58) de la vis. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'extrémité libre (52) de la tige filetée (40) comprend un trou qui a une section transversale polygonale et qui débouche au 20 niveau de la face terminale (58) de la vis. 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'extrémité libre (52) de la vis (36) comprend une forme en saillie (60) qui a une section transversale polygonale et qui est positionnée sur la face terminale (58) de la vis. 9. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'extrémité libre (52) de la vis 25 (36) comprend une forme en saillie (60) cylindrique, filetée et positionnée sur la face terminale (58) de la vis.