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Dispositif de blocage pour vis et procède de fabrication de ses éléments.
La présente invention a pour objet un dispositif de blocage pour vis, ainsi qu'un procédé de fabrication des éléments de ce dis- positif, qui permet d'augmenter la sûreté du blocage avec une écono- mie de matière première, et une construction plus resserrée, et tout en donnant une possibilité de fabrication en grande série*
On a représenté à titre d'exemple sur les dessins ci-joints différents modes de réalisation particuliers de l'invention appli- qués à des vis à pas Whithworth.
La fig. 1 est une coupe longitudinale du dispositif de blo- ca.ge en position bloquée.
La fig.2 est une vue en plan par-dessus de l'écrou intérieur.
Las fig. 3 et 4 représentent séparément, en coupe longitudi- nale, l'écrou extérieur et l'écrou intérieur.
La fig. 5 est une vue en plan par-dessousdûune moitié de l'écrou extérieur.
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Les figs. 6,7 et 8 sont des coupes longitudinales du dispositif de blocage, dans les trois positions de fonctionnement les plus importantes des écrous. La fig. 6 montre le dispositif non serré, et non bloqué par la clé, la fig. 7 montre le dispositif serré, mais non bloqué, et la fig. 8 le montre serré et les écrous bloqués.
Sur les figs, de 9 à 11, on a représenté un autre mode de réalisation du dispositif. La fig. 9 montre ce mode de réalisation en coupe longitudinale: la fig. 10 est une vue en plan par dessus de l'écrou extérieur, et la fig. Il une vue en plan par dessus de l'écrou intérieur.
Les figs. 12 à 14 montrent un autre mode de réalisation.
La fig. 12 est une coupe longitudinale du dispositif, la. fig. 13 une vue en plan par dessus de l'écrou extérieur et la fig, 14 une vue en plan par dessus de l'écrou intérieur.
Les figs. 15 et 16 représentent en coupe longitudinale deux autres modes de réalisation de l'invention.
La fig. 17 montre, à plus grande échelle, en coupe longitudinale, un autre mode de réalisation particulier de l'invention.
Les figs. 18, 19 et 20 servent à illustrer le procédé de fabrication des écrous intérieur et extérieur du dispositif.
La fîg. 21 montre schématiquement les efforts qui s'exercent sur l'écrou intérieur.
On va décrire les différents modes de réalisation en se plaçant tout d'abord uniquement du point de vue de construction.
Sur les figs. 1 et 2, 1 désigne la vis, 2, l'écrou extérieur, et 3 lîécrou intérieur. 4 désigne Les flancs extérieurs'
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et 5 les flancs intérieurs du filetage de la vis. L'écrou intérieur 3 est formé d'un corps annulaire rigide 8 et d'un corps additionnel élastique 9faisant bloc avec lui, par fabrication. Le corps annulaire 8 comporte six pans pour la clé. Le corps additionnel 9 va en se rétrécissant à partir du corps annulaire, et est limité, dans l'exemple de réalisation représenté fig. 1, par deux surfaces tronconiques f1, f2. En se basant sur des recherches qui ont été effectuées, on a établi, que pour atteindre le but, qui sera exposé ci-après, le choix d'angles au sommet déterminés, pour ces surfaces tronconiques avait une grande importance.
Pour l'angle au sommet [alpha] de la surface f1, on a trouvé qu'il était avantageux de 'choisir une valeur comprise entre 45 et 60 . Plus particulière- ment, on s'est aperçu que l'on obtena.it les meilleurs résultats en donnant à l'angle [alpha] une valeur de 52 1/2. Pour l'angle au sommet de la surface f2, on a trouvé que les valeurs les plus avantageuses étaient comprises entre 15 et 45 . La surface, qui est engendrée parla génératrice a, b du tronc de cône f1 est la surface d'appui de l'écrou intérieur.
Le corps additionel 9 de l'écrou intérieur comporte des fentes 11, 12 qui se prolongent à peu près jusqu'à la surface supérieure du corps annulaire 8. De cette manière, l'écrou intérieur est constitué par un corps additionnel déformable et un corps rigide annulaire 8. Les fentes sont disposées parallèlement l'une à l'autre, et à peu près perpendiculaires à deux pans opposés, de l'écrou intérieur. Elles sont disposées symétriquement par rapport au plan de symétrie S, S de deux pans opposés, de la manière représentée fig. 2. Le nombre et la disposition des fentes peut varier, sans sortir du domaine de l'invention. Il est essentiel que la disposition des fentes dans
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l'écrou intérieur soit réalisée de manière que le corps additionnel 9 soit seul déformable, le corps annulaire 8 restant par contre rigide.
Comme on peut le voir figs. 1 et 2, une partie de l'écrou intérieur 3 est partagée par deux fentes 11, 12 parallèles entre elles et à l'axe de la vis, en quatre mâchoires 15, 16, 17,18 ayant à peu près la même section, si bien que ces mâchoires 15, 16, 17,18 présentent entre elles, grâce à la manière dont sont faites les fentes, la même résistance à la flexion, en direction de l'axe de la vis. Dans les écrois à six et à quatre pans, ces fentes sont choisies de préférence perpendiculaires et non inclinées par rapport à des pans opposés de ces écrous à six ou quatre pans. Ces fentes, parallèles entre elles, et perpendiculaires aux pans opposés de l'écrou à six ou quatre pans, présentent du point de vue technique, l'avantage essentiel que l'affaiblissement de l'écrou se fait suivant la section transversale la plus grande.
En outre, les fentes n'affaiblissent pas la section de l'écrou d'une manière soudaine, en un point de la section radiale, car elles coupent le corps additionnel déformable de l'écrou suivant une ligne inclinée par rapport à la direction radiale, si bien que l'on passe d'une façon graduée de la section radiale non affaiblie à l'endroit le plus faible, et réciproquement. Enfin, la disposition parallèle des coupes par rapport à la disposition usuelle des fentes radiales présente également l'avantage d'une fabrication plus simple.
L'écrou extérieur a, dans le mode de réalisation en question, le même écartement des pans que l'écrou intérieur, et sa hauteur Hl est supérieure à la hauteur H2 du corps annulaire rigide de l'écrou antérieur. Sa surface extérieure est également munie de six pans. A l'intérieur de l'écrou extérieur se trouve un évidement conique, dont la surface
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correspond, dans ce mode de réalisation àla surface conique f1 de l'écrou intérieur. La surface tronconique qui est engendrée par la génératrice c, d, constitue la contresurface f4 de l'écrou extérieur. Cette contresurface se prolonge d'une manière continue jusqu'au filetage de l'écrou extérieur.
Cette contresurface f4 a des dimensions telles que lorsqu'elle est serrée, la liaison à vis étant bloquée au moyen de la clé ( fig. 8 ) elle fait saillie au-delà de la surface d'appui f3 de manière à éviter la formation de tensions dangereuses aux bords dans l'écrou extérieur.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figs.9, 10 et 11, 1 désigne la vis, 2 l'écrou extérieur, et 3 l'écrou intérieur. 8 désigne le corps annulaire rigide et 9 le corps additionnel déformable de l'écrou intérieur,, L'écrou intérieur ( fig. 11 ) comporte, en plus des fentes 11 et 12, qui existent comme dans les modes de réalisation des fige. 1 et 2, d'autres fentes 20, 21. Les fentes 20, 21 sont disposées angulairement par rapport aux fentes parallèles 11-12. La surface conique f3 qui limite le coros additionnel a le même angle au sommet que la contresurface f4 de l'écrou extérieur. La hauteur H2 de l'écrou intérieur est inférieure à la hauteur Hl de l'écrou extérieur.
Les surfaces extérieures des deux écrous sont munies de pans.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figs; 12 à 14, 1 désigne la vis, 2 l'écrou extérieur et 3 l'écrou intérieur. Le corps annulaire rigide 8 de l'écrou intérieur a extérieurement la forme d'une surface de révolution ( fig. 12).
A ce corps annulaire aboutit directement le corps additionnel 9, qui comporte les fentes 11, 12. La surface d'appui f3 s'applique directement sur la surface extérieure du corps annulaire, et la contresurface f4 a le même angle au sommet que la surface d'appui f3.
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Le plus grand diamètre du corps annulaire 8 peut être soit égal, soit inférieur à la largeur entre pans de l'écrou extérieur. Da.ns le mode de réalisation représenté sur les figs.
12 à14, le plus grand diamètre du corps annulaire rigide a été choisi plus petit.
Dans le mode de réalisation représenté sur la fig.15, 1 désigne la vis, 2 l'écrou extérieur, 3 l'écrou Intérieur.
L'écrou extérieur 2 comporte une échancrure, limité par la contre- surface f4, et dont la profondeur t est telle qu'elle recouvre l'écrou intérieur 3 jusqu'à ne laisser que le jeu 7 nécessaire pour le serrage sur la vis. L'écrou intérieur comporte également sur son corps additionnel 9 des fentes 11, 12.
Dans le mode de réalisation représenté sur la fig. 16, 1 désigne la vis, 2 l'écrou extérieur et 3 l'écrou intérieur aven son corps annulaire rigide 8, son corps additionnel déformable 9 et ses fentes 11, 12. Emtre la surface d'appui f3 et le corps rigide 8 est prévue une gorge 24. On peut donner à cette gorge les formes les olus différentes. Le dispositif de blocage ci-dessus décrit peut être utilisé principalement lorsque l'on emploie des vis polies.
Dans le mode de réalisation représenté sur la fig.17, 1 désigne la vis, 2 l'écrou extérieur, 3 l'écrou intérieur, 8 le corps annulaire rigide, 9 le corps additionnel muni des fentes 11 et 12, f3 la surface d'appui de l'écrou intérieur et f4 la contresurf ace de l'écrou extérieur. L'angle au sommet [alpha] de la surface d'appui conique, et l'angle au sommet [gamma] de la contre- surface conique diffèrent entre eux, dans ce mode de réalisation; est plus petit que [gamma]. Lorsque le système de blocage
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n'est pas serré, la surface d'appui et la contresurface ne se touchent que le long de la ligne circulaire k.
Lorsque l'on serre le dispositif de blocage, il se produit, par suite de la déformation du corps additionnel , une augmentation progressive de la surface de contact, si bien que lorsque le dispositif est complètement serré, les deux surfaces f3 et f4 se touchent. On obtient ainsi, sans risquer d'abimer le dispositif, une déformation graduelle du corps additionnel, à mesure que l'on augmente progressivement la force de traction pour le serrage du dispositif de blocage. Dans tous les exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, la surface de contact conique de l'écrou extérieur ne s'arrête pas à une certaine distance au-dessus du filetage comme c'est le cas généralement avec ces écrous, mais se prolonge dans la direction du sommet du cône, si bien qu'elle limite le filetage de l'écrou extérieur.
On obtient ainsi dif- férents avantages :
L'extrémité conique de l'écrou intérieur peut être réalisée aussi mince que possible, si bien qu'elle n'offre pas de forte résistance à être pressée dans le filetage. Si l'on prévoyait dans l'écrou extérieur le décalage usuel pour le filetage, on devrait laisser entre le pas ainsi formé et l'écrou intérieur un jeu correspondant pour empêcher qu'il se produise trop tôt un contact entre ce pas et l'écrou, avant que l'on ait atteint un serrage suffisant entre les surfaces de contact coniques. Par suite de ce jeu, l'extrémité conique de l'écrou intérieur devrait être beaucoup plus épa.isse qu'avec le dispositif ci-dessus décrit, conforme à l'invention.
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En outre, la fabrication des écrous, sans le décalage et le pas ci-dessus indiqué est plus simple et moins coûteuse.
La fabrication des écrous intérieurs et extérieurs du type décrit peut être réalisée d'après les procédés les plus divers. On s'est rendu compte que les formes choisies pour ces écrous n'offrent aucune difficulté pour la fabrication en série, et que pour toutes les dimensions de vis, elles peuvent être fabriquées d'une manière plus simple et moins coûteuse tout en permettant d'obtenir les effets indiquée-ci-après. Les écrous extérieurs et intérieurs peuvent, d'après le procédé connu, être fabriqués à froid ou à chaud, dans des machines en soi connues. L'établissement des fentes peut être réalisé, pour la fabrication en série, au mayen des dispositifs établis d'après le principe représenté fig. 18, par exemple.
3 désigne les écrous extérieurs avec leurs corps additionnels 9. Les écrous sont insérés sur une bande mobile 30 entre des mâchoires 31. En un point de cette bande mobile sont disposées des fraises 35 en forme de disques, portées par un arbre 3. Lorsque la bande se déplace sous les fraises, les fentes 11, 12 sont fraisées en une passe continue dans les écrous intérieurs placés du côte droit. Les écrous intérieurs fendus sont repris du côté gauche, ou sont amenés à tomber d'une manière appropriée.
La fabrication des écrous extérieurs se fait par exemple en donnant au préalable, par emboutissage, dans des machines en soi connues, le profil transversal indiqué fig. 19, après quoi on perce la partie centrale 40 et on la taraude. Les écrous peuvent également, d'une manière connue, être emboutis avec un trou les traversant .
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Le dispositif de blocage étant monté à la main mais non bloqué, l'écrou extérieur 2 et l'écrou intérieur 3 prennent la, position représentée fig. 6. La vis repose par ses flancs intérieurs 5 contre les flancs extérieurs 14 de l'écrou extérieur.
Entre les flancs extérieurs 4 de la vis et les flancs intérieurs
41 de l'écrou extérieur, existe un jeu qui correspond à l'adaptation normale, acceptable. En ce qui concerne l'écrou intérieur, les flancs extérieurs 4 de la vis reposent contre les flancs intérieurs 45 de l'écrou intérieur.
Entre les flancs intérieurs 5 et les flancs extérieurs 46 de l'écrou intérieur se trouve le jeu nécessaire au montage et à l'adaptation normale. Lorsque la vis est en charge, l'écrou extérieur étant seulement serré à la main, la vis s'applique par ses flancs intérieurs 5 aussi bien sur les flancs extérieurs 40 de l'écrou extérieur que sur les flancs extérieurs 46 de l'écrou intérieur ( fig.7 ).
Lors du blocage du dispositif de serrage au moyen d'une clé, il se produit les phénomènes suivants: la contresurface f4 est poussée par serrage, contre l'écrou intérieur, en direction de l'axe, et elle exerce sur la surface d'appui f3 une pression. Cela provoque une déformation du corps 9.
Cette déformation se produit avec le mode de construction qui a été décrit ci-dessus, lorsqu'il existe un rapport déterminé, établi d'après des recherches, et qui sera exposé, ci-après, entre les différents éléments du dispositif de manière à donner naissance à une variation, déterminée à l'avance, de la correspondance réciproque des filetages, et qui sert à augmenter le blocage de la fixation. En serrant le dispositif on obtient plusieurs zones ayant différentes correspondancess des filets de vis, et que l'on peut caractériser ainsi ;
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1 ) Une zone A ( fig. 1 ) dans laquelle le filetage extérieur de l'écrou extérieur s'applique contre les flancs intérieurs 5 de la vis.
2 .) Une zone B dans laquelle le filetage de l'écrou intérieur 3 s'applique contre les deux flancs 4, 5 de la vis.
3 ) Une troisième zone 0, dans laquelle, par suite de la déformation de l'écrou intérieur, le filetage de l'écrou intérieur s'applique partiellement sur les flancs 5 de la vis.
4 ) Une quatrième zone D dans laquelle, par suite du raccourcissement de l'écrou intérieur provoqué par la déformation, le filetage de l'écrou intérieur s'applique contre les flancs intérieurs 5 de la vis.
Les effets ci-dessus indiqués des zones de filetage peuvent être expliqués théoriquement d'après les considérations suivantes :
Lorsque l'on serre la vis, il se produit, dans la zone B un déplacement parallèle de la partie de l'élément additionnel conique, déterminé par les génératrices a, b, en direction radiale, vers l'axe de la vis. Dans la zone C qui est déterminée par la génératrice a, c', se produit une incurvation de l'ensemble des mâchoires du corps additionnel, vers l'axe de la vis. Ces éléments des mâchoires s'incurvant dans la zone C, l'écrou intérieur qui est calé dans la zone B se raccourcit.
Il en résulte, dans la troisième zone C, que le filetage de l'écrou s'applique en partie contre les flancs intérieurs de la. vis, et que la zone D, par suite du raccourcissement de l'écrou intérieur dû à la déformation, l'écrou intérieur vient s'app liquer contre les flancs intérieurs de la vis.
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De cette manière, on arrive à supprimer le jeu nuisible entre les filetages dans la zone D, simplement en pliant les mâchoires dans la zone 0. A cet effet, il suffit d'une déformation minime de la matière dans les parties incurvées des mâchoires, et par suite d'une faible force, pour serrer l'écrou extérieur avec la clé.
Comme par contre ce phénomène important se produit non seulement en choisissant d'une manière appropriée les dimensions, mais aussi en les maintenant d'une faon correcte pendant la fabrication, ce sur quoi on ne peut pas toutefois compter d'une faon absolue, il convient en outre, pour supprimer complètement et sûrement le jeu entre les flancs porteurs du filet de vis dans la zone D de choisir d'une manière appropriée la plus petite section q10 ( fig. 21 ) des mâchoires dans la zone C ou au passage de cette zone dans la zone B.
Sur la fig. 21, les zones B, C, D ont été représentées à plus grande échelle. Dans la zone B, le filetage de l'écrou intérieur s'applique sur les deux flancs de la vis, dans la zone C, le filetage de l'écrou intérieur s'applique seulement partiellement sur la vis par les flancs porteurs, et par contre il s'y applique complètement dans la zone D. La figure montre une coupe longitudinale dans laquelle l'arête du filetage a' est placée en face du point a qui est à l'intersection, avec le plan du dessin, du cercle suivant lequel se coupent les surfaces coniques f1 et f2.
Dans l'espace la surface de la plus petite section q10 est donné par le cercle a et par l'hélice a', si l'on ne tient pas compte du passage indéterminé entre deux filets de vis voisins.
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La plus petite section totale q10 est choisie de manière que sa résistance à sa compression, da.ns la direction parallèle à l'axe de la vis, soit plus petite que la résistance à la traction .de la vis. Il est bon de la choisir de manière que sa résistance à la compression soit plus faible que la résistance au cisaillement du filet de vis des deux écrous, depuis la section a, b, et dans la direction de l'extrémité libre de la vis. En ce qui concerne la hauteur commerciale totale des deux écrous, il y a une égalité d'après laquelle le rapport de la plus petite section totale q10 à la section du noyau de la vis est égi;u,1 a,u rapport de la longueur utile du filet de vis partent de la section q10 en direction de l'extrémité libre de la vis, à la longueur totale des filets de vis sous tension des deux écrous.
Comme en outre, pour des raisons pratiques, la plus petite section q10 est située à peu près au milieu de la hauteur totale des deux écrous, et comme la résistance à la compression de la, matière de l'écrou intérieur est à peu près égale à la résistance à la traction de la matière de la vis, il est avantageux de choisir cette plus petite section q10 indiquée ci-dessus, à peu près égale à la moitié de la section du noyau de la vis.
Pour rendre applicable à des dispositifs à vis de toute sorte les règles établies conformément à l'invention, même en ce qui concerne la matière des vis qui existe sur le marché, on doit rechercher les rapports entre les dimensions principales normalisées de la substance usuelle des vis, et les conditions de résistance ci-dessus indiquées.
D'après des considérations théoriques qui sont renforcées également par des recherches, on a établi que pour remplir les conditions permettant d'obtenir la plus grande sécurité du dispositif de blocage, pour une substance courante donnée servant à fabriquer les vis, il convient de remplir les conditions ci-après:
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En se reporta.nt à la figure 1 soient: d= le diamètre nominal du pas de vis dl le plus petit diamètre de la surface d'appui f3 d2 Il " grand Il " " " " " h la hauteur axiale du cône d'appui Fil " " de l'écrou extérieur H2 " " de la partie annulaire rigide de l'écrou intérieur H3 " " de la partie additionnelle de l'écrou intérieur Les conditions suivantes sont à remplir :
EMI13.1
<tb> d1 <SEP> = <SEP> 1,05 <SEP> d <SEP> ...........................(1 <SEP>
<tb>
<tb> d2 <SEP> = <SEP> 1,223 <SEP> d <SEP> ...........................(2 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> h <SEP> '=eG,17'5 <SEP> d <SEP> ...........................(3
<tb>
EMI13.2
Hl=" 0,55 d ...........................(4
EMI13.3
<tb> H2 <SEP> = <SEP> 0,4 <SEP> d <SEP> ...........................(5 <SEP>
<tb>
<tb> H3 <SEP> = <SEP> 0,35 <SEP> d <SEP> ...........................(6
<tb>
Le dispositif de blocage de vis d'après le mode de construction ci-dessus décrit a en outre l'avantage pratique que la hauteur totale des deux écrous, lorsque ceux- ci sont serrés, est à peu près égale à la hauteur d'un écrou porteur normal ou tout au plus à la hauteur d'un écrou normal à couronne avec clavette.
Le dispositif de blocage établi d'après les règles de construction indiquées, a en outre, le grand avantage qu'en serrant simplement l'écrou extérieur avec une clé, on serre en même temps l'écrou intérieur jusqu'à ce qu'il vienne s'appliquer sur l'objet à visser, si bien que dans de/nombreux cas,
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en pratique, il n'est plus nécessaire de serrer séparément l'écrou intérieur, ce qui a une grande importance pratique, en particulier lorsque par suite de l'usure les vis doivent être assez souvent resserrées. C'est pourquoi il suffit également dans certains cas de donner à l'écrou intérieur une forme simplifiée, ayant simplement un pourtout rond, et ne comportant pas de pa.ns pour la clé, comme cela a été représenté, dans les exemples de réalisation des figures 12 à 15.
Dans ce but, les dimensions sont choisies de manière que le moment de frottement entre les surfaces d'appui des deux écrous soit considérablement plus grand que le moment de frottement contre l'écrou intérieur et la vis, de manière que la différence de ces deux moments donne encore un moment résultant suffisant pour surmonter le frottement entre l'écrou intérieur et la surface de l'objet à visser, et qu'il y ait en outre un excès suffisant pour permettre à volonté le serrage de l'objet vissé.
Cette condition peut, dans de nombreux cas, en pratique, avoir également le bon effet qu'en serrant simplement l'écrou extérieur il ne peut s'exercer dans la vis des tensions trop fortes. Les surfaces d'appui ertre les deux écrous exercent ici en même temps l'action d'un embrayage de sûreté à frottement qui empêche de transmettre à l'écrou intérieur un momenr plus fort que ce qui est désiré.
L'invention n'est pa.s limitée aux exemples de réalisation représentés sur les dessins, pour les écrous extérieur et intérieur, et en particulier aux modes de réalisation du corps additionnel et de l'évidement de l'écrou extérieur. Il est essentiel qu'aussi bien le filetage de l'écrou intérieur que le filetage de l'écrou extérieur soit en prise sur la. vis, et que les écrous intérieur et extérieur soient munis de n'importe quel dispositif qui
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lorsque l'on serre le système de blocage au moyen de la clé, provoque, par suite des déformations se produisant dans ce système, une va.riation prévue à. l'avance des rapports des filetages.
Le choix de rapports et de combinaisons déterminées ( fine, moyenne ou grossière ) peut être toujours obtenu par des variantes des sections transversales et une variation des dimensions principales des deux écrous.
RÉSUMÉ
A - Dispositif de blocage pour vis, à plusieurs écrous, caractérisé par le fait qu'il comporte deux écrous s'emboîtant l'un dans l'autre et dont les filetages correspondent au filetage de la vis, l'écrou intérieur et l'écrou extérieur comportant des dispositifs qui lorsque l'on serre le système de blocage provoquent, par suite des déformations qui se produisent dans ce système, une variation prévue à l'avance de l'adaptation et de la corresponda.nce des filetages, de manière à augmenter la sûreté et le blocage du système.
B - Kodes de réalisation particuliers dans lesquels : la) Les dispositifs coopérants de l'écrou extérieur et de l'écrou intérieur sont disposés de telle manière, et ont des dimensions telles, que lorsque l'on serre le système de blocage, leE deux écrous peuvent être rapprochés, sur une partie de la longueur vissée, des flancs intérieurs de la vis, et sur une autre partie de cette longueur, aussi bien des flancs intérieurs que des flancs extérieurs de cette vis.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.