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La présente invention se rapporte à des joints et au pro- cédé de préparation de ces joints conçus pour utilisation dans la fabrication de nombreuses unités entrant dans diverses fermes ' de structures.
Au cours de ces dix dernières années, de grands progrès ont été accomplis dans le développement et l'usage de nouvelles matières, telles que les plastiques, les alliages et autres et de nombreux articles sont actuellement préparés à partir de ces nouvelles matières et utilisés avec succès dans la construc- tion et autres arts connexes.
En mettant au point la présente invention, il a été nécessaire de considérer son application non seulement aux
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structures métalliques, mais également aux autres matières/ qui peuvent entrer dans la fabrication d'unités appropriées à l'utilisation dans l'art de la construction et il est visible que la présente invention n'est pas limitée aux joints mé- talliques, mais s'applique à un plus grand domaine, dans le- quel les joints d'autres matières trouvent application.
Lors du développement de la présente invention, l'art de la construction a été soigneusement étudié et bien que les joints, les crampons, les écrous et les boulons filetés métalliques ont été et sont utilisés avec une certaine chance de succès, dans les échafaudages et autres structures similaires, ils sont sujets à de nombreuses objections.
Les métaux ferreux prennent une très grande part dans l'art de la construction, comme par exemple dans la fabri- cation des pannes'de comble, et les unités, filetées classiques, telles qué les raccords, les coudes ou les équerres, les pièces
T, etc, son%¯.communément utilisées dans les travaux de con- struction, mais la fabrication et l'assemblage de ces unités requièrent un certain temps et nécessitent l'emploi de main d'oeuvre qualifiée qui s'ajoute aux coûts de la construction.
Dans un joint fileté, la partie de la périphérie in- térieure et/ou de la périphérie extérieure des membres co-agis- sant est enlevée en formant le filet, avec pour résultat que la surface effective de métal au joint est matériellement réduite.
Par conséquent, si un joint tubulaire fileté doit être fabri- qué avec une résistance spécifiée, il est nécessaire habituel- lement que la partie du corps tubulaire doive présenter des dimensions au-dessus de la moyenne, de telle sorte que la par- tie du tube filetée relativement plus petite ait la surface de section transversale requise pour fournir la résistance désirée. Lorsque des barres solides sont utilisées, les extré- mités peuvent être refoulées et filetées de sorte que le corps
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des barres ne nécessite pas d'être augmenté; mais ceci est également une opération coûteuse.
Puisque la surface de section transversale des unités tubulaires situées entre les extrémités filetées augmente avec le carré du diamètre de l'unité, il est certain que le poids de la structure augmentera très rapidement. Une telle augmenta- tion de poids exige que les unités de support pour une telle structure soient construites d'une manière proportionnément solide et lourde afin de supporter la charge.
Cette question de poids d'une structure proportionnée en dimension peut être de grande importance, si la structure se présente sous une forme démontable et doit être expédiée par air à des endroits éloignés pour le montage.
Des structures formées de métal ferreux ont été utilisées avec plein succès dans des 'structures de construction, mais malheureusement le métal ferreux rouille et se détériore lors- qu'il est exposé à l'atmosphère et si l'air est contaminé par des fumées acides, tel que ceci est fréquent dans les régions industrielles, la détérioration est alors accélérée.
La formation des filets dans la périphérie extérieure d'un tube ferreux produit un endroit de discontinuité du mé- tal périphérique du tube et les endentures vives du filet constituentun endroit de faiblesse, en particulier lorsque le tube est soumis à un mouvement de contre-flexion.
En outre, lorsque les cadres de construction sont for- més de pièces tubulaires filetées, il est difficile d'éliminer un tube fileté défectueux ou brisé et de le remplacer par un tube en bon état, sans soumettre le cadre à des tensions et à des résistances rarement envisagées lors de la conception ou de la fabrication des cadres;
Les inconvénients cités ci-dessus constituent une minorité de ceux auxquels on:, a dû faire face lors de la prépa-
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ration de l'invention et.'la conclusion à laquelle on est arri- vé. est que les joints filetés, tels qu'on les connaît, ne sont pas toujours réussis avec succès lorsqu'ils sont utilisés dans la-fabrication de cadres ou structures de construction.
'En recherchant une solution pour une forme de joint, on a constaté que le joint ne doit pas former seulement l'or- gane de raccordement des membres d'un unique cadre solide, mais que des dispositions nécessaires doivent être prises pour assurer-le raccordement de ce cadre ou d'autres cadres solides, de sorte que dès cadres polygonaux de diverses formes peuvent être construits en leur conférant une grande résistance et un poids léger lorsqu'on le désire.
Par conséquent, le joint peut être construit à partir de tout métal désiré approprié au but pour lequel il est desti- né, mais le joint peut également être construit à partir de matières synthétiques ou d'autres matières non métalliques lorsque'ces dernières peuvent avantageusement être employées.
Dans le choix des'matières pour la fabrication d'un joint, celui-ci devrait être régi par le but pour lequel le joint doit être utilisé et si la légèreté et la résistance sont requises, certains alliages de métaux plus légers peuvent alors . être utilisés avec avantage.
Pour mener la présente invention à bonne fin et à une mise en pratique, certains buts doivent être atteints.
Un des-buts de la présente invention est de construire un joint qui est facilement assemblé, facile à démonter et qui permet l'enlèvement.d'une unité defectueuse et l'intro- duction d'une'pièce de remplacement, sans soumettre la struc- ture, dont le joint forme une pièce essentielle, à une tension ou résistance indue.
Un autre but est de construire un joint à partir d'un moyeu central et de membres radiaux coopérant, de telle sorte
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que la résistance à l'effort de cisaillement des membres du joint supporte efficacement l'effort de traction appliqué sur les membres radiaux, effort qui, autrement, pourrait avoir tendance à altérer le joint.
Un autre but est de munir un membre radial du joint d'une extrémité qui est au moins partiellement plane et qui peut-être introduite latéralement et enfoncée dans une rainure de clavette disposée longitudinalement dans un moyeu.
Un autre but encore est de former l'extrémité partiel- lement aplatie d'un membre radial d'un joint de telle sorte que l'élasticité de la matière formant le membre force la partie aplatie à entrer en contact intime avec les parois d'une rainure de clavette dans un moyeu.
Un autre but encore est de munir une rainure de clavette d'un moyeu et une extrémité partiellement aplatie d'unmembre radial d'un joint, de saillies co-agissantes, dans lesquelles la résistance au cisaillement de la matière du joint est ré- partie sur les saillies d'engagement pour résister de la meil- leure façon à tout effort de traction appliqué sur le membre radial.
Un autre but est de conférer par pression une forme aplatie à l'extrémité d'un membre radial d'un joint de telle sorte que les parois aplaties soient légèrement espacées l'une de l'autre et que l'élasticité de la matière soit maintenue dans l'extrémité aplatie.
Un autre but est de presser l'extrémité d'un membre radial d'un joint de manière à lui donner une forme partielle- ment aplatie et de former des saillies sur celle-ci eu faisant affluer la matière du membre dans les saillies sans couper ou briser l'autre paroi périphérique du membre et en maintenant ainsi une résistance à la traction maximum dans le membre radial.
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Un autre but est de développer un joint qui conserve au maximum la résistance à la traction des matières utilisées dans les pièces constituant le joint, de telle sorte que le joint achevé présente le plus grand effet utile possible.
D'autres buts seront donnés au fur et à mesure de la description.
Les buts mentionnés ci-dessus sont atteints par la formation d'un joint de moyeu pourvu de rainures de clavette disposées radialement et longitudinalement par rapport au moyeu et de membres radiaux s'adaptant axialement dans celles-ci membres dont Les extrémités sont partiellement aplaties pour s'engager par friction dans la rainure de clavette.
Le déplacement des membres radiaux lorsqu'ils sont soumis a une traction longitudinale est empêchéparce qu'on a prévu des organes qui s'engagent et s'emboîtent entre les parois latéralesde la rainure de clavette et les membres ralaux et parce qu'on répartit la résistance au cisaillement sur les membres du joint d'une manière augmentant progressivement en force à partir de la périphérie du moyeu jusqu'à la base de la rainure de clavette.
Afin'que le caractère propre de la présente invention puisse être plus clairement compris, on a schématisé et décrit en détail une réalisation de cette dernière, mais il doit être entendu que la présente invention ne se limite pas à cette forme ou méthode spécifique décrite dans ce mémoire et qu'on se réserve le droit de la modifier dans le cadre des revendica- tions annexées.
Sur les dessins:
La figure 1 est une élévation en bout d'un moyeu et d'un certain nombre de membres radiaux raccordés ?; celui-ci.
La figure 2 est un détail agrandi et en élévation du joint lorsqu'il est assemblé.
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la figure 3 est un détail transversal similairement agrandi du joint montrant la disposition des évidements et des nervures d'une des parois latérales d'une rainure de cla- vette et l'arrangement des nervures et des évidements de l'une des parois du membre radial, les deux membres étant légère- ment espacés l'un de l'autre pour montrer la disposition complementaire des nervures et des évidements d'un membre relativement aux évidements et aux nervures de l'autre membre.
La figure 4 est une vue en bout agrandie et en élé- vation de l'extrémité aplatie d'une membre radial montrant la forme convexe et ladite extrémité avec ses parois en forme d'arc légèrement espacées avant l'emboîtement dans une rainure de clavette du moyeu.
La figure 5 est une coupe agrandie de l'extrémité aplatie d'un membre radial montrant Informe convexe ou légère- ment en forme d'arc des parois de l'extrémité aplatie telle qu'elle est comprimée dans la rainure de clavette du moyeu, la coupe étant faite le long de la ligne 5-5 de la figure 1 en regardant dans la direction des flèches.
La figure 6 est une coupe longitudinale verticale de l'extrémité d'un membre radial montrant l'espace étroit et augmenté compris entre les parois partiellement aplaties du membre, la coupe étant faite le long de la ligne 6-6 de la figure 1 en regardant dans la direction des flèches.
. Les mêmes caractères de référence se rapportent aux mêmes pièces dans les différentes figures.
En se référant aux dessins, A représente un joint com- prenant un moyeu,B et un membre radial tel que le tube C qui peut être fabriqué en métal refoulé. Le moyeu B est formé d'un certain nombre de rainuresde clavette disposées radialement qui s'étendent longitudinalement sur la longueur du moyeu, c'est-à-dire d'une extrémité à l'autre. Le.nombre de rainures
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de clavette dépend de l'usage auquel le joint doit être destiné et dans la réalisation représentée, six rainures de clavette sont disposées d'une manière espacée et équidistante autour du moyeu.
Les parois latérales ± de la rainure de clavette 10 vont en diminuant vers le fond de la rainure de clavette et ces parois sont formées d'un certain nombre d'évidements 11 espacés et s'étendant longitudinalement, dont les parois latérales 12 sont disposées angulairement et divergent vers le plan axiale longitudinal et central de la rainure de clavette. La paroi intérieure 13 de ces évidements 11 est plate en formant une surface plane de forme rectangulaire.
Les nervures 14 situées entre les évidements 11 sont formées par des parois latérales 12 disposées angulaire- ment et les sommets 16 de ces nervures, adjacents au plan central de la rainure de clavette, sont plans et forment des surfaces planes de forme rectangulaire.
Au fond de la rainure de clavette, les parois dis- posées angulairement des évidements 11 convergent comme indiqué par 17.
Par référence à la' figure 2 du dessin, il est visible que l'arête angulaire 8. des sommets 16 des nervures 14 se trouve dans le plan du cône des parois latérales de la rainure de clavette 10 et que les arêtes angulaires 2 de ces sommets se trouvent derrière ce plan, de sorte que la paroi du sommet est ainsi disposée transversalement suivant un angle d'appro- ximativement 4 degrés 45 minutes derrière le plan des parois latérales normales de la rainure de clavette. Les parois inté- rieures des évidements sont disposées suivant un angle similaire à celui des nervures.
La dimensions et la profondeur des évidements augmentent progressivement à partir, d'une manière adjacente, de la périphé-
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rie du moyeu @ vers le fond de la rainure de clavette 10 et la dimension et la hauteur des nervures 14 augmentent aussi progres- sivement à partir, d'une manière adjacente.; de l'extrémité périphé -rique de la rainure de clavette 10 -vers le fond de cette même rainure.
Cette augmentation de la dimension et de la profondeur des évidements et de la dimension et de la hauteur des nervures contraint les rainures, de clavette 10 à revêtir une forme de queue d'aronde en profil au-dessous du rétrécissement 15 de . la rainure de clavette.
Cette forme de la rainure de clavette ne doit pas être confondue avec une queue d'aronde ordinaire; elle diffère en effet de celle-ci parce qu'elle assure une plus grande surface de contact et fournit un meilleur emboîtement angulaire des pièces en contact du joint.
Le fond de la rainure de clavette 10 simule un hexagone D irrégulier et élargie dont les parois latérales sont plus courtes que les autres parois.
Le membre radial C est représente sous la forme d'un tube et une courte longueur de l'extrémité de ce tube est aplatie par des matrices et les parois aplaties 18, bien qu'elles soient très proches l'une de l'autre, ne sont réellement pas en contact l'une avec l'autre, parce qu'il existe un espace d'approximati-
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veinent cinq m1111 , Imes de pouce antre les parois apli ties et ceci ' pe1'inoi o,lr, parois d'être pressées Qn contact plus ,Stroa.t, mais les parois se remet'ben1i do 1jollte déformation par J,',11.aJt>lz;1,1;,1 'dU mi5tril' rOl"mt\Jlti parois et ayant tendance ;i'ai.ae rovca:9..r las" paroi'.! 16ur relation Dspacda dans (les circonstances qui soroat dlo.t'j,1iorJ ni.-r1, a,";
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l'arête de l'extrémité aplatie du tube C dans l'extrémité d'une rainure de clavette 10 lors de l'assemblage d'un joint.
L'aplatissement des parois 18 de l'extrémité du tube-C est,très important puisque les nervures 19 sont formées par le déplacement du métal qui passe des évidements 20 aux sommets des nervures 19 qui sont plates aux sommets et les évidements sont formés d'une manière correspondante, de telle sorte"qu'ils n'est pas nécessaire de les rendre trop profonds pour donner cettt. forme requise aux nervures.
La compression de 1'..extrémité du tube( C (qui est un tube étiré) est faite en travers du grain du métal du tube et, comme le matai de la périphérie du tube n'est pas coupé mais simplement déplacé, le grain n'est pas altéré mais n'est que légèrement déplacé et allongé, dé sorte que la résistance à la traction du tube est maintenue. Comme on peu: l'observer, le déplacement du métal à. partir des évidements vers les sommets des nervures donne une épaisséur hors tout aux sommets qui est considérablement plus grande que l'épaisseur des parois du tube. Après ce travail à froid de l'extrémité .du tube pendant le procédé d'aplatissement, le tube est traité à chaud et vieilli et les essais ; ont montré que la résistance du tube n'a pas été altérée, mais a été maintenue.
.Les nervures 19 et les évidements 20 augmentent progres- sivement en dimension vers l'extrémité du fond des parois aplaties 18, de sorte que,- de profil, cette extrémité aplatie ressemble à une queue d'aronde. Les parois latérales 21 de chaque nervure 19 sont disposées angulairement par rapport à la face de la partie aplatie 18 du tube C et ces parois convergent extérieure- ment vers le sommet 22 qui est en substance de forme rectangulai-
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rye, Les v1qemnt Q entre les nervures 19. sont limités'par les pargig tg1 21 91PQêeê angulairement qui divergent ut !La paroi intérieure ou de fond 23 de chaque avidement est en
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Les sommets 22 des nervures 19 et la paroi 23 de fond des.
avidement 20 sont disposés angulairement suivant un angle simi- laire par rapport aux parois 13 de fond des évidements 11 et' aux sommets 16 des nervures 14, de sorte que les nervures et les évidements sur l'extrémité du tube C sont complémentaires par rapport au¯; évidements 11 et aux nervures 14 sur les parois latérales 2 de la rainure de clavette 10. Les parois aplaties
18 du tube¯C se terminent en une extrémité agrandie E de forme similaire à l'extrémité intérieure agrandie D de la rainure de clavette 10, c'est-à-dire que cette extrémité agrandie E si- mule un hexagone irrégulier.
L'arête conique de l'extrémité aplatie du tube C est introduite champ sur champ dans l'extrémité de la rainure de clavette 10, comme indiqué schématiquement dans la figure 4, et ensuite l'extrémité aplatie est emboîtée dans la rainure de clavette sur la largeur entière de cette extrémité.
Puisque les parois 18 de l'extrémité aplatie du tube C sont légèrement convexes et sont également légèrement espacées l'une de l'autre; ces parois sont pressées l'une contre 1'.autre lorsque le joint est assemblé et l'élasticité du métal maintient les parois 18 et les nervures 19 et les évidements 20 en contact intime avec les parois .2 et les évidements 11 et les nervures 14 de la rainure de clavette 10, mais cette pression sur les parois 18 ne provoque pas de distorsion permanente sur l'extrémité aplatie du tube C, puisque les parois reg'agnent ou revêtent leur forme convexe lorsque l'extrémité aplatie du tube C est désemboîtée de la rainure de clavette 10.
Il est visible que l'emboîtement des parois, l'emboîte- ment des nervures et des évidements sont une combinaison de con- tact élastique et de friction et que les évidements et les nervu- res co-agissantes/s'adaptent les uns dans les autres le long de leurs parois latérales disposées angulairement, de sorte que ces contacts sont sur des plans inclinés.
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Lorsqu'une traction axiale est exercée sur le tube C, la séparation du joint A est empêchée par les plansinclinés formés par la.disposition angulaire des parois latérales susmentionnées des nervures et des évidements qui jouent un rôle très impor- tant dans cet assemblage. De cette manière, la force réside dans ces plans inclinés et peut être décomposée en deux composantes, à savoir, une force normalement auxàngles droits aux parois de la rainure de clavette, force qui est empêchée par les parois de la rainure de clavette, et une seconde force de cisaillement dont la direction est extérieure ou radiale.
La traction longitudinale sur le tube C est surmontée par larésistance au cisaillement des nervures 11 sur les parois 2. de la rainure de clavette 10 et par les nervures 1$ sur les parois 18 sur les extrémités aplaties du tube C.
Cette résistance est la plus grande à la base de la rai- nure de clavette 10, où l'extrémité agrandie E de l'extrémité aplatie du tube C s'adapte à la paroi inclinée de la nervure 11 la plus profonde et cette résistance diminué graduellement à proximité de l'extrémité périphérique de la rainure de clavette puisque les nervures diminuant graduellement s'emboîtent l'une dans l'autre.
Il faut,prévoir une répartition propre de cette résistan- ce au cisaillement telle que les évidements et les nervures de la rainure de clavette 10 et les évidements et les nervures des parois aplaties 18 du tube augmentent en dimension à partir de la périphérie du moyeu vers le fond de la rainure de clavette.
Le nombre de nervures et d'évidements dans les parois 2. d'une rainure de clavette 10 et les parois aplaties 18 d'un tube C dépend de l'usage spécifique auquel le joint.peut être destiné et,.bien que pour de petits joints, au moins deux nervu res et évidements seront utilisés sur chaque paroi latérale d'une rainure de clayette et un même nombre de nervures et d'évidements
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sur l'extrémité aplatie du tube C, ce nombre sera augmenté pour de plus grands types de joints, si ceci s'avère désirable'ou nécessaire. La référence à un certain nombre d'évidements et de nervures, tel. qu'utilisé dans le mémoire descriptif, doit être interprété dans le sens exposé ci-avant.
Dans la réalisation de l'invention qui a été schématisée, on a constaté qu'en disposant les parois latérales des évidements et des nervures suivant un angle d'approximativement 30 et qu'en graduant la dimension de ces évidements et nervures, la force de résistance au cisaillement peut être avantageusement répartie comme suit : approximativement 15% près de la périphérie du moyeu, environ 25% à la moitié de la profondeur de la rainure de cla- vette et 60% à la base de la rainure de clavette.
Cette répartition a été déteminée, après une étude considérable et d'innombrables essais sur le joint, dans lequel les parois latérales des nervures et des évidements ont occupé différentes positions depuis l'angle droit jusqu'à l'angle aigu.
Cet angle de 30 , tel que représenté dans les dessins peut être modifié très légèrement pour autant qu'on le désire. Il est à noter que toutes les parois entre les évidements et les ner- vures sont chanfreinées ou arrondiesà leur ligne de jonction et que le tube se termine en une extrémité aplatie suivant un angle aigu d'approximativement 26 , éliminant ainsi tous les angles vifs.
Lors de la fabrication du'joint et lors de sa description on s'est référé au membre radial comme un tube métallique qui peut être un alliage d'un des métaux plus légers qui ont une ''structure de grain appropriée au but et, apràs compression des extrémités du tube/C à la forme désirée, on soumet ces tubes C à un traitement thermique et au vieillissement qui donnent des résultats avantageux, avant de les assembler dans le joint.
Ce type de joint peut toutefois être utilisé avec des métaux ferreux, mais dans ce cas, on soumet les extrémités du tube à
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l'aplatissement lorsqu'il est chaud et les'extrémités peuvent être recuites et vieillies avant d'assembler le joint. De préfé- rence, les matières utilisées dans'la fabrication de ces joints ont une élasticité inhérente qui est conservée mène lors de l'ap- latissement des membres tubulaires, de sorte que ceci contri- bue à la préparation d'un joint étanche et solide. Le joint a de larges usages et peut être construit à partir de matières non métalliques si on le désire et lorsqu'on le désire.
En outre et pour autant que désiré, les membres radiaux peuvent être solj- des et de section transversale autre que tubulaire..
Les membres du joint sont aisément assembles et après que l'arête d. e l'extrémité plate du tube radial est introduite dans l'extrémité de la rainure de clavette, le tube peut être amené en position en vue d'achever le joint.
Cet assemblage entraîne uniquement 1',emploi d'un mar- teau, de sorte qu'une main d'oeuvre qualifiée n'est pas essentiel- le pour cette opération et le joint peut être démonté avec la même facilité en frappant simplement le membre radial ou tubu- laire avec un ,marteau suivant une ligne parallèle à l'axe du moyeu pour dégager le tubede l'extrémité de la rainure de clavette.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.