<Desc/Clms Page number 1>
"Dispositif de blocage côné".
La présente invention a trait' un dispositif de blo- cage côné et, plus particulièrement, à un boulon côné qui s'ajuste à frottement dans un trou cané à boulons en traversant un assem- blages et qui est tiré dans le trou à boulon par un écrou de blocage.
Jusque présent, les broches cônées, ont été utilisées pour empêcher le glissement entre les tells qui doivent être fi-
<Desc/Clms Page number 2>
xées entre elles pour former un joint ou un asaemblage et, dans certains cas, la broche cônée a us petit bout filetée destine à recevoir un écrou qui empêche la broche cônée de N'échapper du trou côné. Toutefois, puisque ces broches cônées n'on% pas de tête, les broches ne peuvent elamper ou serrer les tôles entre elles et, par conséquent, les broches servent seulement à empêcher le glissement entre les tôles.
Pour empêcher la séparation des tôles, il est nécessaire d'utiliser des boulons à chaque bout d'une broche cônée, boulons qui ont des têtes destinées à produire une force de serrage ou de clapage qui agit aur les tôles au- tour de la broche cônée. Après l'assemblage de la broche cônée. le petit écrou, porté par le bout du boulon, sert simplement à em- pêcher la chute de la broche cônée,
Le boulon cané de blocage selon la présente invention sert à la fois à clamper les tôles entre elles et à empêcher le glissement relatif des tôles.
Afin d'obtenir l'effet de clampage, le boulon cône de blocage a une tête qui vient en prise avec la surface d'une des tôles et a un bout fileté qui saille à travers les tôles pour recevoir un écrou de blocage. Le filet du boulon de blocage cône a un diamètre aussi grand que possible, sans qu' il gêne l'introduction initier du boulon dans le trou à boulon côné. La conicité par pouce est la même pour le boulon et pour le trou, indépendamment du di@@être du trou et du boulon et, lors- que le boulon est entièrement introduit dans le trou, un léger frottement s'établit entre le boulon et le trou.
Les boulons et les écrous sont faits d'un acier allié à grande résistance ou en d'autres métaux à haute résistance et les écrous sont légèrement plus doux que les boulons, pour créer une traction plutôt qu'une tcrsion lorsque les écroua sont. serrés pour tirer le boulon cône dans le trou c8né. L'écrou est aussi déformé à son bout externe pour serrer fermement le filet du bout du boulon de manière à se bloquer là-dessus lorsque l'è@rou est serré sur le boulon. De
<Desc/Clms Page number 3>
même, le bout interne de l'écrou a un suralésage non taraudé qui peut recevoir une petite longueur du filet du boulon de manière que la longueur canée de serrage du boulon soit au moins égale à l'épaisseur des tôles qui forment le joint.
Ainsi, la tige du boulon peut s'étendre légèrement au-delà du joint et pénétrer dans le suralésage de l'écrou tout en permettant encore à l'écrou de venir en prise avec l'une des tôles et de serrer le joint. Le blocage par frottement entre le boulon et la matière qui entoure le trou à boulon constitue une région d'état précontraint unifor- me dans la matière, avec peu d'écrouissage et, puisque sensible- ment la totalité de la matière qui entoure le trou à boulon re- trouve sa forme primitive après l'enlèvement du boulon, on peut utiliser de nouveau des fixateurs de remplacement du même type.
En d'autres mots, le niveau des tensions, atteint dans sensible- ment toute la matière soumise à tension autour du trou par 1' introduction du boulon, ne dépasse pas la limite d'élasticité de la matière.
0'est donc un des buts de la présente invention de pro- poser un dispositif de blocage comprenant un boulon de blocage côné, apte à être introduit dans un trou à boulon ayant la même conicité par pouce, et qui est tiré en prise à frottement avec le trou à boulon au moyen d'un écrou de blocage.
Un autre but de l'invention consiste à proposer un boulon de blocage côné, qui est tiré dans un trou côné par un écrou de verrouillage dentelé qui a un suralésage à un des boute, de manière que l'écrou puisse être tiré contro une des surfaces du joint ou de l'assemblage, tout en permettant de rendre la lon- gueur de serrage du boulon plus grande que l'épaisseur de l' assemblage.
Un autre but de l'invention consiste à proposer un bou- lon de blocage côné apte à être introduit dans un trou à boulon côné d'un joint ou d'un assemblage, ledit boulon ayant une tête
<Desc/Clms Page number 4>
qui est tirée contre une surface externe de l'assemblage par un écrou vissé sur le bout du boulon et venant en prise avec l'autre externe surface\de l'assemblage pour former un assemblage robuste qui s'oppose au glissement des tôles et qui donne lieu à un bon effet de clampage entre les tôles.
Ces buts et d'autres buts de l'invention, qui ne sont pas spécifiquement exposés ci-dessus, apparattront à la lecture de la description et des dessins annexés*
La figure 1 est une section verticale, représentant deux tôles ou plaques qui doivent être fixées entre elles au moyen de la présente invention et représentant, par étapes, la manière dont le dispositif de blocage cône est assemblé.
La figure 2 est un plan supérieur partiel des tôles assemblées de la figure 1, observé suivant la ligne 2-2 de la figure 1.
La figure 3 est une section verticale suivant la ligne 3-3 de la figure 2, représentant un boulon de blocage cône entiè- rement mis en place.
La figure 4 est une élévation terminale suivant la ligne 4-4 de la figure 1, représentant la forme triangulaire dé- formée d'un des bouts de l'écrou, avant le vissage complet sur le boulon.
La figure 5 est une section d'une variante d'assemblage, représentant une tête saillante, portée par le boulon côné des- tiné à être utilisé pour l'installation interne et représentant la manière dont l'outil de serrage peut être utilisé en associa- tion étroite avec les éléments du joint.
La figure 6 est une élévation latérale, représentant la manière dont l'écrou épouse des surfaces qui sont en pente ou cônées ou encore concaves par rapport à la surface de contact de l'écrou.
Il est fait référence à la réalisation de l'invention,
<Desc/Clms Page number 5>
représentée figures 1 a @: le boulon de blocage côné 10 cet re- présenté dans diverses étapes de l'assemblage de deux tôles 11 et 12 le long d'une portion de ces tôles. La fixation des deux tôles 11 et 12 consiste en un assemblage simple de boulons de blocage cônés, et il est entendu que des tale, ou des organes à joint supplémentaires peuvent être bioqués entre eux d'une manière iden. tique.
Le boulon côné 10 comporte une tête adnés 13 qui se loge dans l'espace de noyage 14 de la tôle 11 lorsque le boulon est entièrement assemblé, afin de présenter uns surface aérodynamique- ment. ras de la tôle 11. L'angle inclus de la tète 13 est de préférence voisin de 100 degrés. L'autre bout, 15, du boulon 10, comprend une région filetée rectiligne 16 et un écrou de blocage 17 est vissé sur le bout 15. Le cet' 18 du boulon 10 a une coni- cité uniforme par pouce et il est préférable que la conicité in- cluse entre les côtés opposés du boulon soit d'environ 0,020 pouce par pouce. Cette conicité par pouce peut rester la même indépen- damment de la longueur ou de la taille du boulon.
De même, la conicité par pouce des surfaces 19 et 20 qui forment le trou à boulon 21 dans les tôles 11 et 12, respectivement. est la même que la conicité du boulon. Lorsque le boulon est entièrement in- troduit dans le trou 21 formé par les surfaces 19 et 20 (voir figure 3), un léger frottement s'établit entre la surface 18 du boulon et les surfaces 19 et 20. Ce frottement est de préférence de l'ordre de 0,001 à 0,0045 pouce à tous les diamètres le long du boulon, ot il est entendu que plus le grattement est élevé, plus grande est la force requise pour tirer le boulon dans le trou à boulon 21 des tôles.
L'écrou dentelé 17 peut tire initialement vissé sur une courte distance sur la région filetée 16. sans uti- liser d'outil de serrage. Toutefois, la partie du bout supérieur,'
22, de l'écrou 17, est déformée de manière à prendre une forme quelque peu triangulaire afin de provoquer le blocage ou le ver- rouillage des filets de l'écrou avec des filets de la région file-!
<Desc/Clms Page number 6>
tée 16 lorsqu'une rotation subséquente de l'écrou a lieu.
Cet effet de blocage est dû à la déformation de la partie supérieurs de l'écrou, déformation qui lui fait prendre la tome circulaire de la région filetée 16 du boulon et cet rendue possible du fait que l'écrou a subi un traitement thermique pour en diminuer le niveau de tension à un niveau légèrement intérieur à celui du boulon. Il est entendu qu'avant que le commet de l'écrou ne soit déformé, le diamètre et le pas du filet du taraudage de l'écrou correspondent à ceux de la région filetée 16. De même, la partie de base 23 de l'écrou contient un suralésage 24 dans lequel il n'y a pas de filet de taraudage de l'écrou.
Figure 1, les boulons cônés et les écrous de blocage sont montres à diverses étapes de l'assemblage par rapport aux divers troua à boulon 21 des tôles 11 et 12, constituant l'assem- blage. Dans la phase A, le boulon 10 a été poussé serré dans un trou 21 et il est évident que la région filetée 16, de diamètre légèrement réduit, passe par le trou 21 sans toucher la surface 20. Dans la phase A, il y a assez de filet pour venir en prise avec le taraudage d'un écrou 17 dans le voisinage de la partie de base 23 et l'écrou peut être serré à la main jusqu'à ce que la partie de base 23 vienne en prise avec la surface de la tôle 12.
Ensuite, une clef à couple, convenable quelconque, ou un outil à moteur, peut être appliqué sur la surface dentelée 25 de l'écrou et le couple appliqué sur l'écrou tire le boulon 10 dans le trou 21.
Dans la phase B de la figure 1, le boulon est représente comme étant partiellement tiré par le trou et, dans la phase C, une rotation suffisante de l'écrou a été effectuée pour tirer la tête 13 du boulon 10 dans l'espace de noyage 14. Lorsque le boulon se trouve dans la phase C, on peut donner à l'écrou 17 un couple donné pour obtenir l'effet de clampage voulu entre les tôles 11 et 12. Figure 3, le boulon 10 et l'écrou 17 sont représentés en étant complètement assemblé et il est clair que le vissage final
<Desc/Clms Page number 7>
de l'écrou amène le bout supérieur déformé 22 de l'écrou à prendre la forme circulaire du boulon, de manière à établir un blocage à frottement entre l'écrou et le boulon.
De même il est évident que la surface de serrage 18 du boulon 10 a'étend complètement à travers les deux tôles 11 et 12 et qu'une partie de la surface 18, voisine de la région filetée 16, se loge dans le suralésage 24 de l'écrou. Ainsi, le boulon n'a pas de filet qui s'appuie sur les surfaces 19 et 20 qui forment le trou 21 et l'on obtient donc un blocage à conicité uniforme.
Il est entendu que les bou- lons 10 sont fournis avec des longueurs différentes pour introduc- tion dans des assemblages d'épaisseurs différentes et le suralé- sage 24 de l'écrou 17 permet à la surface non filetée 18 de se terminer à la surface externe de la tôle 12 ou de s'étendre au-delà de cette surface externe, sur la distance du suralésage de l'écrou, tout en gardant la pleine longueur de serrage côné. Par conséquent, une seule longueur de boulon peut être utilisée pour des assem- blages ayant des épaisseurs qui varient dans un intervalle parti- culier, tout en permettant à l'écrou 17 de s'appliquer serré con- tre la surface de la tôle 12 afin de provoquer l'effet de clampa- ge entre les tôles.
Au cours d'un assemblage normal, on pousse le boulon, pendant la phase A, dans les tôles, assez pour empêcher la rota- tion du boulon lorsque l'écrou 17 est serré pour tirer le boulon à travers le trou 21. Un type convenable quelconque de clef ou d' outil motorisé à couple peut être appliqué sur les dentelures 25 de l'écrou pour serrer l'écrou avec un couple allant jusqu'à la valeur désignée, ce couple final déterminant la grandeur de l'et. fet de clampage entre la tôle 13 et l'écrou 17. Puisque le boulon 10 peut tendre à tourner pendant le serrage de l'écrou dans les joints minces, une poche dentelée 26 est située dans l'extrémité 15 du boulon 10 pour recevoir un dispositif convenable destiné à maintenir le boulon pendant la rotation de l'écrou.
De même, pour les plaques ou tôles minces, ayant une petite surface de contact
<Desc/Clms Page number 8>
entre les surfces cônées, cotte tendance du boulon à tourner peut être vaincue dans certains cas en utilisant un fluide de décapage pour nettoyer les surfaces cônées avant l'introduction du boulon, ce qui en augmente la prise par frottement. Dans les cas où les boulons ont, dans l'état initialement introduit dans les assem- blages, une grande surface de contact,le boulon a moins tendance à tourner lors du serrage de l'écrou 1?.
Il est maintenant fait référence à l'assemblage modifié de la figure 5; le boulon 10' a une tête saillante 13' qui s'ap- pute sur la surface de la tôle 11' qui est l'un des organes assem- blés. Un organe de ferme coudée 12' constitue l'autre organe de l'assemblage et ces organes sont maintenus assemblés en serrant l'écrou 17 de la manière décrite plus haut. L'outil 2? illustre le type d'outils qui peuvent être utilisés pour serrer l'écrou 17 et cet outil contient une ouverture creuse 28, ayant des saillies 29, qui s'engrènent avec les dentelures 25 pour serrer l'écrou 17.
De même, l'outil contient une ouverture centrale 30, par laquelle un autre outil convenable, semblable à un tournevis Phillips, peut être introduit pour venir en prise avec la poche dentelée 26 et maintenir le boulon pendant la rotation de l'écrou. Il est enten- du que l'outil 27 peut être motorisé et peut comprendre un diapo- sitif répondant au couple pour obtenir l'effet de serrage voulu entre les tôles. Comme le montre la figure 5, la tête saillante 13' peut être utilisée pour des boulons cOnés selon la présente invention, dans le cas où les boulons sont utilisés à l'intérieur et que le caractère lisse aérodynamique n'est pas requis.
De même, il est évident que les boulons peuvent être situés dans des espa- ces étroits et dans le voisinage immédiat de parties montantes d' un assemblage, sans gêner l'assemblage du joint par des outils convenables*
Les boulons selon la présente.invention sont produits de préférence d'un acier allié ou d'un m4tal de haute résistance convenable, qui peut être soumis au traitement thermique pour une
<Desc/Clms Page number 9>
pression comprise entre 170.000 et 190.000 livret anglaise par pouce carré ou pour une pression plus torte, et il est aussi pré- férable quo les écrous 17 soient aussi produits en un alliage d' acier ou de métal haute tension quelconque convenable,
qui est soumis au traitement thermique pour une pression comprise entre 140.000 et 160.000 livres anglaises par pouce carré ou pour une pression proporticonnellement plus élevât L'acier allié de haute résistance est usiné ou pourvu de sa tête à froid à l'état recuit ou normalisa avant le traitement thermique de la trempe.
Un de ces aciers est l'acier 4140 au chrome-molybdène, figurant encore dans MIL-S-5626 de National Aircarft Standards Committee, nais, de manière générale, les aciers alliée) tels que l'acier au chrome- nickel-molybdène ou l'acier au chrome-nickel vanadium, peuvent aussi être utilisés, Lorsque les tôles 11 et 12 sont faites d' aluminium ou d'autres métaux relativement mous, la surface du mé- tal autour du boulon est serrée pour obtenir une mise en prise très étanche avec le boulon. Ce serrage est obtenu dans le cas où les organes de l'assemblage sont fabriques en acier inoxyda- ble. bien qu'un certain effet de serrage du boulon lui- même puisse aussi avoir lieu dans ce cas.
Du fait de l'effet de serrage du métal, les trous à boulon deviennent étanches au fluide, de sorte que les assemblages peuvent être utilisés pour les compartiments d'emmagasinage de liquide et de gaz sans qu'il y ait de fuite par les trous.
quelque
Puisque les écrous 17 sont/peu plus mous ou doux que les boulons 10, le serrage des écrous crée des tensions de traction dans les boulons, plutôt que d'y créer des torsions,et plus grande est la traction appliquée sur le boulon, plus grand est l'effet de clampage exercé sur l'organe de l'assemblage. Puisqu'un frottement doit être présent avant que l'écrou ne puisse être serré tout en maintenant le boulon fixe, il est impossible d'as- sembler un boulon, à moins qu'il n'y ait effectivement du trotte-
<Desc/Clms Page number 10>
ment.
Dans le cas où un certain nombre de tôles sont maintenues dans un étau et se séparent lorsque le trou côné 21 est fore, les trous deviennent plus petits à mesure que le forage progresse.
Toutefois, ces trous légèrement plus petits n'affectent pas l'in- troduction du boulon 10, puisque le métal qui entoure les trous plus petits est simplement bandé davantage et établit un meilleur joint. De mêmes lorsque les trous sont forés dana des plaques maintenues dans des étaux, les trous des divers organes peuvent se décaler légèrement du fait de modification de la température, mais le potit bout fileté du boulon 10 peut toujours être intro- duit et, ensuite, le serrage du boulon peut provoquer le raligne- ment des organes de l'assemblage.
Il est maintenant fait référence à la figure 6; les tô- les 31 et 32 sont représentées assemblées par deux boulons cônes
10. La tôle 32 a une surface inclinée 33 avec laquelle vient en prise un boulon 17' et a une surface concave 34 avec laquelle vient en prise un boulon 17" . Ces surfaces forment un certain angle avec la partie de base de l'écrou lorsque la partie de base vient de venir en contact avec les surfaces. Toutefois, lors du serrage subséquent, le corps et le taraudage des écrous se défor- ment pour permettre à la partie de base des écrous d'épouser les surfaces.
Pour les surfaces inclinées, formant un angle allant jusqu'à sept degrés avec le plan normal au boulon, il ne se pro- duit pratiquement aucune déformation de la matière même de la tôle.
De même, il ne se produit pratiquement aucune déformation de la tôle lorsque l'écrou est serré sur un boulon d'un quart de pouce, contre une surface concave d'un rayon d'environ un pouce. Dans le ..cas de pentes plus grandes ou de rayons plus petite de la surface de contact de la tôle, l'usinage local d'une portée sur la sur- face de la tel. serait préférable pour donner lieu à une mise en , prise uniforme à la surface de l'écrou.
La présente invention permet de former un assemblage
<Desc/Clms Page number 11>
ou un joint très robuste, du fait quele frottement de surfaces cônées empêche le glissement des tôles et qu'un bon effet de clampage est produit entre les tôles par l'écrou de blocage file- té, afin d'améliorer la résistance du joint et d'augmenter la vie utile en servica, Le frottement entre le boulon et le trou à boulon établit une surface étanche aux fluides et la déforma- tion de l'écrou exerce un effet d'auto-verrouillage qui empêche le desserrage de l'écrou sous l'effet des vibrations.
Il est en. tendu que l'on peut utiliser toute conicité convenable pour le boulon 10 et pour le foret destiné à former les trous à boulon' 21 et qu'en général, la conicité peut être d'autant plus grande que les épaisseurs des assemblages sous plus petites. De même, les boulons peuvent être faits en tailles diverses afin d'avoir v la résistance requise pour les assemblages de diverses épaisseurs.
Diverses modifications peuvent être envisagées par les personnes versées dans cette technique, sans s'écarter de l'esprit et du domaine de l'invention ainsi qu'ils sont définis ci-dessous, dans les revendications annexées.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.