Dispositif destiné à assurer la permanence du serrage d'un assemblage par boulon et écrou. Les assemblages par boulons et écrous sont toujours soumis à des actions qui tendent à leur desserrage, soit en provoquant la ro tation de l'écrou (action des vibrations ou des chocs faibles), soit en déterminant un allon gement du boulon (action d'efforts momenta nés supérieurs à la résistance à l'allongement du boulon ou action de dilatation produite par la temperature).
Pour empêcher la rotation de l'écrou, ou a imaginé un contre-écrou élastique qui a fait l'objet du brevet suisse No. 185488; ce con tre-écrou donne des résultats parfaits et s'op pose à tout desserrage des assemblages tant que ceux-ci ne sont pas soumis à des efforts tels qu'ils provoquent un allongement des boulons.
La présente invention a pour objet un dis positif destiné à assurer la permanence du serrage d'un assemblage par boulon et écrou, qui est caractérisé par la combinaison, avec un écrou de serrage, d'un organe élastique compensateur, interposé entre l'écrou et les pièces assemblées pour absorber les efforts susceptibles de provoquer l'allongement du boulon et d'un contre-écrou élastique, ledit contre-écrou étant serré sur la face externe de l'écrou et ayant pour fonction d'empécher toute rotation de l'écrou sur le boulon.
Une forme d'exécution de l'objet de l'in vention est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel les fig. 1 et 2 sont des vues, respective ment en plan et de profil, de la rondelle élastique qui joue le rôle d'organe compen sateur des efforts de traction; la fig. 3 est une vue en coupe, par l'axe du boulon auquel il est adjoint, de l'ensemble du dispositif qui fait l'objet de l'invention; la fig. 4 est une vue, partie en élévation et partie en coupe, d'une clé spéciale permet- tant le serrage, à la valeur voulue, des écrous sur l'organe compensateur;
la fig. 5 est une vue de la même clé, en coupe par V-V-V de la fig. 4.
Le dispositif compensateur des efforts anor maux que subit l'assemblage est constitué par une pièce de forme générale incurvée ou co nique analogue à celle qui est représentée sur les fig. 1 et 2 du dessin.
Cette pièce ou rondelle 1, d'épaisseur uni forme, est rendue élastique par la création, au moyen de perforations 2 faite dans toute son épaisseur, de bras radiaux 3, de faible largeur et qui, par suite, donnent à la zone annulaire comprise entre la partie centrale 4 et la partie périphérique 5, qui restent pleines et rigides, une certaine élasticité.
Il est indispensable, pour éviter des dé formations permanentes de la pièce, qu'elle comporte une ceinture périphérique continue et que sa partie centrale qui entoure l'ouver ture de passage du boulon soit également continue, l'élasticité ne devant être recherchée que dans la zone annulaire médiane, car si la souplesse est obtenue, dans de telles pièces, par des fentes radiales internes ou externes, on crée dans ladite pièce, au fond de ces fentes, des points faibles où s'amorcent des déformations permanentes; il en est de même pour les rondelles incurvées pleines, d'épais seur uniforme, dans lesquelles l'élasticité ap parente n'est obtenue que par un travail in terne anormal du métal qui aboutit, après peu de temps d'usage, à un avachissement complet de la pièce.
L'épaisseur de la rondelle, les dimensions de partie élastique et les caractéristiques du métal dont elle est constituée variant natu rellement suivant la grandeur des efforts qu'elle est destinée à amortir et à absorber; elles sont dans tous les cas choisies de telle sorte que l'élasticité de la rondelle joue avant que l'effort ait atteint une grandeur telle qu'il soit susceptible de provoquer un allon gement permanent du boulon.
Le montage du dispositif s'effectue de la manière montré sur la fig. 3 du dessin. La rondelle compensatrice 1 est interposée, sur le boulon 6, entre la pièce externe 7 de l'assemblage et l'écrou 8: Au montage, l'écrou 8 est serré de telle sorte que la pression exer cée sur la pièce 7, par l'intermédiaire de la rondelle 1, soit d'une grandeur inférieure à la limite de résistance à l'allongement du boulon 6, le rapport de cette grandeur à la dite limite pouvant varier, suivant les appli cations, de b/jo à e/io.
Lorsque l'écrou 8 est serré comme il vient d'être dit, le contre-écrou élastique 9, à ta raudage incliné, est vissé contre sa face ex térieure jusqu'à ce qu'il porte sur ledit écrou par une ligne de contact circulaire non inter rompue.
Le dispositif ainsi monté s'oppose à tout desserrage de l'assemblage, le contre-écrou 9 empêchant toute rotation de l'écrou par rap port au boulon et la rondelle compensatrice 1 freinant et absorbant élastiquement les efforts subis par l'assemblage et qui seraient suscep tibles, sans la présence de cette rondelle, de déterminer un allongement du boulon.
En effet, si l'on suppose qu'un tel effort soit appliqué à la pièce 7 (dans le sens de la flèche f), le boulon ne le supportera que par l'intermédiaire de la rondelle 1; mais celle-ci n'étant pas rigide se déformera.élas- tiquement en absorbant progressivement ledit effort; la paroi externe de la pièce 7 se dé placera, par exemple; de a à b et, en même temps, la rondelle, repoussée viendra occuper la position représentée en traits mixtes sur le dessin;
au cours dé cette déformation, sa résistance freinera la pression subie et, grâce à l'élasticité de sa zone médiane, l'écrou 8 (et, par conséquent, le boulon 6) ne sup portera qu'une partie de la pression exercée par la pièce 7 sur la rondelle, \partie qui, si les divers éléments ont été convenablement choisie, ne pourra pas atteindre la limite de résistance à l'allongement du boulon.
Lorsque l'effort cessera, la rondelle 1 repren dra sa place initiale et sa réaction ramènera la pièce 7 à sa position primitive, la valeur du serrage de l'assemblage revenant ce qu'elle était aussitôt après le montage; la permanence de l'action du système boulon-écrou sera donc ainsi réalisée.
Ainsi que cela a été dit plus haut, i1 est nécessaire, pour que - le dispositif donne les résultats recherchés, que le serrage de l'écrou soit effectué avec un couple de grandeur con venable correspondant à. la tension qu'on veut, dans chaque cas, donner à la rondelle com pensatrice.
Pour obtenir ce résultat, on devra utiliser pour le serrage des outils de manoeuvre à contrôle dynamométrique permettant de limi ter le couple- exercé à la grandeur voulue ou d'indiquer que cette limite est atteinte. A titre d'exemple, on a représenté sur les fig. 4 et 5 du dessin, une clé de serrage d'écrous à fonctionnement hydraulique, permettant ce contrôle.
Cette clé est constituée par deux pièces principales; une tête 10 et un bras de ma noeuvre 11. La tête 10 se termine à l'arrière par une chape 12 solidaire d'un cylindre 13. Sur la chape 12 s'articule, au moyen d'un axe 14, le bras de manoeuvre 11. Dans le cylindre 13 peut se déplacer longitudinalement un piston 15 muni d'un ou plusieurs segments 16 d'étan chéité; un couvercle 17 ferme le cylindre.
Entre le piston 15 et le couvercle 17 existe une capacité 18 qui est remplie d'huile et qui communique par un canal 19 avec un manomètre 20.
La face inférieure du piston 15 est bom bée et repose sur l'extrémité du bras de ma noeuvre, cette extrémité ayant elle-même un profil curviligne, formant came de telle sorte que la rotation dudit bras 11 sur l'axe 14 dé termine un déplacement longitudinal du piston.
Le couvercle 17 est serré de manière que, par l'intermédiaire d'une rondelle élastique 21 ou de tout autre moyen élastique conve nable, le piston exerce une pression sur l'ex trémité du bras 11 qui vient buter en 22 contre le bord inférieur du cylindre.
La tête de la clé étant engagée dans un écrou, si on agit sur le bras de manoeuvre pour serrer cet écrou, l'effort exercé sera trans mis, par le piston 15, à l'huile qui se trouve dans la capacité 18 et il sera enregistré par le manomètre 20 qui aura été préalablement réglé pour que les graduations de son cadran correspondent aux valeurs des couples exer <B>cés</B> sur l'écrou.
Lorsqu'on abandonnera le bras de manoeuvre, le piston 15, pressé par l'organe élastique 21, sera ramené >à sa position initiale et ramè nera en même temps le bras 11 dans cette même position.
Une telle clé permettra donc d'obtenir avec certitude, par l'examen du manomètre 20, le couple de grandeur convenable corres pondant à la tension qu'on veut donner à la rondelle compensatrice.
Bien entendu, le dispositif de cette clé n'a été cité qu'à titre d'exemple et tout autre système de clé dynamométrique permettant d'obtenir le même résultat ou provoquant un débrayage lorsque la valeur du couple est atteinte pourra être imaginé et utilisé pour. le serrage des écrous.
En ce qui concerne la rondelle compen satrice, l'élasticité de la zone annulaire mé-_ diane pourra être obtenue, sans qu'on sorte pour cela de l'invention, par un autre moyen que par des perforations; c'est ainsi, par exemple, qu'on pourra la réaliser par un amin cissement plus ou moins important de cette zone annulaire médiane.
Device intended to ensure the permanent tightening of an assembly by bolt and nut. Bolt and nut assemblies are always subjected to actions which tend to loosen them, either by causing the nut to rotate (action of vibrations or weak shocks), or by determining an elongation of the bolt (action of momentary forces greater than the bolt elongation resistance or expansion action produced by temperature).
To prevent rotation of the nut, or devised an elastic locknut which was the subject of Swiss patent No. 185488; this locknut gives perfect results and is opposed to any loosening of the assemblies as long as they are not subjected to stresses such as to cause the bolts to elongate.
The present invention relates to a positive device intended to ensure the permanence of the tightening of an assembly by bolt and nut, which is characterized by the combination, with a tightening nut, of a resilient compensating member, interposed between the nut and the parts assembled to absorb the forces likely to cause the elongation of the bolt and of an elastic locknut, said locknut being tightened on the outer face of the nut and having the function of preventing any rotation of the nut on the bolt.
One embodiment of the object of the invention is shown, by way of example, in the accompanying drawing, in which FIGS. 1 and 2 are views, respectively in plan and in profile, of the elastic washer which acts as a compensating member for the tensile forces; fig. 3 is a sectional view, through the axis of the bolt to which it is added, of the entire device which is the subject of the invention; fig. 4 is a view, part in elevation and part in section, of a special wrench enabling the nuts on the compensating member to be tightened to the desired value;
fig. 5 is a view of the same key, in section through V-V-V of FIG. 4.
The compensating device for the abnormal stresses to which the assembly is subjected consists of a part of generally curved or conical shape similar to that shown in FIGS. 1 and 2 of the drawing.
This part or washer 1, of uniform thickness, is made elastic by the creation, by means of perforations 2 made throughout its thickness, of radial arms 3, of small width and which, therefore, give the annular zone included between the central part 4 and the peripheral part 5, which remain solid and rigid, a certain elasticity.
In order to avoid permanent deformation of the part, it is essential that it include a continuous peripheral belt and that its central part which surrounds the passage opening for the bolt is also continuous, elasticity having to be sought only in the middle annular zone, because if flexibility is obtained, in such parts, by internal or external radial slots, weak points are created in said part, at the bottom of these slots, where permanent deformations are initiated; the same is true for full curved washers, of uniform thickness, in which the apparent elasticity is obtained only by abnormal internal working of the metal which results, after a short time of use, in a complete sagging of the room.
The thickness of the washer, the dimensions of the elastic part and the characteristics of the metal of which it is made naturally varying according to the magnitude of the forces which it is intended to damp and absorb; they are in all cases chosen so that the elasticity of the washer plays before the force has reached a magnitude such as to be capable of causing a permanent elongation of the bolt.
The device is assembled in the manner shown in fig. 3 of the drawing. The compensating washer 1 is interposed, on the bolt 6, between the external part 7 of the assembly and the nut 8: During assembly, the nut 8 is tightened so that the pressure exerted on the part 7, by through the washer 1, or of a size less than the limit of resistance to elongation of the bolt 6, the ratio of this size to the said limit being able to vary, according to the applications, from b / jo to e / io.
When the nut 8 is tightened as it has just been said, the elastic locking nut 9, with its inclined raudage, is screwed against its outer face until it bears on said nut by a line of contact. circular not interrupted.
The device thus mounted prevents any loosening of the assembly, the locknut 9 preventing any rotation of the nut relative to the bolt and the compensating washer 1 braking and resiliently absorbing the forces undergone by the assembly and which would be liable, without the presence of this washer, to determine an elongation of the bolt.
In fact, if it is assumed that such a force is applied to part 7 (in the direction of arrow f), the bolt will only support it by means of the washer 1; but the latter, not being rigid, will deform itself by gradually absorbing said force; the outer wall of part 7 will move, for example; from a to b and, at the same time, the disc, pushed back, will occupy the position shown in phantom in the drawing;
during this deformation, its resistance will brake the pressure undergone and, thanks to the elasticity of its median zone, the nut 8 (and, consequently, the bolt 6) will only support a part of the pressure exerted by part 7 on the washer, \ part which, if the various elements have been suitably chosen, will not be able to reach the limit of resistance to elongation of the bolt.
When the force ceases, the washer 1 will resume its initial position and its reaction will return the part 7 to its original position, the value of the tightening of the assembly returning to what it was immediately after assembly; the permanence of the action of the bolt-nut system will therefore be achieved.
As has been said above, i1 is necessary, so that - the device gives the desired results, that the tightening of the nut is carried out with a torque of suitable magnitude corresponding to. the tension which one wants, in each case, to give to the compensating washer.
To obtain this result, it is necessary to use for tightening maneuvering tools with dynamometric control making it possible to limit the torque exerted to the desired size or to indicate that this limit has been reached. By way of example, there is shown in FIGS. 4 and 5 of the drawing, a hydraulically operated nut wrench, allowing this check.
This key is made up of two main parts; a head 10 and an arm of my work 11. The head 10 ends at the rear with a yoke 12 integral with a cylinder 13. On the yoke 12 is articulated, by means of a pin 14, the arm of maneuver 11. In the cylinder 13 can move longitudinally a piston 15 provided with one or more segments 16 of sealing; a cover 17 closes the cylinder.
Between the piston 15 and the cover 17 there is a capacity 18 which is filled with oil and which communicates through a channel 19 with a pressure gauge 20.
The lower face of the piston 15 is rounded and rests on the end of the arm of my work, this end itself having a curvilinear profile, forming a cam so that the rotation of said arm 11 on the axis 14 ends a longitudinal displacement of the piston.
The cover 17 is tightened so that, by means of an elastic washer 21 or any other suitable elastic means, the piston exerts pressure on the end of the arm 11 which abuts at 22 against the lower edge. of the cylinder.
The head of the wrench being engaged in a nut, if one acts on the operating arm to tighten this nut, the force exerted will be transmitted, by the piston 15, to the oil which is in the capacity 18 and it will be recorded by the pressure gauge 20 which will have been previously adjusted so that the graduations of its dial correspond to the values of the torques exerted <B> cés </B> on the nut.
When abandoning the operating arm, the piston 15, pressed by the elastic member 21, will be returned> to its initial position and at the same time will bring the arm 11 back to this same position.
Such a wrench will therefore make it possible to obtain with certainty, by examining the pressure gauge 20, the torque of suitable magnitude corresponding to the tension which one wishes to give to the compensating washer.
Of course, the device of this wrench was cited only as an example and any other dynamometric wrench system making it possible to obtain the same result or causing a disengagement when the value of the torque is reached can be imagined and used. for. tightening the nuts.
As regards the compensating washer, the elasticity of the median annular zone may be obtained, without departing from the invention for this, by means other than by perforations; it is thus, for example, that it can be achieved by a more or less significant thinning of this median annular zone.