FR2991410A1 - Ensemble de serrage a vis - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un ensemble de serrage à vis comportant, d'une part un élément de serrage (16) présentant un taraudage central (17) et des taraudages périphériques (18), et d'autre part une rondelle (26) présentant une face d'applique (25) apte à venir s'étendre en regard desdits taraudages périphériques (18). Ledit ensemble comprenant en outre des vis périphériques (20) présentant une extrémité libre (24), destinées à être vissées dans lesdits taraudages périphériques (18), tandis que lesdites extrémités libres (24) viennent s'appliquer contre ladite face d'applique (25). Ladite face d'applique (25) présente alternativement des portions en creux (30) et des portions en saillie (32) séparées les unes des autres par des portions inclinées (34). Chacune desdites extrémités libres (24) de vis est en applique dans une portion en creux (30) de manière à pouvoir être entraînée en glissement circulaire contre une portion inclinée (34) formant rampe lorsque ledit élément de serrage cylindrique (16) se dévisse.

Description

Ensemble de serrage à vis La présente invention se rapporte à un ensemble de serrage à vis, notamment, pour les vis présentant un gros diamètre.

Un domaine d'application envisagé est par exemple, celui des presses à forger, pour lesquelles des moyens mécaniques de grande dimension et pesants doivent être entraînés en mouvements et subir de fortes vibrations. D'autres domaines d'application, par exemple l'industrie chimique ou bien les centrales nucléaires, nécessitent des ensembles de serrage à vis adaptés à de gros diamètre. Lors du serrage d'un assemblage vis/écrou, le couple de serrage à imprimer à l'écrou augmente plus rapidement que la tension dans la vis, à mesure que son diamètre augmente. Aussi, très rapidement, pour les vis de gros diamètre, il est impossible de venir serrer l'écrou au moyen d'un outil à main usuel. Aussi, il a été imaginé des écrous tendeur comprenant un élément de serrage cylindrique dans lequel sont pratiqués un taraudage central et une pluralité de taraudages périphériques, lesquels taraudages périphériques sont ménagés autour du taraudage central. Ainsi, l'élément de serrage cylindrique peut être vissé sur une vis de gros diamètre faisant sailli d'un élément d'appui en interposant de préférence une rondelle entre l'élément de serrage cylindrique et cet élément d'appui. Ensuite, des vis périphériques sont engagées dans les taraudages périphériques puis vissées de manière que leur extrémité libre vienne s'appliquer contre la rondelle. Cette dernière permet précisément de préserver la surface de l'élément d'appui de l'impact des extrémités libres des vis périphériques. Enfin, chacune des vis périphériques est vissée jusqu'à une valeur de couple de serrage prédéterminée de manière à obtenir la tension axiale désirée. De la sorte, il est possible d'imprimer des tensions axiales relativement importantes à des vis de gros diamètre, qui ne pourraient être atteintes par le seul serrage de l'élément de serrage cylindrique. De la même façon, il a été imaginé d'équiper les têtes de vis de gros diamètre avec des vis périphériques et ainsi d'interposer la rondelle entre la tête et l'élément d'appui.

Compte tenu des efforts de tension axiale imprimés à la vis, le couple de desserrage de l'élément de serrage cylindrique est important. Toutefois, dans certaines applications où par exemple l'assemblage de l'écrou tendeur et de la vis de gros diamètre est soumis à de fortes vibrations, les risques de desserrage existent. Aussi, un problème qui se pose est que vise à résoudre la présente invention est de fournir un ensemble de serrage à vis qui permette d'éviter le dévissage de l'élément de serrage cylindrique. Dans ce but, la présente invention propose un ensemble de serrage à vis destiné à équiper une tige filetée, ladite tige filetée étant apte à traverser un élément d'appui pour venir en saillie dudit élément d'appui, ledit ensemble de serrage comprenant d'une part un élément de serrage présentant une partie centrale solidaire de ladite tige filetée et une partie périphérique étendue autour de ladite partie centrale pour pouvoir former un épaulement, et d'autre part une rondelle destinée à être interposée entre ledit élément de serrage et ledit élément d'appui, ladite rondelle présentant une face d'applique circulaire apte à venir s'étendre en regard dudit épaulement, ledit ensemble comprenant en outre des vis périphériques destinées à être vissées à travers ladite partie périphérique pour déboucher dans ledit épaulement de manière à pouvoir s'appliquer contre ladite face d'applique de ladite rondelle. Selon l'invention, ladite face d'applique de ladite rondelle présente alternativement des portions en creux et des portions en saillie respectivement séparées les unes des autres par des portions inclinées par rapport au plan moyen de ladite rondelle ; et lesdites vis périphériques viennent respectivement en applique dans lesdites portions en creux de manière à pouvoir être entraînées en glissement circulaire contre lesdites portions inclinées lorsque ledit élément de serrage se desserre, de façon à écarter axialement ledit élément de serrage de ladite rondelle et à provoquer le blocage en rotation dudit élément de serrage. Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en oeuvre d'une rondelle dont la face d'applique de forme circulaire, présente des portions inclinées par rapport au plan de la rondelle et, respectivement, selon des directions perpendiculaires aux rayons.

De la sorte, lorsque l'ensemble de serrage à vis est installé en tension sur une tige filetée de gros diamètre, chacune des extrémités libres des vis périphériques est en applique dans une portion en creux et chacune de ces portions en creux se prolonge par une portion inclinée. Aussi, lorsque l'ensemble de serrage à vis et la tige filetée sont soumis à de fortes vibrations, l'élément de serrage tend alors à se dévisser et partant, l'extrémité libre de chacune des vis périphériques tend à quitter la portion en creux et être entraînée en glissement contre la portion inclinée prolongeant la portion en creux, laquelle portion inclinée forme alors rampe. De la sorte, l'élément de serrage est concomitamment entraîné en translation axiale ce qui provoque simultanément une augmentation brusque du couple de desserrage. Cela a alors pour effet de stopper ce desserrage de l'élément de serrage. Bien évidemment, lors de ce processus, la face d'appui de la rondelle, opposée à la face d'applique, est sous l'effet de la pression, en prise avec l'élément d'appui.

Selon une première variante de réalisation de l'invention, ledit élément de serrage est un écrou présentant un taraudage central. De la sorte, la tige filetée vient en prise dans l'écrou et ce dernier est solidaire en translation de la tige filetée. Selon une seconde variante de réalisation, ledit élément de serrage et ladite tige filetée forment ensemble une seule pièce. Ainsi, l'élément de serrage forme la tête de la vis. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, ladite face d'applique présente des empreintes formant chacune ladite portion en creux et ladite portion inclinée. Ainsi, il est aisé de former les portions en creux et les portions inclinées en ménageant des empreintes de forme déterminée dans la face d'applique. Préférentiellement, chacune desdites empreintes s'étend radialement. Les empreintes présentent bien évidemment la même forme et s'étendent sur une même profondeur dans la face d'applique circulaire de la rondelle. De la sorte, lors du mouvement de rotation de l'élément de serrage au cours du desserrage, les extrémités libres des vis périphériques suivront simultanément des trajectoires parallèles et ainsi, les efforts de compression axiale qui s'exerceront dans ces vis périphériques, seront identiques et partants, les efforts appliqués sur l'élément de serrage seront uniformément répartis.

Selon un mode de réalisation de l'invention particulièrement avantageux, chacune desdites empreintes est de symétrie cylindrique. Par conséquent, la portion en creux de la face d'applique est centrée sur l'extremum de l'empreinte où la tangente est sensiblement parallèle au plan de la rondelle, tandis que la portion inclinée s'étend jusqu'au sommet de la partie en saillie, lequel est plat et parallèle au plan de la rondelle. Par conséquent, la pente de la portion inclinée s'accroît progressivement depuis la portion en creux, jusqu'au sommet de l'empreinte. Ainsi qu'on l'expliquera ci-après, la trajectoire de chacune des extrémités libres de vis périphériques correspond alors à une trajectoire en hélice. Selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, ladite face d'applique présente huit empreintes régulièrement espacées les une des autres. De la sorte, on obtient une répartition équilibrée des contraintes dans l'élément de serrage, qui n'occasionne aucune déformation.

Selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, lesdites extrémités libres desdites vis périphériques sont de symétrie sphérique. De la sorte, les forces de frottement entre les extrémités libres des vis périphériques et les surfaces des portions inclinées contre lesquelles elles sont entraînées en glissement, sont minimisées. Aussi, la rotation de l'élément de serrage est en début de course favorisée, pour être mieux stoppée ensuite. Par ailleurs, chacune desdites portions inclinées présente des tangentes perpendiculaires aux rayons de ladite rondelle, tandis que le filet de ladite tige filetée présente un angle d'hélice a, et lesdites tangentes forment un angle avec ledit plan moyen supérieur audit angle d'hélice a. De la sorte, le blocage de l'élément de serrage par coincement est opérant. En effet, dès lors que l'angle des tangentes perpendiculaires des portions inclinées est supérieur à l'angle d'hélice du filet de la tige filetée, l'amplitude du mouvement axial imprimée à l'élément de serrage par les portions inclinées est supérieure à l'amplitude imprimée par le filet de la tige filetée. Aussi, le phénomène de coincement apparaît dès que l'élément de serrage est entraîné en rotation. Et partant, concomitamment l'élément de serrage se bloque en rotation.

Avantageusement, ladite rondelle est de forme conique, de manière à offrir une réserve élastique lorsque la rondelle est déformée à plat. Cela permet d'augmenter plus encore la tenue de l'assemblage lorsque l'élément de serrage se desserre. Préférentiellement, ladite face d'applique est convexe. De la sorte, le bord périphérique de la rondelle, à l'opposé de la face d'applique, vient prendre appui contre l'élément d'appui ce qui permet une meilleure stabilité de la rondelle avant sa déformation à plat au moyen des vis périphériques. En outre, ladite rondelle est, par exemple, réalisée en acier. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture 10 de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique en perspective de l'ensemble d'écrou tendeur conforme à l'invention selon une variante de réalisation ; 15 - la Figure 2 est une vue schématique de détail de l'ensemble d'écrou tendeur illustré sur la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue schématique de dessus d'un élément de l'ensemble d'écrou tendeur illustré sur les Figures 1 et 2; - la Figure 4 est une vue schématique de l'élément illustré sur la Figure 3 20 selon la flèche IV ; et, - la Figure 5 est une vue schématique de détail en coupe verticale des éléments représentés sur la Figure 2. La Figure 1 illustre un ensemble de serrage à vis sous forme d'un d'écrou tendeur 10 vissé sur une tige filetée 12 qui s'étend en saillie d'un élément 25 d'appui 14. L'écrou tendeur 10 comprend un élément de serrage cylindrique 16 présentant un taraudage central 17 à l'intérieur duquel est engagée la tige filetée 12. L'élément de serrage cylindrique 16 présente une épaisseur radiale entre la paroi intérieure où est pratiqué le taraudage central 17 et la paroi extérieure 19. Des taraudages périphériques 18 sont ainsi pratiqués dans 30 l'épaisseur radiale de l'élément de serrage 16 et des vis périphériques 20 sont vissées dans ces taraudages périphériques 18. Les taraudages périphériques 18 et les vis périphériques 20 sont respectivement dans l'exemple présenté ici, au nombre de huit. Ce nombre peut toutefois être différent en fonction de la taille de la tige filetée et de l'élément de serrage cylindrique. En outre, les taraudages périphériques 18 et le taraudage central 17 s'étendent selon des directions sensiblement parallèles. Les vis périphériques présentent chacune sur la Figure 1, une tête d'entraînement 22, représentée en saillie d'un côté de l'élément de serrage cylindrique 16 opposé à l'élément d'appui 14, et une extrémité libre opposée 24 venant en saillie de l'autre côté de l'élément de l'élément de serrage cylindrique 16. L'extrémité libre opposée 24 de chacune des vis périphériques 20 est en applique contre la face d'applique 25 d'une rondelle 26 elle-même en appui contre la surface de l'élément d'appui 14. Ainsi, la rondelle 26 est en prise entre les extrémités libres 24 des vis périphériques 20 et l'élément d'appui 14. Elle est, par exemple, réalisée en acier. On retrouve plus en détail et partiellement sur la Figure 2 la face d'applique 25 de la rondelle 26 contre laquelle viennent s'appliquer les extrémités libres 24 des vis périphériques 20. La face d'applique 25 présente des empreintes radiales 28 formant des portions en creux 30 et faisant apparaître des portions en saillie 32, et des portions inclinées 34 entre les portions en creux 30 et les portions en saillie 32. Chacune des extrémités libres 24 des vis périphériques 20 est en applique dans une portion en creux 30. Aussi, les portions en creux 30 de la rondelle 26 tout comme les taraudages périphériques 18 de l'élément de serrage cylindrique 16, sont respectivement répartis de manière régulière et espacés angulairement les uns des autres d'une valeur de rr/4. On se référera maintenant aux Figures 3 et 4 afin de décrire plus en détail la rondelle 26. On retrouve ainsi sur la Figure 3, huit empreintes radiales 28 pratiquées dans la surface d'applique 25. Ainsi que l'illustrent les deux Figures 3 et 4, ces empreintes radiales 28 sont de symétrie cylindrique et elles s'étendent, selon une direction radiale entre un bord intérieur 36 et un bord extérieur 38 de la rondelle 26, et selon une direction perpendiculaire à la direction radiale, entre deux arêtes parallèles opposées 40, 42. Ces dernières délimitent également les portions en saillie 32 de la face d'applique 25. Aussi, on retrouve sur ces Figures les portions en creux 30 centrées sur l'extremum de l'empreinte radiale 28 cylindrique, et les portions inclinées 34, correspondant aux surfaces de la paroi de l'empreinte radiale 28 qui s'étendent entre la portion en creux 30 et la portion en saillie 32. On se référera à présent à la Figure 5 illustrant en détail, non seulement une empreinte radiale 28 de la rondelle 26, mais aussi l'extrémité libre 24 correspondante, d'une vis périphérique 20. Ainsi, l'extrémité libre 24 présente une surface sphérique 44, laquelle est en appui à l'intérieur de l'empreinte radiale 28 contre la portion en creux 30. Compte tenu de la géométrie cylindrique de l'empreinte radiale 28, elle forme deux portions inclinées 34 opposée l'une de l'autre. Ainsi qu'on l'expliquera ci-après plus en détail, seule l'une d'entre elles, située entre la portion en creux 30 et l'une des arêtes 42, permet de produire l'effet recherché. Cela est dû à l'enroulement usuel à droite des filets de la tige filetée. En outre, on observera que l'inclinaison des tangentes tg à la portion inclinée 34, par rapport au plan moyen Pm de la rondelle 26, varie et s'accroît à mesure que l'on se déplace de la portion en creux 30 vers l'arête 42. Par ailleurs, l'inclinaison des tangentes tg s'accroît rapidement en formant un angle 13 supérieure à l'angle a d'hélice du filet du taraudage central 17. On l'expliquera ci-après l'intérêt d'une telle caractéristique. On se reportera de nouveau à la Figure 1 afin de décrire le mode de mise en oeuvre de l'ensemble d'écrou tendeur conforme à l'invention. Tout d'abord, alors que la tige filetée 12 s'étend librement en saillie de l'élément d'appui 14, on vient installer la rondelle 26, la face d'applique 25 opposée à l'élément d'appui 14. Ainsi, la face d'applique 25 est libre. Ensuite, on visse manuellement l'élément de serrage cylindrique 16 sur la tige filetée 12, tandis que les vis périphériques 20 sont partiellement vissées dans les taraudages périphériques 18 correspondant, sans que leur extrémité libre 24 ne vienne en saillie de l'élément de serrage cylindrique 16. Après que l'élément de serrage cylindrique 16 est venu en contact avec la rondelle 26, de manière à maintenir cette dernière en prise entre l'élément d'appui 14 et l'élément de serrage cylindrique 16, on dévisse partiellement ce dernier d'une fraction de tour, toujours manuellement. Puis, on visse manuellement l'une des vis périphériques 20 tout en ajustant l'élément de serrage cylindrique 16 en rotation de manière à entraîner l'extrémité libre 24 de la vis périphérique 20 en saillie de l'élément de serrage cylindrique 16 et en applique dans une portion en creux 30 de la rondelle 26. De la sorte, l'élément de serrage cylindrique 16 et la rondelle 26 sont calés angulairement et tous les autres taraudages périphériques 18 débouchent en regard d'une portion en creux 30 de la face d'applique 25 correspondante. Aussi, on visse manuellement les autres vis périphériques 20 jusqu'à ce que les extrémités libres 24 viennent respectivement en applique contre la portion en creux 30. Dès lors, on vient serrer au couple désiré chacune des vis périphériques 20, selon une séquence déterminée où l'on vient d'abord serrer deux premières vis diamétralement opposées, puis deux secondes vis diamétralement opposées décalées de 90° par rapport aux deux premières, puis les quatre dernières de la même façon. Aussi, l'ensemble d'écrou tendeur conforme à l'invention apparaît comme illustré sur la Figure 1.

Dans ces conditions de mise en oeuvre, et grâce à la rondelle 26, l'élément de serrage cylindrique 16 demeure en position et ne se desserre pas, quand bien même il serait soumis à de fortes vibrations. On se référera de nouveau à la Figure 5 afin d'expliquer comment le desserrage de l'élément de serrage cylindrique 16 est stoppé. La Figure 5 illustre une seule vis périphérique 20. Cependant, la description qui va suivre concerne le comportement de toutes les vis périphériques 20 vis-à-vis de la face d'applique 25 de la rondelle 26. Tout d'abord, l'élément de serrage cylindrique 16 est entraîné en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre pour être serré et partant, lorsqu'il tend à se desserrer, il est entraîné dans le sens anti horaire. Aussi, lorsque l'élément de serrage cylindrique 16 tend à se desserrer, l'extrémité libre 24 de la vis périphériques 20 est entraînée en mouvement par rapport à la rondelle 26, vers la droite sur la Figure et vers ladite une des arêtes 42. La surface sphérique 44 de l'extrémité libre 24 tend alors à être entraînée en glissement contre la portion inclinée 34, laquelle forme rampe, et partant, à être entraînée simultanément en translation axiale dans une direction opposée à l'élément d'appui 14. Aussi, les vis périphériques 20 et l'élément de serrage cylindrique 16 dans lequel elles sont vissées sont entraînés en translation axiale dans un sens opposé à l'élément d'appui 14. Parallèlement, l'élément de serrage cylindrique 16 est également entraîné en translation axiale dans le même sens par le fait même du dévissage. Cependant, l'amplitude de mouvement axial de l'élément de serrage cylindrique 16 dû à l'interaction des extrémités libres 24 des vis périphériques 20 et des portions inclinées 34 de la rondelle 26, est supérieure à l'amplitude de mouvement axial dû au seul dévissage après quelques degrés de rotation, de sorte qu'un phénomène de coincement prend naissance, et vient bloquer rapidement, l'élément de serrage cylindrique 16 en rotation dans le sens du dévissage.

Les empreintes radiales 28 illustrées sur les Figures sont de symétrie cylindrique. Toutefois, des empreintes radiales d'une autre symétrie ont été imaginées et notamment des empreintes en V. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, la rondelle 26 est de forme conique et la face d'applique est convexe. De la sorte, la rondelle est installée autour de la tige filetée, et le bord périphérique de la face opposée à la face d'applique 25 est en appui contre l'élément d'appui 14. Ensuite, après mise en oeuvre de l'élément de serrage cylindrique, les vis périphériques permettent de déformer à plat la rondelle conique. De la sorte, on obtient une réserve élastique permettant d'améliorer plus encore la résistance au desserrage. Selon une autre variante de réalisation de l'invention, l'élément de serrage et la tige filetée ne forment qu'une seule pièce et il constitue ainsi la tête de la tige filetée. De la même façon la tête est équipée de vis périphériques, qui s'étendent axialement sensiblement parallèlement à la tige filetée, et d'une rondelle selon l'invention, interposée entre la tête et l'élément d'appui de manière à pouvoir interdire le desserrage de la tête de la tige filetée par rapport au taraudage dans lequel cette dernière est engagée.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Ensemble de serrage à vis destiné à équiper une tige filetée (12), ladite tige filetée étant apte à traverser un élément d'appui (14) pour venir en saillie dudit élément d'appui, ledit ensemble de serrage comprenant d'une part un élément de serrage (16) présentant une partie centrale (17) solidaire de ladite tige filetée et une partie périphérique étendue autour de ladite partie centrale (17) pour pouvoir former un épaulement, et d'autre part une rondelle (26) destinée à être interposée entre ledit élément de serrage (16) et ledit élément d'appui (14), ladite rondelle (26) présentant une face d'applique circulaire (25) apte à venir s'étendre en regard dudit épaulement, ledit ensemble comprenant en outre des vis périphériques (20) destinées à être vissées à travers ladite partie périphérique pour déboucher dans ledit épaulement de manière à pouvoir s'appliquer contre ladite face d'applique (25) de ladite rondelle (26) ; caractérisé en ce que ladite face d'applique (25) de ladite rondelle (26) présente alternativement des portions en creux (30) et des portions en saillie (32) respectivement séparées les unes des autres par des portions inclinées (34) par rapport au plan moyen de ladite rondelle (26) ; et en ce que lesdites vis périphériques (20) viennent respectivement en applique dans lesdites portions en creux (30) de manière à pouvoir être entraînées en glissement circulaire contre lesdites portions inclinées (34) lorsque ledit élément de serrage (16) se desserre, de façon à écarter axialement ledit élément de serrage (16) de ladite rondelle (26) et à provoquer le blocage en rotation dudit élément de serrage (16).
2. 2. Ensemble de serrage à vis selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément de serrage (16) est un écrou présentant un taraudage central (17).
3. 3. Ensemble de serrage à vis selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément de serrage (16) et ladite tige filetée forment ensemble une seule pièce.
4. 4. Ensemble de serrage à vis selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite face d'applique (25) présentedes empreintes (28) formant chacune ladite portion en creux (30) et ladite portion inclinée (34).
5. 5. Ensemble de serrage à vis selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacune desdites empreintes (28) s'étend radialement.
6. 6. Ensemble de serrage à vis selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que chacune desdites empreintes (28) est de symétrie cylindrique.
7. 7. Ensemble de serrage à vis selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ladite face d'applique (25) présente huit empreintes (28) régulièrement espacées les une des autres.
8. 8. Ensemble de serrage à vis selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdites vis périphériques (20) présentent respectivement une extrémité libre (24) de symétrie sphérique.
9. 9. Ensemble de serrage à vis selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chacune desdites portions inclinées (34) présente des tangentes perpendiculaires aux rayons de ladite rondelle (26), tandis que le filet de ladite tige filetée présente un angle d'hélice a, et en ce que lesdites tangentes forment un angle avec ledit plan moyen, supérieur audit angle d'hélice a.
10. 10. Ensemble de serrage à vis selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite rondelle (26) est de forme conique.
11. 11. Ensemble de serrage à vis selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite face d'applique (25) est convexe.
12. 12. Ensemble de serrage à vis selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ladite rondelle (26) est réalisée en acier.