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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 **.
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Locking device for screws and manufacturing process of its elements.
The present invention relates to a locking device for screws, as well as to a method of manufacturing the elements of this device, which makes it possible to increase the safety of the locking with a saving in raw material, and a more efficient construction. tightened, and while giving the possibility of mass production *
The accompanying drawings show by way of example different particular embodiments of the invention applied to Whithworth pitch screws.
Fig. 1 is a longitudinal section through the blocking device in the blocked position.
Fig. 2 is a top plan view of the inner nut.
Las fig. 3 and 4 show separately, in longitudinal section, the outer nut and the inner nut.
Fig. 5 is a plan view from below half of the outer nut.
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Figs. 6, 7 and 8 are longitudinal sections of the locking device, in the three most important operating positions of the nuts. Fig. 6 shows the device not tightened, and not blocked by the key, FIG. 7 shows the device clamped, but not blocked, and FIG. 8 shows it tight and the nuts blocked.
In figs, from 9 to 11, another embodiment of the device has been shown. Fig. 9 shows this embodiment in longitudinal section: FIG. 10 is a top plan view of the outer nut, and FIG. There is a top plan view of the inner nut.
Figs. 12 to 14 show another embodiment.
Fig. 12 is a longitudinal section of the device, the. fig. 13 a top plan view of the outer nut and FIG. 14 a top plan view of the inner nut.
Figs. 15 and 16 show in longitudinal section two other embodiments of the invention.
Fig. 17 shows, on a larger scale, in longitudinal section, another particular embodiment of the invention.
Figs. 18, 19 and 20 serve to illustrate the manufacturing process of the inner and outer nuts of the device.
The fig. 21 schematically shows the forces exerted on the inner nut.
The various embodiments will be described by first looking only from the point of view of construction.
In figs. 1 and 2, 1 designates the screw, 2 the outer nut, and 3 the inner nut. 4 designates the outer flanks'
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and 5 the inner flanks of the screw thread. The inner nut 3 is formed from a rigid annular body 8 and an additional elastic body 9 making a block with it, by manufacture. The annular body 8 has six sides for the key. The additional body 9 tapers away from the annular body, and is limited, in the exemplary embodiment shown in FIG. 1, by two frustoconical surfaces f1, f2. On the basis of research which has been carried out, it has been established that in order to achieve the goal, which will be explained below, the choice of determined apex angles for these frustoconical surfaces was of great importance.
For the vertex angle [alpha] of the surface f1, it has been found advantageous to choose a value between 45 and 60. In particular, it has been found that the best results are obtained by giving the angle [alpha] a value of 52 1/2. For the angle at the top of the surface f2, the most advantageous values were found to be between 15 and 45. The surface, which is generated by the generator a, b of the truncated cone f1 is the bearing surface of the inner nut.
The additional body 9 of the inner nut has slots 11, 12 which extend approximately to the upper surface of the annular body 8. In this way, the inner nut is formed by an additional deformable body and a body. rigid annular 8. The slots are arranged parallel to one another, and approximately perpendicular to two opposite sides, of the inner nut. They are arranged symmetrically with respect to the plane of symmetry S, S of two opposite sides, as shown in fig. 2. The number and arrangement of the slots can vary, without departing from the scope of the invention. It is essential that the arrangement of the slots in
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the inner nut is made so that the additional body 9 alone is deformable, the annular body 8 remaining rigid on the other hand.
As can be seen from figs. 1 and 2, part of the inner nut 3 is shared by two slots 11, 12 parallel to each other and to the axis of the screw, in four jaws 15, 16, 17,18 having roughly the same section, so that these jaws 15, 16, 17, 18 have between them, thanks to the way in which the slots are made, the same resistance to bending, in the direction of the axis of the screw. In the six- and four-sided nuts, these slots are preferably chosen perpendicular and not inclined with respect to opposite sides of these six or four-sided nuts. These slots, parallel to each other, and perpendicular to the opposite sides of the nut with six or four sides, have from a technical point of view, the essential advantage that the weakening of the nut takes place along the largest cross section. .
Furthermore, the slots do not weaken the section of the nut suddenly, at a point of the radial section, because they cut the additional deformable body of the nut along a line inclined with respect to the radial direction. , so that one passes in a graduated manner from the un weakened radial section to the weakest place, and vice versa. Finally, the parallel arrangement of the sections with respect to the usual arrangement of the radial slots also has the advantage of simpler manufacture.
The outer nut has, in the embodiment in question, the same spacing between the sides as the inner nut, and its height H1 is greater than the height H2 of the rigid annular body of the front nut. Its outer surface is also provided with hexagon. Inside the outer nut is a tapered recess, the surface of which
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corresponds, in this embodiment to the conical surface f1 of the inner nut. The frustoconical surface which is generated by the generator c, d constitutes the counter-surface f4 of the outer nut. This counter-surface extends continuously to the thread of the outer nut.
This counter-surface f4 has dimensions such that when it is tightened, the screw connection being blocked by means of the key (fig. 8) it protrudes beyond the bearing surface f3 so as to avoid the formation of dangerous edge tensions in the outer nut.
In the embodiment shown in Figs.9, 10 and 11, 1 designates the screw, 2 the outer nut, and 3 the inner nut. 8 denotes the rigid annular body and 9 the additional deformable body of the inner nut ,, The inner nut (fig. 11) comprises, in addition to slots 11 and 12, which exist as in the embodiments of the pins. 1 and 2, other slots 20, 21. The slots 20, 21 are arranged angularly with respect to the parallel slots 11-12. The conical surface f3 which limits the additional coros has the same angle at the top as the counter-surface f4 of the outer nut. The height H2 of the inner nut is less than the height Hl of the outer nut.
The outer surfaces of the two nuts are provided with flanges.
In the embodiment shown in Figs; 12 to 14, 1 designates the screw, 2 the outer nut and 3 the inner nut. The rigid annular body 8 of the inner nut has the shape of a surface of revolution on the outside (FIG. 12).
This annular body leads directly to the additional body 9, which comprises the slots 11, 12. The bearing surface f3 is applied directly to the outer surface of the annular body, and the counter-surface f4 has the same angle at the top as the surface. support f3.
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The largest diameter of the annular body 8 may be either equal to or less than the width between the sides of the outer nut. Da.ns the embodiment shown in Figs.
12-14, the larger diameter of the rigid annular body was chosen smaller.
In the embodiment shown in fig.15, 1 designates the screw, 2 the outer nut, 3 the inner nut.
The outer nut 2 has a notch, limited by the counter-surface f4, and whose depth t is such that it covers the inner nut 3 until leaving only the clearance 7 necessary for tightening the screw. The inner nut also has slots 11, 12 on its additional body 9.
In the embodiment shown in FIG. 16, 1 designates the screw, 2 the outer nut and 3 the inner nut with its rigid annular body 8, its additional deformable body 9 and its slots 11, 12. Between the bearing surface f3 and the rigid body 8 is a groove 24 is provided. This groove can have different shapes. The above-described locking device can be used primarily when using polished screws.
In the embodiment shown in fig. 17, 1 designates the screw, 2 the outer nut, 3 the inner nut, 8 the rigid annular body, 9 the additional body provided with the slots 11 and 12, f3 the surface d 'support of the inner nut and f4 the counter-surface of the outer nut. The apex angle [alpha] of the conical bearing surface, and the apex angle [gamma] of the conical counter surface differ from each other, in this embodiment; is smaller than [gamma]. When the locking system
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is not clamped, the bearing surface and the countersurface only touch along the circular line k.
When the locking device is tightened, due to the deformation of the additional body, a gradual increase in the contact surface occurs, so that when the device is fully tightened, the two surfaces f3 and f4 touch each other. . There is thus obtained, without risking damaging the device, a gradual deformation of the additional body, as the tensile force for tightening the locking device is gradually increased. In all the exemplary embodiments which have just been described, the conical contact surface of the outer nut does not stop at a certain distance above the thread as is generally the case with these nuts, but instead stops at a certain distance above the thread. extends in the direction of the top of the cone, so that it limits the thread of the outer nut.
We thus obtain different advantages:
The tapered end of the inner nut can be made as thin as possible, so that it does not offer a strong resistance to being pressed into the thread. If the usual offset for the thread was provided in the outer nut, a corresponding clearance should be left between the pitch thus formed and the inner nut to prevent contact between this pitch and the thread too early. nut, before sufficient tightening has been achieved between the tapered contact surfaces. As a result of this play, the conical end of the inner nut should be much more shoulder than with the device described above, according to the invention.
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In addition, the manufacture of the nuts, without the offset and the pitch indicated above, is simpler and less expensive.
The manufacture of the inner and outer nuts of the type described can be carried out according to the most diverse methods. It has been realized that the shapes chosen for these nuts do not offer any difficulty for mass production, and that for all screw sizes, they can be manufactured in a simpler and less expensive manner while allowing 'obtain the effects indicated below. The outer and inner nuts can, according to the known process, be manufactured cold or hot, in machines known per se. The establishment of the slots can be achieved, for mass production, by means of devices established according to the principle shown in fig. 18, for example.
3 denotes the outer nuts with their additional bodies 9. The nuts are inserted on a movable band 30 between the jaws 31. At one point of this movable band are arranged disc-shaped cutters 35, carried by a shaft 3. When the belt moves under the cutters, the slots 11, 12 are milled in a continuous pass in the inner nuts placed on the right side. Inner slotted nuts are picked up from the left side, or are caused to fall off in an appropriate manner.
The manufacture of the outer nuts is done for example by giving beforehand, by stamping, in machines known per se, the transverse profile shown in fig. 19, after which we pierce the central part 40 and tap it. The nuts can also, in a known manner, be stamped with a hole passing through them.
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The locking device being mounted by hand but not locked, the outer nut 2 and the inner nut 3 assume the position shown in fig. 6. The screw rests by its inner sides 5 against the outer sides 14 of the outer nut.
Between the outer sides 4 of the screw and the inner sides
41 of the outer nut, there is a play which corresponds to the normal, acceptable adaptation. As regards the inner nut, the outer flanks 4 of the screw rest against the inner flanks 45 of the inner nut.
Between the inner flanks 5 and the outer flanks 46 of the inner nut is the clearance necessary for assembly and normal adaptation. When the screw is under load, the outer nut being only tightened by hand, the screw is applied by its inner flanks 5 both on the outer flanks 40 of the outer nut and on the outer flanks 46 of the nut interior (fig. 7).
When locking the clamping device with a wrench, the following phenomena occur: the counter-surface f4 is pushed by clamping, against the inner nut, in the direction of the axis, and it exerts on the surface of press f3 one press. This causes deformation of the body 9.
This deformation occurs with the method of construction which has been described above, when there is a determined relationship, established from research, and which will be explained, below, between the different elements of the device so as to give rise to a variation, determined in advance, of the reciprocal correspondence of the threads, and which serves to increase the locking of the binding. By tightening the device one obtains several zones having different correspondences of the screw threads, and which can be characterized thus;
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1) A zone A (fig. 1) in which the external thread of the external nut is applied against the internal sides 5 of the screw.
2.) A zone B in which the thread of the inner nut 3 rests against the two flanks 4, 5 of the screw.
3) A third zone 0, in which, as a result of the deformation of the inner nut, the thread of the inner nut is partially applied to the flanks 5 of the screw.
4) A fourth zone D in which, as a result of the shortening of the inner nut caused by the deformation, the thread of the inner nut is applied against the inner flanks 5 of the screw.
The above stated effects of thread zones can be explained theoretically from the following considerations:
When the screw is tightened, there occurs, in zone B, a parallel displacement of the part of the conical additional element, determined by the generatrices a, b, in the radial direction, towards the axis of the screw. In the zone C which is determined by the generator a, c ', there is a curvature of all the jaws of the additional body, towards the axis of the screw. These elements of the jaws curving in zone C, the inner nut which is wedged in zone B is shortened.
As a result, in the third zone C, the thread of the nut is partially applied against the inner flanks of the. screw, and that zone D, as a result of the shortening of the inner nut due to deformation, the inner nut comes to rest against the inner sides of the screw.
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In this way, the harmful play between the threads in zone D is eliminated, simply by bending the jaws in zone 0. For this purpose, a minimal deformation of the material in the curved parts of the jaws is sufficient, and as a result of low force, to tighten the outer nut with the wrench.
As this important phenomenon, on the other hand, occurs not only by choosing the dimensions in an appropriate way, but also by maintaining them in the correct way during manufacture, which cannot however be relied on absolutely, it furthermore, in order to completely and reliably eliminate the play between the flanks carrying the screw thread in zone D, it is appropriate to choose in an appropriate manner the smallest section q10 (fig. 21) of the jaws in zone C or at the passage of this zone in zone B.
In fig. 21, areas B, C, D have been shown on a larger scale. In zone B, the thread of the internal nut is applied on both sides of the screw, in zone C, the thread of the internal nut is only partially applied to the screw by the supporting sides, and by against it is applied completely in zone D. The figure shows a longitudinal section in which the edge of the thread a 'is placed in front of the point a which is at the intersection, with the plane of the drawing, of the following circle which intersect the conical surfaces f1 and f2.
In space, the area of the smallest section q10 is given by the circle a and by the helix a ', if we do not take into account the indeterminate passage between two neighboring screw threads.
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The smallest total section q10 is chosen so that its compressive strength, in the direction parallel to the axis of the screw, is smaller than the tensile strength of the screw. It is good to choose it so that its compressive strength is lower than the shear strength of the screw thread of the two nuts, from section a, b, and in the direction of the free end of the screw. Regarding the total commercial height of the two nuts, there is an equality according to which the ratio of the smallest total section q10 to the section of the core of the screw is equal; u, 1 a, u ratio of the effective length of the screw thread start from section q10 towards the free end of the screw, to the total length of the screw threads under tension of the two nuts.
As further, for practical reasons, the smaller section q10 is located roughly in the middle of the total height of the two nuts, and since the compressive strength of the inner nut material is approximately equal to the tensile strength of the material of the screw, it is advantageous to choose this smaller section q10 indicated above, approximately equal to half the section of the core of the screw.
In order to make applicable to screw devices of all kinds the rules established in accordance with the invention, even with regard to the material of the screws which exists on the market, one must look for the relationships between the standard main dimensions of the usual substance of the screws. screws, and the strength conditions indicated above.
From theoretical considerations which are also reinforced by research, it has been established that in order to fulfill the conditions for obtaining the greatest safety of the locking device, for a given common substance used to manufacture the screws, it is necessary to fulfill the following conditions:
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Referring to figure 1 are: d = the nominal diameter of the screw thread dl the smallest diameter of the bearing surface f3 d2 Il "large Il" "" "" h the axial height of the cone d ' support Thread "" of the outer nut H2 "" of the rigid annular part of the inner nut H3 "" of the additional part of the inner nut The following conditions must be fulfilled:
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>
The screw locking device according to the above-described construction method has the further practical advantage that the total height of the two nuts, when these are tightened, is approximately equal to the height of one. normal bearing nut or at most at the height of a normal crown nut with key.
The locking device, established according to the construction rules indicated, has the great advantage, moreover, that by simply tightening the outer nut with a wrench, the inner nut is tightened at the same time until it is applied on the object to be screwed, so that in many cases,
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in practice, it is no longer necessary to tighten the inner nut separately, which is of great practical importance, in particular when, as a result of wear, the screws have to be tightened quite often. This is why it is also sufficient in certain cases to give the inner nut a simplified shape, having simply a round tip, and not comprising any pa.ns for the key, as has been shown, in the embodiments. Figures 12 to 15.
For this purpose, the dimensions are chosen so that the moment of friction between the bearing surfaces of the two nuts is considerably greater than the moment of friction against the inner nut and the screw, so that the difference between these two moments again gives a resulting moment sufficient to overcome the friction between the inner nut and the surface of the object to be screwed, and that there is moreover sufficient excess to allow the tightening of the screwed object at will.
This condition can, in many cases, in practice, also have the good effect that by simply tightening the outer nut it cannot exert too great a tension in the screw. The bearing surfaces ertre the two nuts here exert at the same time the action of a safety friction clutch which prevents transmitting to the inner nut a moment greater than what is desired.
The invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, for the outer and inner nuts, and in particular to the embodiments of the additional body and of the recess of the outer nut. It is essential that both the thread of the inner nut and the thread of the outer nut engage the. screws, and that the inner and outer nuts are fitted with any device that
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when the locking system is tightened by means of the key, causes, as a result of the deformations occurring in this system, a va.riation provided for. the advance of the thread ratios.
The choice of ratios and determined combinations (fine, medium or coarse) can always be obtained by variants of the cross sections and a variation of the main dimensions of the two nuts.
ABSTRACT
A - Locking device for screws, with several nuts, characterized in that it comprises two nuts fitting one into the other and whose threads correspond to the thread of the screw, the internal nut and the external nut comprising devices which, when the locking system is tightened, cause, as a result of the deformations which occur in this system, a variation planned in advance in the adaptation and correspondence of the threads, so to increase the safety and blocking of the system.
B - Particular embodiments in which: a) The cooperating devices of the outer nut and the inner nut are arranged in such a way, and have such dimensions, that when the locking system is tightened, the two nuts can be brought together, over part of the screwed length, of the inner sides of the screw, and over another part of this length, both of the inner sides and of the outer sides of this screw.
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