**ATTENTION** debut du champ DESC peut contenir fin de CLMS **.
REVENDICATIONS
1. Dispositif d'accouplement de pièces mécaniques comprenant un élément de contact (3) tubulaire qui est disposé autour de l'une des pièces à accoupler (4), une bague de conversion de force (2) qui coopère avec la surface extérieure de l'élément de contact pour produire un effort de serrage, et un élément d'application de force (1) qui est déplaçable linéairement pour agir par l'intermédiaire de la bague de conversion sur l'élément de contact de façon qu'il vienne serrer la pièce à accoupler (4), ledit dispositif étant caractérisé en ce que la bague de conversion de force (2) porte une surface de contact inclinée qui coopère avec une surface de même inclinaison de l'élément de contact (3),
ce dernier étant fendu longitudinalement pour pouvoir se resserrer autour d'une partie de la pièce à accoupler (4) lorsque la bague de conversion (2) est poussée linéairement par l'élément d'application de force (1).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section longitudinale de la paroi de l'élément de contact (3) est dimensionnée comme une poutre rigide pour transformer la force qui est exercée localement par la bague de conversion (2) aprés un mouvement linéaire relatif, en une pression de contact uniformément répartie sur la surface concernée de la pièce, de façon à créer une force de rétention prédéterminée.
3. Dispositif selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que la bague de conversion de force (2) est en contact avec l'élément d'application de force (1) par une surface oblique inclinée dans un sens ou dans l'autre par rapport à la direction du mouvement linéaire de l'élément d'application (1), ce dernier comportant une surface de même inclinaison pour produire un effet de centrage de la bague de conversion.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'inclinaison des surfaces complémentaires de contact de la bague de conversion (2) et de l'élément d'application de force (1) est supérieure à 45 par rapport à l'axe longitudinal de la pièce à accoupler (4).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'extrémité de l'élément de contact (3) la plus éloignée de l'élément d'application de force (1) est munie d'une partie amovible (5) qui forme une surface principalement convexe à l'opposé de la pièce à accoupler (4) pour coopérer avec une surface oblique d'une autre pièce sur laquelle l'élément d'application (I) est fixé, la partie amovible (5) assurant l'étanchéité entre ladite surface inclinée et la surface adjacente de la pièce à accoupler lorsque l'élément de contact est déplacé axialement par le mouvement linéaire de l'élément d'application de force.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie amovible (5) est en une matière souple qui est comprimée entre la surface inclinée de la pièce fixe (6) et la surface adjacente de la pièce à accoupler (4).
7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la surface de la partie amovible (5) qui vient en contact avec la pièce à accoupler (4) est divisée en au moins deux surfaces de contact séparées par une gorge transversale par rapport au mouvement axial.
La présente invention concerne les dispositifs d'accouplement de deux ou plusieurs éléments mécaniques de section pleine, semi-pleine ou creuse, tels que des barres, des arbres, des tubes, des fils, etc.
On connaît un certain nombre de dispositifs permettant d'accoupler deux éléments mécaniques, soit par une liaison permanente, comme dans le cas d'une soudure, soit par une liaison temporaire.
C'est notamment le cas des différents systèmes de raccord de tubes, d'accouplement d'essieux, de fixation de fils ou de câbles, etc.
L'inconvénient évident d'une liaison permanente est le fait que les éléments ne peuvent être démontés sans détérioration si le besoin s'en fait sentir. Cependant, les dispositifs d'accouplement connus ont également l'inconvénient de produire une déformation plastique et/ou mécanique plus ou moins importante des pièces fixées. Cette déformation amoindrit la résistance dujoint aux vibrations et à la pression et limite le nombre de montages et de démontages que l'on peut effectuer avec le même dispositif d'accouplement en conservant les propriétés du joint.
La présente invention a pour objet un développement d'un accouplement sans déformation du type décrit dans le brevet suédois
No 7201350-1 (numéro de publication 372607). Dans ce brevet, le dispositif d'accouplement comprend une bague élastique tronconique qui est déformée autour d'un élément tubulaire pour exercer un effet de serrage sur sa surface périphérique. Cette bague élastique convertit une force axiale en une force de serrage radial qui est transmise par l'élément tubulaire à l'un des éléments à fixer. Elle constitue l'élément principal du dispositif d'accouplement dont le principe même est de transformer une force de serrage axial en une force de serrage radial appliquée à la périphérie de l'élément tubulaire.
Il serait souhaitable de remplacer la bague élastique par un système de conversion de force plus simple et moins coûteux, ce qui aurait en outre l'avantage d'éliminer les risques de rupture de la bague élastique, notamment en cas de trempe défectueuse de l'acier.
Le brevet américain No 2640716 illustre un système de conversion comprenant deux éléments tubulaires emboîtés, dont l'un comporte une surface conique extérieure et l'autre une surface conique intérieure, les deux surfaces coniques coopérant à la manière d'une came pour transformer une force axiale en une force de serrage radial d'une pièce contenue dans l'élément tubulaire intérieur. Il est évident que le serrage de l'élément tubulaire intérieur tend à marquer et à déformer plastiquement la pièce, ce qui empêche un démontage ultérieur, d'autant plus que les surfaces coniques des deux éléments tubulaires tendent à rester coincées l'une dans l'autre.
La présente invention a donc pour objet un type de mécanisme de conversion de force capable de résoudre les problèmes des solutions de l'art antérieur. Le dispositif d'accouplement selon l'invention est défini par la revendication 1.
Les dessins annexés illustrent à titre d'exemples non limitatifs plusieurs modes de réalisation de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est un schéma des relations qui existent entre le coefficient de frottement et la force appliquée pour des propriétés de rétention équivalentes.
La fig. 2a représente une première forme du dispositif d'accouplement de la présente invention avant son serrage.
La fig. 2b représente le dispositif de la fig. 2a en cours de serrage.
La fig. 2c représente le dispositif de la fig. 2a en fin de serrage.
La fig. 3 se compose de deux graphiques qui illustrent l'influence de diverses relations angulaires sur la conversion des forces.
La fig. 4 représente une variante du système de conversion de force.
La fig. 5 représente une autre variante du système de conversion de force.
La fig. 1 illustre la relation qui existe entre le coefficient de frottement et la force appliquée pour obtenir certaines propriétés de rétention. Ainsi, pour un coefficient de frottement voisin de l'unité (ce qui correspond en pratique à une adhésion mécanique des pièces en contact), il suffit d'une force relativement faible pour empêcher le glissement. En augmentant la surface de contact et la force appliquée de façon à maintenir une même pression de serrage, il est possible d'obtenir les mêmes propriétés de rétention avec un coefficient de frottement inférieur à 0,2. Dans ce cas, la force totale appliquée est nécessairement beaucoup plus grande, comme indiqué schématiquement par la ligne verticale de la fig. 1.
Le dispositif de l'invention, qui utilise des forces de frottement créées entre les éléments à assembler, est fondé sur le fait qu'une force de rétention suffisante peut être obtenue, même avec un faible coefficient de frottement, en exerçant un effort de serrage de l'intensité voulue.
Cette condition est réalisée au moyen d'un mécanisme de
conversion de force qui transforme le mouvement linéaire d'un élément en une force de serrage radial. L'élément de serrage axial 1 peut être un écrou monté de manière à pousser une bague de conversion 2 qui coopère avec un manchon de serrage 3 de façon à appliquer ce dernier autour de la pièce à maintenir 4. Le manchon de serrage 3 doit avoir une section longitudinale relativement allongée qui se comporte comme une poutre rigide répartissant uniformément la pression de contact.
Dans le mode de réalisation des fig. 2a à 2c, la bague de conversion 2 est une pièce indéformable présentant deux surfaces de contact avec l'écrou 1 et le manchon 3. La première surface de contact, sensiblement plane et radiale, coopère avec une surface correspondante de l'écrou 1. La seconde surface de contact de la bague 2 est conique et fait un angle relativement petit avec l'axe longitudinal de l'ensemble. Elle coopère avec une surface conique complémentaire qui est formée à l'extérieur du manchon 3.
On voit que le manchon 3 comporte un nez rapporté 5 en matière souple jouant le rôle d'un joint d'étanchéité. En variante, ce nez peut être formé directement sur le manchon 3.
La surface cylindrique de serrage du manchon 3 peut avantageusement être striée, comme illustré sur les figures, pour augmenter la pression de serrage. Dans certaines applications, ces striures ne sont pas nécessaires.
Lorsqu'on visse l'écrou 1 sur une pièce 6, son mouvement axial est transformé par la bague de conversion 2 en un effort de serrage radial du manchon 3. Comme indiqué précédemment, la section longitudinale du manchon 3 est calculée à la manière d'une poutre rigide pour assurer une distribution uniforme de la pression de serrage sur une grande surface de la pièce à fixer 4 (voir fig. 1).
Les graphiques de la fig. 3 montrent que la configuration de la bague de conversion 2 permet de minimiser le couple de serrage de l'écrou 1 qui correspond à un effort de rétention donné.
Pour améliorer l'effet de serrage radial, le manchon 3 peut avantageusement être fendu longitudinalement.
Le nez rapporté 5 est utilisé lorsqu'une étanchéité est nécessaire en plus de l'effet normal de rétention, comme dans le cas d'un raccord de tuyauterie. La partie supérieure convexe du nez 5 coopère avec une surface conique de la pièce de fixation 6 sur laquelle l'écrou I se visse. Pour obtenir un joint étanche, on peut jouer sur les propriétés d'élasticité et de compressibilité du nez 5.
On peut améliorer le guidage radial de la bague de conversion 2 par rapport à l'élément de serrage (écrou) 1 en donnant une certaine inclinaison à leurs surfaces de contact mutuel. Ainsi, dans les exemples des fig. 4 et 5, les surfaces de contact en question ont des inclinaisons complémentaires (de préférence supérieures à 45") par rapport à l'axe de la pièce 4. Avec ces configurations, le couple de serrage nécessaire est relativement faible et le guidage radial de la bague 2 est considérablement amélioré.
En ce qui concerne le contact du nez d'étanchéité 5 sur la pièce 4, on peut avantageusement utiliser une configuration comportant des surfaces convexes, concaves ou planes séparées par au moins une rainure circonférentielle.
En conclusion, la bague de conversion de force 2 est l'élément essentiel du dispositif de l'invention qui le différencie des modes de réalisation connus comportant deux éléments tubulaires emboîtés.
La présence de la bague 2 permet d'obtenir un effort de serrage relativement grand sur une zone annulaire étroite dans le sens longitudinal. D'un point de vue mécanique, ce système est équivalent à celui qui utilise une bague élastique déformable sous l'effet de la translation axiale d'un élément de serrage.
** ATTENTION ** start of the DESC field may contain end of CLMS **.
CLAIMS
1. Device for coupling mechanical parts comprising a tubular contact element (3) which is arranged around one of the parts to be coupled (4), a force conversion ring (2) which cooperates with the external surface of the contact element for producing a clamping force, and a force application element (1) which is linearly displaceable to act via the conversion ring on the contact element so that it comes tightening the part to be coupled (4), said device being characterized in that the force conversion ring (2) carries an inclined contact surface which cooperates with a surface of the same inclination of the contact element (3),
the latter being split longitudinally to be able to tighten around a part of the part to be coupled (4) when the conversion ring (2) is pushed linearly by the force application element (1).
2. Device according to claim 1, characterized in that the longitudinal section of the wall of the contact element (3) is dimensioned like a rigid beam to transform the force which is exerted locally by the conversion ring (2) after a relative linear movement, in a contact pressure uniformly distributed over the relevant surface of the part, so as to create a predetermined retention force.
3. Device according to claim I or 2, characterized in that the force conversion ring (2) is in contact with the force application element (1) by an oblique surface inclined in one direction or in the other with respect to the direction of the linear movement of the application element (1), the latter having a surface of the same inclination to produce a centering effect of the conversion ring.
4. Device according to claim 3, characterized in that the inclination of the complementary contact surfaces of the conversion ring (2) and of the force application element (1) is greater than 45 relative to the longitudinal axis of the part to be coupled (4).
5. Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the end of the contact element (3) furthest from the force application element (1) is provided with a removable part (5) which forms a mainly convex surface opposite the part to be coupled (4) to cooperate with an oblique surface of another part on which the application element (I) is fixed, the part removable (5) sealing between said inclined surface and the adjacent surface of the part to be coupled when the contact element is moved axially by the linear movement of the force application element.
6. Device according to claim 5, characterized in that the removable part (5) is made of a flexible material which is compressed between the inclined surface of the fixed part (6) and the adjacent surface of the part to be coupled (4).
7. Device according to claim 5 or 6, characterized in that the surface of the removable part (5) which comes into contact with the part to be coupled (4) is divided into at least two contact surfaces separated by a transverse groove by relative to axial movement.
The present invention relates to devices for coupling two or more mechanical elements of solid, semi-solid or hollow section, such as bars, shafts, tubes, wires, etc.
A number of devices are known for coupling two mechanical elements, either by a permanent connection, as in the case of a weld, or by a temporary connection.
This is particularly the case for the various systems of tube connection, axle coupling, fixing of wires or cables, etc.
The obvious disadvantage of a permanent connection is the fact that the elements cannot be disassembled without deterioration if the need arises. However, known coupling devices also have the drawback of producing a more or less significant plastic and / or mechanical deformation of the fixed parts. This deformation reduces the resistance of the joint to vibration and pressure and limits the number of assemblies and disassemblies which can be carried out with the same coupling device while retaining the properties of the joint.
The subject of the present invention is the development of a coupling without deformation of the type described in the Swedish patent.
No 7201350-1 (publication number 372607). In this patent, the coupling device comprises a frustoconical elastic ring which is deformed around a tubular element to exert a clamping effect on its peripheral surface. This elastic ring converts an axial force into a radial clamping force which is transmitted by the tubular element to one of the elements to be fixed. It constitutes the main element of the coupling device, the very principle of which is to transform an axial clamping force into a radial clamping force applied to the periphery of the tubular element.
It would be desirable to replace the elastic ring with a simpler and less expensive force conversion system, which would also have the advantage of eliminating the risks of rupture of the elastic ring, in particular in the event of defective hardening of the steel.
U.S. Patent No. 2,640,716 illustrates a conversion system comprising two nested tubular elements, one of which has an outer conical surface and the other an inner conical surface, the two conical surfaces cooperating in the manner of a cam to transform a force. axial in a radial clamping force of a part contained in the inner tubular element. It is obvious that the tightening of the inner tubular element tends to mark and plastically deform the part, which prevents subsequent disassembly, all the more since the conical surfaces of the two tubular elements tend to get stuck one in the 'other.
The present invention therefore relates to a type of force conversion mechanism capable of solving the problems of the solutions of the prior art. The coupling device according to the invention is defined by claim 1.
The accompanying drawings illustrate by way of nonlimiting examples several embodiments of the subject of the invention.
Fig. 1 is a diagram of the relationships which exist between the coefficient of friction and the force applied for equivalent retention properties.
Fig. 2a shows a first form of the coupling device of the present invention before it is tightened.
Fig. 2b shows the device of FIG. 2a during tightening.
Fig. 2c shows the device of FIG. 2a at the end of tightening.
Fig. 3 consists of two graphs which illustrate the influence of various angular relationships on the conversion of forces.
Fig. 4 shows a variant of the force conversion system.
Fig. 5 shows another variant of the force conversion system.
Fig. 1 illustrates the relationship which exists between the coefficient of friction and the force applied to obtain certain retention properties. Thus, for a coefficient of friction close to unity (which corresponds in practice to a mechanical adhesion of the parts in contact), it suffices for a relatively weak force to prevent sliding. By increasing the contact surface and the force applied so as to maintain the same clamping pressure, it is possible to obtain the same retention properties with a coefficient of friction less than 0.2. In this case, the total force applied is necessarily much greater, as indicated schematically by the vertical line in FIG. 1.
The device of the invention, which uses friction forces created between the elements to be assembled, is based on the fact that a sufficient retention force can be obtained, even with a low coefficient of friction, by exerting a clamping force of the desired intensity.
This condition is achieved by a mechanism of
force conversion which transforms the linear movement of an element into a radial clamping force. The axial clamping element 1 may be a nut mounted so as to push a conversion ring 2 which cooperates with a clamping sleeve 3 so as to apply the latter around the part to be held 4. The clamping sleeve 3 must have a relatively elongated longitudinal section which behaves like a rigid beam uniformly distributing the contact pressure.
In the embodiment of FIGS. 2a to 2c, the conversion ring 2 is a non-deformable part having two contact surfaces with the nut 1 and the sleeve 3. The first contact surface, substantially planar and radial, cooperates with a corresponding surface of the nut 1. The second contact surface of the ring 2 is conical and makes a relatively small angle with the longitudinal axis of the assembly. It cooperates with a complementary conical surface which is formed outside of the sleeve 3.
It can be seen that the sleeve 3 has an attached nose 5 made of flexible material playing the role of a seal. As a variant, this nose can be formed directly on the sleeve 3.
The cylindrical clamping surface of the sleeve 3 can advantageously be striated, as illustrated in the figures, to increase the clamping pressure. In certain applications, these striations are not necessary.
When the nut 1 is screwed onto a part 6, its axial movement is transformed by the conversion ring 2 into a radial tightening force on the sleeve 3. As indicated previously, the longitudinal section of the sleeve 3 is calculated in the manner d 'a rigid beam to ensure uniform distribution of the clamping pressure over a large area of the part to be fixed 4 (see fig. 1).
The graphs in fig. 3 show that the configuration of the conversion ring 2 makes it possible to minimize the tightening torque of the nut 1 which corresponds to a given retention force.
To improve the radial tightening effect, the sleeve 3 can advantageously be split longitudinally.
The attached nose 5 is used when a seal is required in addition to the normal retention effect, as in the case of a pipe fitting. The convex upper part of the nose 5 cooperates with a conical surface of the fixing piece 6 on which the nut I is screwed. To obtain a tight seal, one can play on the elasticity and compressibility properties of the nose 5.
The radial guidance of the conversion ring 2 can be improved with respect to the clamping element (nut) 1 by giving a certain inclination to their mutual contact surfaces. Thus, in the examples of FIGS. 4 and 5, the contact surfaces in question have complementary inclinations (preferably greater than 45 ") relative to the axis of the part 4. With these configurations, the required tightening torque is relatively low and the radial guidance of the ring 2 is considerably improved.
As regards the contact of the sealing nose 5 on the part 4, it is advantageously possible to use a configuration comprising convex, concave or planar surfaces separated by at least one circumferential groove.
In conclusion, the force conversion ring 2 is the essential element of the device of the invention which differentiates it from known embodiments comprising two nested tubular elements.
The presence of the ring 2 makes it possible to obtain a relatively large clamping force on a narrow annular zone in the longitudinal direction. From a mechanical point of view, this system is equivalent to that which uses an elastic ring deformable under the effect of the axial translation of a clamping element.