FR2557652A1 - Nut with automatic locking and its method of manufacture. - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un écrou à blocage automatique et son procédé de fabrication. The present invention relates to an automatic locking nut and its manufacturing process.
Plus précisément, l'invention concerne un tel écrou à blocage automatique qui présente un effet de blocage puissant et fiable même lorsque des forces sont appliquées de façon répétée, et un procédé de fabrication d'un tel écrou dont la face du siège est solidaire d'un siège annulaire courbe et élastique en saillie qui peut fléchir et dont le rôle est équivalent de celui d'une rondelle élastique, ce siège étant formé par utilisation d'une opération de forgeage à froid. More specifically, the invention relates to such an automatic locking nut which has a powerful and reliable locking effect even when forces are applied repeatedly, and to a method of manufacturing such a nut, the face of the seat of which is integral with 'A curved and elastic projecting annular seat which can bend and whose role is equivalent to that of an elastic washer, this seat being formed by using a cold forging operation.
Jusqu'à présent, lorsqu'un organe doit être serré à l'aide d'un écrou, une rondelle élastique est habituellement placée entre l'écrou et l'organe serré afin qu'ils soient bloqués, si bien que écrou ne peut pas se desserrer du fait de l'élasticité de la rondelle élastique. Until now, when an organ has to be tightened with a nut, an elastic washer is usually placed between the nut and the tightened organ so that they are locked, so that nut cannot loosen due to the elasticity of the spring washer.
Dans un tel procédé, la rondelle élastique utilisée doit être fabriquée séparément de l'écrou, si bien qu'elle présente l'inconvénient de devoir etre placée coaxialement à l'écrou chaque fois qu'un serrage doit être effectué. In such a method, the elastic washer used must be manufactured separately from the nut, so that it has the disadvantage of having to be placed coaxially with the nut each time a tightening must be carried out.
En conséquence, le coût unitaire de fabrication est élevé et l'utilisation n'est pas commode. Consequently, the unit cost of manufacture is high and the use is not convenient.
On a proposé de remédier à ces inconvénients par utilisation d'un écrou à blocage automatique dans lequel une bague d'une résine synthétique, par exemple de "Nylon", est introduite afin qu'elle soit solidaire de sa face circonférentielle interne. It has been proposed to remedy these drawbacks by using an automatic locking nut in which a ring of a synthetic resin, for example of "Nylon", is introduced so that it is integral with its internal circumferential face.
Bien que cet écrou soit de type à blocage automatique, il présente encore des défauts car son effet de blocage est fortement réduit lorsqu'on essaie de réutiliser une seconde fois un écrou qui a été retiré. Although this nut is of the automatic locking type, it still has defects because its locking effect is greatly reduced when an attempt is made to reuse a nut that has been removed a second time.
Cependant, avec un tel arrangement, des opérations complexes de fabrication sont nécessaires pour l'introduction de ce type de bague si bien que l'écrou réalisé est très coûteux. However, with such an arrangement, complex manufacturing operations are necessary for the introduction of this type of ring so that the nut produced is very expensive.
D'autre part, la bague de résine synthétique ne peut pas être introduite tant que la face circonférentielle interne de l'écrou n'a pas été taraudée à l'avance. On the other hand, the ring of synthetic resin cannot be introduced until the internal circumferential face of the nut has not been tapped in advance.
Dans ces conditions, il n'est pas possible de mettre en oeuvre des installations de production à grande vitesse permettant la réalisation d'un grand nombre d'écrous, si bien que le rendement de production est faible. Under these conditions, it is not possible to implement high-speed production installations allowing the production of a large number of nuts, so that the production yield is low.
La bague de résine synthétique considérée présente encore un autre défaut car elle ne peut pas être réutilisée étant donné qu'elle se déforme plastiquement après avoir été utilisée une fois et n'exerce pas une force de rétablissement. The synthetic resin ring under consideration has yet another defect since it cannot be reused since it deforms plastically after having been used once and does not exert a restoring force.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est une élévation en coupe verticale partielle de l'écrou A à blocage automatique selon l'invention
la figure 2 est une élévation en coupe verticale agrandie de l'écrou B à blocage automatique selon l'invention
la figure 3 est une coupe verticale partielle d'un écrou C de blocage automatique selon l'invention
la figure 4 est une coupe représentant le mécanisme de blocage automatique de l'écrou C ; et
les figures 5 à 13 sont des schémas illustrant la mise en oeuvre d'un procédé de fabrication d'un écrou à blocage automatique selon l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will be better understood on reading the description which will follow of exemplary embodiments and with reference to the appended drawings in which
Figure 1 is an elevation in partial vertical section of the nut A with automatic locking according to the invention
Figure 2 is an enlarged vertical sectional elevation of the self-locking nut B according to the invention
Figure 3 is a partial vertical section of an automatic locking nut C according to the invention
Figure 4 is a section showing the automatic locking mechanism of the nut C; and
Figures 5 to 13 are diagrams illustrating the implementation of a method of manufacturing an automatic locking nut according to the invention.
L'écrou à blocage automatique selon l'invention ne présente pas les inconvénients indiqués précédemment. The self-locking nut according to the invention does not have the drawbacks indicated above.
La figure 1 est une élévation en coupe verticale partielle agrandie d'un écrou A à blocage automatique selon l'invention, la référence 1 désignant un corps métallique de l'écrou. La référence 2 désigne une partie annulaire en saillie qui dépasse de façon continue du corps 1, à sa face supérieure. La référence 3 désigne le siège annulaire courbe en saillie formé par pliage de la partie annulaire 2, le siège annulaire exerçant une force élastique de rétablissement parallèlement à l'axe du corps 1. Figure 1 is an enlarged partial vertical sectional elevation of a self-locking nut A according to the invention, the reference 1 designating a metal body of the nut. The reference 2 designates a projecting annular part which projects continuously from the body 1, to its upper face. The reference 3 designates the projecting curved annular seat formed by folding the annular part 2, the annular seat exerting an elastic restoring force parallel to the axis of the body 1.
La référence 4 représente le taraudage formé dans le trou 5 du corps 1. Ce taraudage 4 est le cas échéant formé de façon continue dans le trou 5 du corps 1 jusqu'à la partie repliée 6 du siège annulaire 3. The reference 4 represents the thread formed in the hole 5 of the body 1. This thread 4 is optionally formed continuously in the hole 5 of the body 1 up to the folded part 6 of the annular seat 3.
La figure 2 est une coupe verticale agrandie de l'écrou B à blocage automatique, correspondant à un autre exemple de l'invention. Figure 2 is an enlarged vertical section of the nut B with automatic locking, corresponding to another example of the invention.
Cet écrou B à blocage automatique a une bague élastique 8 placée dans une cavité 7 et ayant une partie annulaire 2 en saillie qui dépasse de façon continue à la face supérieure du corps métallique 1 de l'écrou. This self-locking nut B has an elastic ring 8 placed in a cavity 7 and having a projecting annular part 2 which projects continuously beyond the upper face of the metal body 1 of the nut.
La bague élastique 8 a un diamètre interne pratiquement égal à celui du trou 5 et elle est formée d'un matériau différent de celui de l'écrou B.The elastic ring 8 has an internal diameter practically equal to that of the hole 5 and it is formed from a material different from that of the nut B.
La bague élastique 8 peut être formée de matériau métallique plus mou que le corps 1, par exemple d'aluminium ou d'alliage de cuivre ou analogue, ou de matériau résineux synthétique, utilisé dans des machines et ayant une élasticité modérée. The elastic ring 8 can be formed from a softer metallic material than the body 1, for example from aluminum or from copper alloy or the like, or from synthetic resinous material, used in machines and having a moderate elasticity.
La surface interne de la bague élastique 8 et de la partie 6 qui fléchit du siège annulaire 3 forme le taraudage 4. The internal surface of the elastic ring 8 and of the part 6 which flexes from the annular seat 3 forms the internal thread 4.
La figure 3 est une coupe verticale partielle d'un écrou à blocage automatique C selon un troisième exemple de l'invention ; la partie annulaire 3 en saillie est repliée plus loin vers l'intérieur, vers l'axe, que dans l'écrou B. Cet écrou donne un meilleur blocage automatique étant donné la déformation du taraudage 4 à la surface interne de la bague élastique 8 et de la partie 6 qui est fléchie. La déformation de la partie 6 vers l'axe du corps provoque une déformation du taraudage de la face interne de la bague 8 et de la partie 6 à la fois. Etant donné cette déformation, le taraudage 4 est comprimé en direction axiale et il est repoussé aussi vers la partie centrale C0mS2 indiqué sur la figure 4.En conséquence, le pas Pî du taraudage de la bague et de la partie 6 devient égal au pas PO du trou taraudé 5, le diamètre interne D de la partie de blocage devenant aussi plus petit que celui du corps. Figure 3 is a partial vertical section of an automatic locking nut C according to a third example of the invention; the annular projecting part 3 is folded further inwards, towards the axis, than in the nut B. This nut gives better automatic locking given the deformation of the tapping 4 on the internal surface of the elastic ring 8 and part 6 which is flexed. The deformation of the part 6 towards the axis of the body causes a deformation of the internal thread of the ring 8 and of the part 6 at the same time. Given this deformation, the tapping 4 is compressed in the axial direction and it is also pushed back towards the central part C0mS2 indicated in FIG. 4. Consequently, the pitch Pî of the tapping of the ring and of the part 6 becomes equal to the pitch PO of the tapped hole 5, the internal diameter D of the blocking part also becoming smaller than that of the body.
Lorsque l'écrou à blocage automatique réalisé comme décrit précédemment est monté sur un boulon ou une vis 9 et lorsqu'il est serré la partie déformée du taraudage 4 se déforme élastiquement et est prête à reprendre sa forme d'origine en créant une force de frottement entre le taraudage et le filetage de la vis 9, si bien que l'effet de blocage est important. When the self-locking nut produced as described above is mounted on a bolt or a screw 9 and when it is tightened, the deformed part of the internal thread 4 deforms elastically and is ready to resume its original shape by creating a force of friction between the internal thread and the thread of the screw 9, so that the blocking effect is significant.
La force élastique de. rétablissement de la partie 6 et de la bague élastique 8 n'est cependant pas élevée au point de réduire l'effet de blocage de l'écrou C sous l'action de forcesappliquéesde manière répétée. The elastic force of. recovery of the part 6 and of the elastic ring 8 is however not so high as to reduce the locking effect of the nut C under the action of forces applied repeatedly.
Comme indiqué précédemment, les écrous A,
B et C à blocage automatique selon l'invention, dans lesquels la partie repliée du siège annulaire est puissant et fiable et s'oppose au desserrage de l'écrou, présentent l'avantage de ne pas avoir un blocage qui diminue beaucoup grâce à la coopération de la force de la bague élastique et de la partie repliée, même sous l'action de forces répétées.As indicated above, the nuts A,
B and C with automatic locking according to the invention, in which the folded part of the annular seat is powerful and reliable and opposes the loosening of the nut, has the advantage of not having a blocking which greatly decreases thanks to the cooperation of the force of the elastic ring and the folded part, even under the action of repeated forces.
On considère maintenant un procédé de fabrication d'un tel écrou au cours de plusieurs étapes mises en oeuvre par forgeage à froid. Le procédé comprend essentiellement trois étapes de forgeage à froid. We now consider a method of manufacturing such a nut during several stages implemented by cold forging. The process essentially comprises three stages of cold forging.
Selon ce procédé, un matériau de transition est transmis par un mécanisme formant mandrin à l'avant d'un empilement de plusieurs matrices destinées à être utilisées pour l'usinage grossier à fin, l'écrou étant déplacé dans les matrices par un poinçon, pendant l'avance d'un piston avec travail de la matière à chaque fois, si bien que la matière se déforme plastiquement et prend rogressiveen= une forme très proche de celle de l'écrou à blocage atcatique. According to this process, a transition material is transmitted by a mechanism forming a mandrel at the front of a stack of several dies intended to be used for rough end machining, the nut being moved in the dies by a punch, during the advance of a piston with work of the material each time, so that the material deforms plastically and takes rogressiveen = a shape very close to that of the nut with atcatic blocking.
D'abord, le lopin 10 du matériau représenté sur la figure 5 est réalisé par découpe d'un tronçon de longueur déterminée d'une barre, transmise par l'orifice d'introduction du matériau, disposé dans la machine (non représentée sur la figure). First, the piece 10 of the material shown in FIG. 5 is produced by cutting a section of determined length from a bar, transmitted by the material introduction orifice, placed in the machine (not shown in the figure).
Le lopin 10 est transmis à l'avant de premières matrices il représentées sur la figure 6, par un mécanisme de serrage (non représenté) et il est chassé dans les matrices 11 lors de l'avance du poinçon 12 placé en face des matrices 11. The piece 10 is transmitted to the front of the first dies it represented in FIG. 6, by a clamping mechanism (not shown) and it is driven into the dies 11 during the advance of the punch 12 placed opposite the dies 11 .
Dans cette opération de forgeage préalable, le lopin 10 est forgé afin qu'il ait une épaisseur déterminée et un diamètre déterminé et il est alors extrudé depuis l'intérieur des matrices 11 lors de l'avance d'un poinçon éjecteur 13 placé dans les matrices 11, avec retour du poinçon 12 vers la position d'origine. In this prior forging operation, the piece 10 is forged so that it has a determined thickness and a determined diameter and it is then extruded from inside the dies 11 when advancing an ejector punch 13 placed in the dies 11, with return of the punch 12 to the original position.
L'aspect extérieur et en coupe du lopin 10 ainsi obtenu après cette opération est représenté sur la figure 7. The external and sectional appearance of the piece 10 thus obtained after this operation is shown in FIG. 7.
Le lopin extrudé 10 est serré de manière analogue par le mécanisme et, après avoir été retourné de 1800, il est placé à l'avant de nouvelles matrices 14 représen tées sur la figure 8, et il est chassé dans celle-ci par un poinçon 16 de manière que la face supérieure 15 soit tournée vers les matrices 14, un trou concave 19 étant alors formé dans la face 18 du siège du lopin 10. The extruded piece 10 is similarly tightened by the mechanism and, after having been turned over from 1800, it is placed at the front of new dies 14 shown in FIG. 8, and it is driven into it by a punch 16 so that the upper face 15 faces the dies 14, a concave hole 19 then being formed in the face 18 of the seat of the piece 10.
Une face circonférentielle hexagonale 8 est formée simultanément dans le lopin 10. Sur la face 18 du siège et un peu vers l'intérieur de la face hexagonale précitée, une nervure annulaire 20 est formée afin qu'elle dépasse autour du trou 19. A hexagonal circumferential face 8 is formed simultaneously in the piece 10. On the face 18 of the seat and a little towards the inside of the above-mentioned hexagonal face, an annular rib 20 is formed so that it protrudes around the hole 19.
L'aspect extérieur et la coupe du lopin 10 obtenu au cours de cette étape sont représentés sur la figure 9. The external appearance and the section of the piece 10 obtained during this step are represented in FIG. 9.
Après cette première opération de forgeage, la bague 8 qui est formée d'un matériau différent de celui de l'écrou peut le cas échéant être placé de façon continue contre la nervure annulaire 20, autour du trou 13. Dans ce cas, l'écrou obtenu est du type B ou C (voir figure 10). After this first forging operation, the ring 8 which is formed from a material different from that of the nut can optionally be placed continuously against the annular rib 20, around the hole 13. In this case, the nut obtained is of type B or C (see Figure 10).
Le lopin 10 chassé dans les matrices 14 par un poinçon éjecteur 21 est transféré à l'avant de nouvelles matrices 22 mettant en oeuvre une nouvelle opération de forgeage représentée sur la figure 10, sous la commande du mécanisme de serrage. La matière du lopin 10 est chassée dans les matrices 22 par le poinçon 23, la face supérieure 15 étant tournée vers les matrices 22. Le poinçon 23 comporte un dispositif de perçage 24 de la partie centrale, alors qu'un poinçon cylindrique 25 de déformation est monté sous forme d'un manchon autour du poinçon 24. The piece 10 driven into the dies 14 by an ejector punch 21 is transferred to the front of new dies 22 implementing a new forging operation shown in FIG. 10, under the control of the clamping mechanism. The material of the piece 10 is driven into the dies 22 by the punch 23, the upper face 15 facing the dies 22. The punch 23 comprises a drilling device 24 in the central part, while a cylindrical punch 25 for deformation is mounted in the form of a sleeve around the punch 24.
Pendant cette seconde opération, les deux poinçons 24 et 25 se déplacent ensemble au moment du forgeage. During this second operation, the two punches 24 and 25 move together at the time of forging.
Le poinçon de perçage 24 perce la partie centrale du lopin 10 de la face 18 vers la face 15, en formant un trou 26 qui débouche (la référence 27 désigne un morceau de déchet provenant de la formation du trou poinçonné 26) et le poinçon 25 vient frapper la nervure annulaire 20 et replie sa partie externe en formant une lèvre 28 courbée vers l'intérieur. The drilling punch 24 pierces the central part of the piece 10 from the face 18 towards the face 15, forming a hole 26 which opens (the reference 27 designates a piece of waste coming from the formation of the punched hole 26) and the punch 25 comes to strike the annular rib 20 and folds its outer part forming a lip 28 curved inward.
Dans le cas de l'écrou C, la force de repli du siège doit être plus grande que dans le cas des autres écrous, lorsque le siège annulaire courbe est réalisé. In the case of nut C, the folding force of the seat must be greater than in the case of other nuts, when the curved annular seat is produced.
L'aspect extérieur et la coupe du lopin 10 obtenu après cette seconde opération de forgeage sont représentés sur la figure 12. The external appearance and the section of the piece 10 obtained after this second forging operation are shown in FIG. 12.
Ensuite, le taraudage 30 est formé dans le trou 26, le cas échéant, depuis l'extrémité supérieure de l'écrou jusqu a la partie 31 de la nervure annulaire 20, si bien que la fabrication de l'écrou A, B ou C, comme représenté sur la figure 13, est terminée. Then, the thread 30 is formed in the hole 26, if necessary, from the upper end of the nut to the part 31 of the annular rib 20, so that the manufacture of the nut A, B or C , as shown in Figure 13, is complete.
Comme l'indique la description qui précède, selon l'invention, un siège annulaire courbe en saillie est formé en étant solidaire du corps au moment du moulage du matériau de l'écrou, par formation de la nervure annulaire sur la face du siège au moment où le matériau est chassé dans les matrices et un trou est percé ensuite dans la partie centrale du matériau de l'écrou par un poinçon de perçage alors que la partie externe de la nervure annulaire est repliée vers l'intérieur, coaxialement au poinçon de perçage, si bien que la fabrication en grande série et à faible prix d'un très grand nombre d'écrous, dans une installation de fabrication à grande vitesse est possible grâce à cette utilisation d'une machine de fabrication en plusieurs étapes, bien que le nombre d'opérations d'usinage du procédé selon l'invention soit plus élevé que celui des procédés classiques. As indicated in the foregoing description, according to the invention, a projecting curved annular seat is formed by being integral with the body when the nut material is molded, by formation of the annular rib on the face of the seat at the when the material is driven into the dies and a hole is then drilled in the central part of the material of the nut by a drilling punch while the external part of the annular rib is folded inwards, coaxially with the punch drilling, so that mass production at a low cost of a very large number of nuts in a high speed manufacturing facility is possible thanks to this use of a multi-stage manufacturing machine, although the number of machining operations of the process according to the invention is higher than that of conventional processes.
En outre, il faut noter que le siège annulaire courbe en saillie qui est solidaire du corps, parallèlement à l'axe de l'écrou, est moulé afin qu'il puisse fléchir élastiquement si bien qu'il a un rôle équivalant à celui d'une rondelle élastique. In addition, it should be noted that the projecting curved annular seat which is integral with the body, parallel to the axis of the nut, is molded so that it can flex elastically so that it has a role equivalent to that of '' an elastic washer.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the devices and methods which have just been described only by way of nonlimiting examples without departing from the scope of the invention.
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