FR2968368A1 - Piece de fixation indicatrice de charge - Google Patents

Abstract

Une pièce de fixation (21) indicatrice de charge comprend à une première extrémité (22) de son corps une portion filetée destinée à recevoir un écrou (31). La pièce de fixation (21) comporte un alésage (22) s'étendant dans la pièce de fixation depuis ladite une extrémité, un tube annulaire (24) s'étendant dans l'alésage coaxialement à la portion filetée et avec son extrémité interne à une première position axiale (29) au sein de l'alésage et maintenu contre un mouvement supplémentaire vers l'intérieur de l'alésage, et une tige (23) s'étendant dans l'alésage à l'intérieur du tube annulaire (24) et ancrée à la pièce de fixation à une seconde position axiale (28) au sein de l'alésage. La seconde position axiale (28) est plus éloignée de ladite une extrémité du corps de la pièce de fixation que la première position axiale (29). Un élément rotatif (25) est rotatif autour de la tige (23).

Description

e 4 2968368 PIECE DE FIXATION INDICATRICE DE CHARGE

La présente invention concerne un dispositif et un procédé pour indiquer la charge dans une pièce de fixation.

Un procédé connu depuis longtemps pour mesurer la charge dans des pièces de fixation implique la formation d'un trou au centre de la pièce de fixation, la mise en place d'une tige de jauge dans le trou et l'ancrage de la tige au fond du trou. Le procédé est montré sur la figure 1, et est également divulgué dans le brevet US n° 4 525 114. On peut voir qu'un mouvement de la tige centrale non contrainte engendre un serrage d'une rondelle rotative lorsqu'un mouvement donné de la tige s'est produit. Le point auquel le serrage de la rondelle se produit indique qu'un effort prédéfini s'est produit dans le corps de la pièce de fixation et que la charge correcte dans la pièce de fixation a été atteinte. Dans ce cas, l'espacement initial de la rondelle est fixé de façon très précise pendant la fabrication de sorte que la rondelle est serrée par la tige centrale lorsque la charge correcte est appliquée à la pièce de fixation. Le processus de serrage est donc interrompu lorsque la rondelle ne peut plus tourner. On vérifie habituellement si la rondelle peut tourner par simple pression du doigt. Toutefois, ce système repose sur un placement de l'écrou dans la position correcte (la position « correcte » étant celle supposée lorsqu'on calcule quel allongement absolu correspond à quel effort) relativement à l'extrémité de la pièce de fixation. La raison en est que pour connaître avec exactitude l'effort, et donc la charge dans la pièce de fixation, il est nécessaire de connaître avec précision la longueur de la portion de la pièce de fixation sous effort. Une erreur sera introduite dans le système si l'écrou n'est pas dans la position correcte car cela change la longueur sous effort de la pièce de fixation. Cela provient du fait que la longueur mesurée du boulon sous effort est la distance entre le point de fixation de la tige au fond du trou et la position de l'écrou. Par conséquent, un écrou proche de l'extrémité de la pièce de fixation conduira à une longueur du boulon chargé et sous effort plus grande que si l'écrou était placé plus loin de l'extrémité de la pièce de fixation. Une variation de position de l'écrou pour un allongement mesuré donné conduira à des erreurs significatives lors de la mesure de l'effort et donc de la charge. En pratique, il est difficile de positionner avec précision et de façon fiable l'écrou de sorte que cela conduit à des erreurs importantes lors de la mesure de l'effort et de la charge. Un objet de l'invention est de proposer une pièce de fixation améliorée et un procédé amélioré pour indiquer la charge dans une pièce de fixation.

Selon l'invention, il est proposé une pièce de fixation qui comprend une portion filetée destinée à recevoir un écrou, la pièce de fixation comportant un alésage s'étendant dans la pièce de fixation depuis une extrémité, un tube annulaire s'étendant dans l'alésage coaxialement à la portion filetée et avec son extrémité interne à une première position axiale au sein de l'alésage et maintenue à l'encontre d'un mouvement supplémentaire vers l'intérieur de l'alésage, et une tige s'étendant dans l'alésage à l'intérieur du tube annulaire et ancrée à la pièce de fixation à une seconde position axiale au sein de l'alésage, la seconde position axiale étant plus éloignée de ladite extrémité du corps de la pièce de fixation que la première position axiale, la pièce de fixation comprenant en outre un élément rotatif qui est rotatif autour de la tige et est positionné axialement du côté intérieur d'une tête de la tige, l'élément rotatif étant pressé, du fait de la mise en prise axiale de la pièce de fixation avec l'extrémité interne du tube annulaire, contre l'intérieur de la tête de la tige pour empêcher une rotation de l'élément rotatif lorsque la tension dans la pièce de fixation dépasse une quantité donnée.

Le changement dans l'espacement entre l'extrémité du tube annulaire opposée à l'extrémité interne et l'extrémité de la tige opposée à l'extrémité ancrée à mesure que la pièce de fixation est chargée, empêche la rotation, partielle ou totale, de l'élément rotatif et donne ainsi une indication de la charge dans la pièce de fixation. Ce changement dans l'espacement n'est pas affecté par la position d'un écrou sur la portion filetée de la pièce de fixation. Pour faciliter le fonctionnement, le tube annulaire et la tige s'étendent de préférence vers l'extérieur jusqu'à des positions dans la région de ladite une extrémité du corps de la pièce de fixation. Le tube annulaire, de manière davantage préférée, fait saillie au-delà de ladite une extrémité du corps de la pièce de fixation. La tige peut également faire saillie au-delà de l'extrémité du corps de la pièce de fixation. Une autre possibilité est que le tube et la tige se terminent dans un évidement au sein de l'extrémité du corps de la pièce de fixation. L'extrémité interne du tube annulaire peut être fixée dans l'alésage de la pièce de fixation, bien que cela ne soit pas essentiel. A condition que le mouvement axial du tube annulaire dans l'alésage de la pièce de fixation soit limité, cette fixation n'est pas obligatoire, et dans des modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessous, le tube annulaire est rotatif dans l'alésage de la pièce de fixation. Bien que pour des raisons de simplicité, la tige soit de préférence fixée de manière immobile par son ancrage dans l'alésage de la pièce de fixation, cela n'est pas obligatoire à condition que la tige soit retenue axialement à son extrémité interne.

L'élément rotatif est de préférence une pièce séparée du tube annulaire et est de préférence rotatif par rapport à celui-ci. Cela peut être le cas même lorsque le tube annulaire est lui-même rotatif. Une autre possibilité est que l'élément rotatif et le tube annulaire soient formés d'une pièce. La portion filetée destinée à recevoir un écrou est de préférence au niveau de ladite une extrémité de la pièce de fixation. La pièce de fixation peut être un boulon comportant une tête à l'extrémité opposée à la portion d'extrémité filetée à laquelle on se réfère ci-dessus, mais il est également possible que la pièce de fixation ait des portions d'extrémité filetées aux deux extrémités, ou bien que la portion filetée s'étende sur toute la longueur de la pièce de fixation dans de tels cas, des écrous peuvent être prévus à chaque extrémité de la pièce de fixation. La pièce de fixation peut également avoir de nombreuses autres formes : comme on le comprendra, la portion filetée de la pièce de fixation peut être une portion en saillie d'un corps présentant l'une quelconque d'une grande variété de formes. De préférence, il existe un espace entre l'extérieur du tube annulaire et la paroi de l'alésage le long d'au moins une partie majeure de la longueur du tube. Cela facilite l'absence de résistance à un mouvement axial et rotatif relatif entre le corps de la pièce de fixation et le tube lorsque la pièce de fixation est chargée. L'alésage, qui peut être un alésage borgne, peut être de section variable suivant sa longueur. Dans des modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessous, l'alésage a une section circulaire relativement large à une extrémité externe et une section relativement étroite à une extrémité interne. La tige peut être de section circulaire. De préférence, la première position axiale est plus éloignée de ladite une extrémité du corps de la pièce de fixation que la portion filetée de la pièce de fixation. Pour tirer pleinement profit de l'invention, la première position axiale devrait être plus éloignée de ladite une extrémité que la mise en prise filetée d'un écrou sur la portion filetée de la pièce de fixation, ce qui est assuré par cette caractéristique. La pièce de fixation peut en outre comprendre un écrou monté sur la portion filetée de la pièce de fixation. De préférence, la première position axiale est plus éloignée de ladite une extrémité du corps de la pièce de fixation que les portions mises en prise par filetage de l'écrou et de la pièce de fixation. La pièce de fixation peut comprendre en outre un capuchon à placer par-dessus au moins une extrémité externe de la tige. Le capuchon peut également être configuré pour être placé par-dessus le tube annulaire. L'espacement entre la première position axiale et la seconde position axiale est de préférence compris entre 50 pour cent et 300 pour cent du diamètre de la pièce de fixation. De manière davantage préférée, l'espacement entre la première position axiale et la seconde position axiale est compris entre 80 pour cent et 250 pour cent du diamètre de la pièce de fixation. De manière encore davantage préférée, l'espacement entre la première position axiale et la seconde position axiale est compris entre 100 pour cent et 200 pour cent du diamètre de la pièce de fixation.

L'espacement entre la première position axiale et la seconde position axiale est de préférence supérieur à dix pour cent de la longueur axiale de la pièce de fixation. De manière davantage préférée, l'espacement est supérieur à vingt pour cent de la longueur axiale de la pièce de fixation. Dans des modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessous, l'espacement est de l'ordre de la moitié de la longueur axiale de la pièce de fixation. Selon l'invention, il est proposé un procédé pour indiquer la charge dans une pièce de fixation, le procédé comprenant les étapes consistant à : fournir une pièce de fixation qui comprend une portion filetée destinée à recevoir un écrou, la pièce de fixation comportant un alésage s'étendant dans la pièce de fixation depuis ladite une extrémité, un tube annulaire s'étendant dans l'alésage coaxialement à la portion filetée et avec son extrémité interne à une première position axiale au sein de l'alésage et maintenue à l'encontre d'un mouvement supplémentaire vers l'intérieur de l'alésage, et une tige s'étendant dans l'alésage à l'intérieur du tube annulaire et ancrée à la pièce de fixation à une seconde position axiale au sein de l'alésage, la seconde position axiale étant plus éloignée de ladite une extrémité du corps de la pièce de fixation que la première position axiale, la pièce de fixation comprenant un élément rotatif qui est rotatif autour de la tige et est positionné axialement du côté intérieur d'une tête de la tige, visser un écrou sur la portion filetée de la pièce de fixation pour générer une charge dans la pièce de fixation, l'extrémité du tube annulaire opposée à l'extrémité interne et l'extrémité de la tige opposée à l'extrémité ancrée étant déplacées l'une par rapport à l'autre à mesure que la pièce de fixation est chargée, pour presser l'élément rotatif contre l'intérieur de la tête de la tige pour empêcher une rotation de l'élément rotatif lorsque la tension dans la pièce de fixation dépasse une quantité donnée. Le procédé de l'invention peut être réalisé au moyen de l'une quelconque des pièces de fixation décrites ci-dessus. L'étape de fourniture d'une pièce de fixation peut être adaptée en conséquence. On notera que la pièce de fixation et le procédé de l'invention tels que décrits ici sont étroitement liés et donc que des particularités essentielles ou préférées de l'une peuvent, sauf indication contraire ou à moins que cela ne soit clairement inapproprié, être incorporées dans l'autre. Ainsi, des particularités décrites ci-dessus à propos de la pièce de fixation de l'invention peuvent être incorporées dans le procédé de l'invention et vice versa. A titre d'exemple, on décrit certains modes de réalisation de l'invention et certaines conceptions connues en référence aux dessins annexés, parmi lesquels : la figure 1 est une section longitudinale à travers un modèle de pièce de fixation existant avec une broche de jauge centrale qui indique une charge correcte lorsqu'une rondelle se bloque. La figure 2 est une section longitudinale d'un premier mode de réalisation de l'invention qui comporte un tube coaxial avec la broche de jauge.

La figure 3 est une section longitudinale d'une variation de l'invention qui est une version modifiée du premier mode de réalisation de l'invention. Un premier mode de réalisation de l'invention est montré sur la figure 2. Une pièce de fixation 21 vissée comporte une ouverture formée (alésage) à une extrémité 22 dans laquelle est ajustée une broche de jauge 23 et un tube coaxial 24. La broche de jauge est ancrée 28 au fond du trou, typiquement par un filetage de vis. Le tube 24 est ancré au fond d'une portion plus large de l'alésage au point 29 typiquement par un ajustement avec serrage ou un adhésif. Notons que le tube est dans un trou de débattement sur la plus grande partie de sa longueur, si bien qu'il est libre de se déplacer axialement par rapport à la pièce de fixation 21. Le tube fait légèrement saillie depuis l'extrémité de la pièce de fixation, formant une butée contre laquelle repose une rondelle 25. La rondelle 25 est maintenue en captive entre l'extrémité en saillie du tube 24 et une tête 26 de la broche de jauge 23. Lorsque la pièce de fixation est dans un état non chargé, la rondelle est libre de tourner dans un espace 27 fixé avec précision entre l'extrémité du tube 24 et la tête 26 de la broche 23. Lorsqu'une charge axiale est appliquée à la pièce de fixation par serrage de l'écrou 31 (l'écrou étant en appui contre un organe fixé par la pièce de fixation mais non montré sur les dessins), la tête 26 de la broche de jauge 23 est contrainte de se déplacer vers l'extrémité du tube 24, éliminant ainsi progressivement l'espace 27 dans lequel la rondelle 25 était à l'origine libre de tourner. A une certaine charge de conception prédéterminée, l'espace 27 disparaît totalement et la rondelle est serrée entre la tête 26 de la broche 23 et l'extrémité du tube 24. Lorsque la rondelle 25 est serrée, ce qui est typiquement détecté en vérifiant par pression du doigt si la rondelle peut tourner, la charge dans la pièce de fixation 21 est connue car l'effort est connu. Cela provient du fait que lorsque la rondelle se bloque, la longueur connue de la pièce de fixation entre le point d'ancrage de la broche de jauge et le point d'ancrage du tube s'est allongée d'une distance égale à l'espacement initial de la rondelle. Cela donne une mesure directe de l'effort dans la pièce de fixation et, donc, de la charge. Le fait que, à condition que la face chargée de l'écrou 31 ne dépasse pas le point d'ancrage du tube 29, la position de l'écrou sur la pièce de fixation n'affecte pas la précision du blocage de la rondelle et, donc, de la charge mesurée dans la pièce de fixation, constitue une caractéristique clé.

L'ensemble du mécanisme peut être protégé d'un endommagement par un capuchon 30 placé par-dessus la rondelle avec un joint 32 autour du tube 24. II faut noter que comme le montre la figure 3, une variation de ce mode de réalisation est possible, où la rondelle 25 et le tube 24 peuvent être formés en un seul composant et constituent un élément 60 rotatif montré sur la figure 3. L'élément 60 entier est alors efficacement serré entre le fond de la portion du trou 22 plus large et la tête 26 de la broche de jauge lorsque l'espace 61 est éliminé, ce qui se produit lorsque la charge correcte est atteinte dans la pièce de fixation. Une variation alternative du mode de réalisation de la figure 2 est celle dans laquelle les pièces sont telles que montrées sur la figure 2, mais le tube 24 n'est pas fixé dans la pièce de fixation 21 et est donc rotatif. La butée du tube à l'extrémité de la portion plus large de l'alésage limite le mouvement axial du tube 24 vers l'intérieur. Dans cet agencement, il est possible que le tube 24 ne tourne pas en utilisation normale mais la conception peut être simplifiée du fait que l'on n'a pas à fixer le tube 24 dans la pièce de fixation 21.

Lorsque dans la description précédente, des entiers ou éléments sont mentionnés qui possèdent des équivalents connus, évidents ou envisageables, alors ces équivalents sont incorporés ici comme s'ils étaient individuellement indiqués. Il faut faire référence aux revendications pour déterminer la vraie portée de la présente invention, qui devra être interprétée comme englobant tous ces équivalents. Le lecteur notera également que des entiers ou caractéristiques de l'invention qui sont décrits comme préférables, avantageux, commodes ou similaires sont facultatifs et ne limitent pas la portée des revendications indépendantes.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Pièce de fixation (21) comprenant une portion filetée destinée à recevoir un écrou (31), la pièce de fixation (21) comportant un alésage s'étendant dans la pièce de fixation (21) depuis une extrémité, un tube annulaire s'étendant dans l'alésage coaxialement à la portion filetée et avec son extrémité interne à une première position axiale au sein de l'alésage et maintenue à l'encontre d'un mouvement supplémentaire vers l'intérieur de l'alésage, et une tige (23) s'étendant dans l'alésage à l'intérieur du tube annulaire et ancrée à la pièce de fixation (21) à une seconde position axiale au sein de l'alésage, la seconde position axiale étant plus éloignée de ladite une extrémité du corps de la pièce de fixation que la première position axiale, la pièce de fixation comprenant un élément rotatif qui est rotatif autour de la tige (23) et est positionné axialement du côté intérieur d'une tête (26) de la tige (23), l'élément rotatif étant pressé, du fait de la mise en prise axiale de la pièce de fixation (21) avec l'extrémité interne du tube annulaire, contre l'intérieur de la tête (26) de la tige (23) pour empêcher une rotation de l'élément rotatif lorsque la tension dans la pièce de fixation (21) dépasse une quantité donnée.
2. 2. Pièce de fixation (21) selon la revendication 1, dans laquelle l'extrémité interne du tube annulaire est fixée dans l'alésage de la pièce de fixation.
3. 3. Pièce de fixation (21) selon la revendication 1, dans laquelle le tube annulaire est rotatif dans l'alésage de la pièce de fixation.
4. 4. Pièce de fixation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élément rotatif est une pièce séparée du tube annulaire et est rotatif par rapport à celui-ci.
5. 5. Pièce de fixation (21) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle l'élément rotatif et le tube annulaire sont formés d'une pièce.
6. 6. Pièce de fixation (21) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la portion filetée destinée à recevoir un écrou (31) se trouve à ladite une extrémité de la pièce de fixation (21).
7. 7. Pièce de fixation (21) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle il existe un espace entre l'extérieur du tube annulaire et la paroi de l'alésage le long d'au moins une partie majeure de la longueur du tube.
8. 8. Pièce de fixation (21) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la première position axiale est plus éloignée de ladite une extrémité du corps de la pièce de fixation que la portion filetée de la pièce de fixation (21).
9. 9. Pièce de fixation (21) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un écrou (31) monté sur la portion filetée de la pièce de fixation (21).
10. 10. Pièce de fixation (21) selon la revendication 9, dans laquelle la première position axiale est plus éloignée de ladite une extrémité du corps de la pièce de fixation que les portions mises en prise par filetage de l'écrou (31) et de la pièce de fixation (21).
11. 11. Pièce de fixation (21) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un capuchon (30) destiné à être placé par-dessus au moins une extrémité externe de la tige (23).
12. 12. Pièce de fixation (21) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'espacement entre la première position axiale et la seconde position axiale est supérieur à dix pour cent de la longueur axiale de la pièce de fixation (21).
13. 13. Procédé pour indiquer la charge dans une pièce de fixation (21), le procédé comprenant les étapes consistant à fournir une pièce de fixation (21) qui comprend une portion filetée destinée à recevoir un écrou (31), la pièce de fixation (21) comportant un alésage s'étendant dans la pièce de fixation (21) depuis ladite une extrémité, un tube annulaire s'étendant dans l'alésage coaxialement à la portion filetée et avec son extrémité interne à une première position axiale au sein de l'alésage et maintenue à l'encontre d'un mouvement supplémentaire vers l'intérieur de l'alésage, et une tige (23) s'étendant dans l'alésage à l'intérieur du tube annulaire et ancrée à la pièce de fixation (21) à une seconde position axiale au sein de l'alésage, la seconde position axiale étant plus éloignée de ladite une extrémité du corps de la pièce de fixation que la première position axiale, la pièce de fixation comprenant un élément rotatif qui est rotatif autour de la tige (23) et est positionné axialement du côté intérieur d'une tête (26) de la tige (23), visser un écrou (31) sur la portion filetée de la pièce de fixation (21) pour générer une charge dans la pièce de fixation (21), l'extrémité du tube annulaire opposée à l'extrémité interne et l'extrémité de la tige (23) opposée à l'extrémité ancrée étant déplacées l'une par rapport à l'autre à mesure que la pièce de fixation (21) est chargée, pour presser l'élément rotatif contre l'intérieur de la tête (26) de la tige (23) pour empêcher une rotation de l'élément rotatif lorsque la tension dans la pièce de fixation (21) dépasse une quantité donnée.
14. 14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel la pièce de fixation (21) est selon l'une quelconque des revendications 2 à 12.