FR2992379A1 - Annular-shaped thin nut for use in e.g. pivot connector, has interior circumferential surface for carrying threaded net that extends around longitudinal axis and presents asymmetrical trapezoidal profile in cutting plane - Google Patents
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Abstract
Description
Ecrou mince perfectionné, notamment pour un organe de liaison, tel qu'une liaison rotule La présente invention concerne un écrou mince perfectionné, notamment pour un organe de liaison, tel qu'une liaison rotule, ou une liaison pivot.The present invention relates to an improved thin nut, in particular for a connecting member, such as a ball joint, or a pivot connection.
En particulier, l'invention concerne un écrou présentant une forme générale annulaire autour d'un axe longitudinal, délimitée par une surface circonférentielle extérieure et une surface circonférentielle intérieure. On appelle « rayon intérieur » la distance entre l'axe longitudinal et la surface circonférentielle intérieure, et « rayon extérieur » la distance entre l'axe longitudinal et la surface circonférentielle extérieure.In particular, the invention relates to a nut having a generally annular shape about a longitudinal axis, delimited by an outer circumferential surface and an inner circumferential surface. The "inner radius" is the distance between the longitudinal axis and the inner circumferential surface, and "outer radius" the distance between the longitudinal axis and the outer circumferential surface.
Habituellement, et comme cela sera le cas dans la présente description, un écrou est dit « mince » lorsque le rapport de son rayon intérieur sur son rayon extérieur est supérieur à 0,9. On connaît déjà, dans l'état de la technique, un écrou mince dont la surface circonférentielle intérieure est taraudée de manière à présenter un filet s'étendant hélicoïdalement autour de l'axe longitudinal. Un tel écrou mince est par exemple destiné à équiper un organe de liaison. Un tel organe de liaison, notamment une liaison rotule ou une liaison pivot, comporte de manière classique une bague extérieure, destinée à être reliée à un premier organe lié, et une bague intérieure, destinée à être reliée à un second organe lié.Usually, and as will be the case in the present description, a nut is said to be "thin" when the ratio of its inner radius to its outer radius is greater than 0.9. Already known in the state of the art, a thin nut whose inner circumferential surface is threaded so as to have a thread extending helically around the longitudinal axis. Such a thin nut is for example intended to equip a connecting member. Such a connecting member, in particular a ball joint or a pivot connection, conventionally comprises an outer ring, intended to be connected to a first bonded member, and an inner ring, intended to be connected to a second bonded member.
En particulier, le premier organe lié comporte une partie annulaire destinée à être agencée autour de la bague extérieure, et à être maintenue longitudinalement sur cette bague extérieure, d'une part par un épaulement circonférentiel ménagé à une première extrémité longitudinale de la bague extérieure, et d'autre part par l'écrou mince, vissé autour d'une partie filetée ménagée à une seconde extrémité longitudinale de la bague extérieure. Ainsi, l'écrou mince est susceptible de reprendre une charge longitudinale appliquée par le premier organe lié sur cet écrou. Un tel organe de liaison est par exemple utilisé dans l'industrie aéronautique, afin d'immobiliser en translation le premier organe lié par rapport au second organe lié, tout en permettant un mouvement relatif en rotation de ces premier et second organes liés. L'invention a notamment pour but d'augmenter la résistance d'un écrou mince équipant un organe de liaison, afin de lui permettre de supporter une charge longitudinale plus importante, et ou à présenter une durée de vie plus importante. A cet effet, l'invention a notamment pour objet un écrou mince, de forme générale annulaire autour d'un axe longitudinal présentant une surface circonférentielle extérieure et une surface circonférentielle intérieure taraudée portant un filet s'étendant hélicoïdalement autour de l'axe longitudinal, caractérisé en ce que le filet présente un profil trapézoïdal asymétrique dans un plan de coupe comportant l'axe longitudinal. Du fait de sa forme asymétrique, le filet trapézoïdal présente des premiers et seconds flancs présentant des inclinaisons différentes.In particular, the first connected member comprises an annular portion intended to be arranged around the outer ring, and to be held longitudinally on this outer ring, firstly by a circumferential shoulder formed at a first longitudinal end of the outer ring, and on the other hand by the thin nut, screwed around a threaded portion formed at a second longitudinal end of the outer ring. Thus, the thin nut is capable of taking up a longitudinal load applied by the first member bound to this nut. Such a connecting member is for example used in the aeronautical industry, to immobilize in translation the first member connected with respect to the second connected member, while allowing a relative rotational movement of these first and second members connected. The invention particularly aims to increase the strength of a thin nut fitted to a connecting member, to enable it to withstand a longer longitudinal load, and or to have a longer life. To this end, the invention particularly relates to a thin nut, generally annular in shape about a longitudinal axis having an outer circumferential surface and a tapered inner circumferential surface carrying a thread extending helically around the longitudinal axis, characterized in that the thread has an asymmetric trapezoidal profile in a cutting plane having the longitudinal axis. Because of its asymmetrical shape, the trapezoidal thread has first and second sides with different inclinations.
En particulier, l'un des flancs (qu'on appellera « premier flanc ») est moins incliné que l'autre (qu'on appellera « second flanc »), et forme une surface d'appui pour la charge longitudinale. En revanche, le second flanc, d'avantage incliné, forme une cale s'opposant à la charge longitudinale. Ainsi, cette forme trapézoïdale asymétrique permet de supporter une charge plus importante qu'une forme classique. Un écrou mince selon l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. - L'écrou mince présente un rayon intérieur défini par la distance entre l'axe longitudinal et la surface circonférentielle intérieure, et un rayon extérieur défini par la distance entre l'axe longitudinal et la surface circonférentielle extérieure, tels que le rapport du rayon intérieur sur le rayon extérieur est supérieur ou égal à 0,9. - Le filet trapézoïdal comporte des premier et second flancs inclinés, le premier flanc définissant un premier angle avec un plan transversal perpendiculaire à l'axe longitudinal, et le second flanc définissant un second angle avec ce plan transversal, différent du premier angle. - Le premier angle est compris entre 0 et 100, de préférence entre 5 et 8°, avantageusement égal à 6°. - Le second angle est compris entre 30 et 60°, de préférence entre 40 et 50°, avantageusement égal à 45°. - Le filet présente un pas compris entre un tiers et un quart de la longueur de l'écrou dans la direction de l'axe longitudinal. L'invention concerne également un organe de liaison, notamment une liaison pivot ou une liaison rotule, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un écrou mince tel que définit précédemment. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d'un organe de liaison selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est vue partielle de face d'un écrou mince équipant l'organe de liaison de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale selon le plan de coupe de l'écrou mince de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue dans le plan de coupe longitudinale d'un filet de l'écrou mince de la figure 3 en prise avec un filet complémentaire d'une bague extérieure de l'organe de liaison. On a représenté sur la figure 1 un organe de liaison 10 selon un exemple de mode de réalisation de l'invention.In particular, one of the flanks (which will be called "first flank") is less inclined than the other (which will be called "second flank"), and forms a bearing surface for the longitudinal load. On the other hand, the second sidewall, of inclined advantage, forms a wedge opposing the longitudinal load. Thus, this asymmetrical trapezoidal shape makes it possible to support a load that is greater than a conventional shape. A thin nut according to the invention may further comprise one or more of the following features, taken alone or in any technically possible combination. - The thin nut has an inner radius defined by the distance between the longitudinal axis and the inner circumferential surface, and an outer radius defined by the distance between the longitudinal axis and the outer circumferential surface, such as the ratio of the inner radius on the outer radius is greater than or equal to 0.9. - The trapezoidal net has inclined first and second flanks, the first flank defining a first angle with a transverse plane perpendicular to the longitudinal axis, and the second flank defining a second angle with the transverse plane, different from the first angle. - The first angle is between 0 and 100, preferably between 5 and 8 °, preferably equal to 6 °. - The second angle is between 30 and 60 °, preferably between 40 and 50 °, preferably equal to 45 °. - The net has a pitch of between one third and one quarter of the length of the nut in the direction of the longitudinal axis. The invention also relates to a connecting member, in particular a pivot connection or a ball joint, characterized in that it comprises at least one thin nut as defined above. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended figures in which: FIG. 1 is a perspective view of a connecting member according to an exemplary embodiment of the invention; - Figure 2 is a partial front view of a thin nut equipping the connecting member of Figure 1; - Figure 3 is a longitudinal sectional view along the section plane of the thin nut of Figure 2; - Figure 4 is a view in the longitudinal sectional plane of a thread of the thin nut of Figure 3 engages with a complementary thread of an outer ring of the connecting member. FIG. 1 shows a connection member 10 according to an exemplary embodiment of the invention.
Dans l'exemple représenté, l'organe de liaison 10 est une liaison rotule, comportant de manière classique une bague intérieure 12 (également appelée noix intérieure) s'étendant autour d'un axe longitudinal X, et présentant une surface extérieure 12A convexe, par exemple sphérique tronquée, et une surface intérieure 12B sensiblement cylindrique, ladite surface intérieure 12B étant destinée à coopérer avec un premier organe à lier (non représenté), par exemple un arbre. L'organe de liaison 10 comporte également une bague extérieure 14 (également appelée cage extérieure) s'étendant autour de l'axe longitudinal X, et présentant une surface circonférentielle extérieure 14A sensiblement cylindrique et une surface circonférentielle intérieure sensiblement concave coopérant avec la surface extérieure 12A de la bague intérieure 12 pour former une articulation rotule, c'est-à-dire libre en rotation autour de tout axe, mais immobilisée en translation le long de tout axe. La surface extérieure 14A de la bague extérieure 14 est destinée à coopérer avec un élément annulaire complémentaire d'un second organe à lier (non représenté), par exemple une bielle. Afin de maintenir ledit élément annulaire sur la surface extérieure 14A dans la direction longitudinale, la bague extérieure 14 comporte, à l'une de ses extrémités longitudinales, un épaulement circonférentiel 15 formant une première butée longitudinale, et à l'autre de ses extrémités longitudinales, une partie filetée 16 destinée à recevoir un écrou mince 18 formant une seconde butée longitudinale. L'écrou mince 18, représenté plus en détail sur les figures 2 et 3, présente une forme générale annulaire autour de l'axe longitudinal X, délimitée par une surface circonférentielle extérieure 18A et une surface circonférentielle intérieure 18B. La surface intérieure 18B porte un filet 20, s'étendant hélicoïdalement autour de l'axe longitudinal X, destiné à coopérer avec la partie filetée 16. Ainsi, la partie filetée 16 est complémentaire de la surface intérieure taraudée 18B de l'écrou 18, de sorte que cet écrou mince 18 peut être vissé sur cette partie filetée 16. En particulier, la partie filetée 16 comporte un filet extérieur 24, s'étendant hélicoïdalement autour de l'axe longitudinal X, de forme complémentaire de celle du filet 20 de l'écrou 18. Les filets 20 et 24 seront décrits ultérieurement, en référence à la figure 4. L'écrou 18 est dit mince, c'est-à-dire qu'il présente un rayon intérieur défini par la distance entre l'axe longitudinal X et la surface intérieure 18B, et un rayon extérieur défini par la distance entre l'axe longitudinal X et la surface extérieure 18A, tels que le rapport du rayon intérieur sur le rayon extérieur est supérieur ou égal à 0,9. Avantageusement, l'organe de liaison 10 comporte une rondelle élastique de type Belleville 25, comprenant de manière classique des pattes 25A destinées à coopérer avec des encoches 26 ménagées dans la partie filetée 16 de la bague extérieure 14. Cette rondelle Belleville 25 est destinée à être intercalée entre des butées ménagées dans les encoches 26 et l'écrou mince 18, afin de bloquer l'écrou mince 18 en rotation après serrage, comme cela est bien connu. De manière classique, l'écrou mince 18 comporte des encoches 28 ménagées sur sa surface circonférentielle extérieure 18A. Ces encoches 28 sont destinées à être mises en prise avec un outil de vissage, afin de permettre un vissage fort de l'écrou mince 18 sur la partie filetée 16. On a représenté plus en détail sur la figure 4, le filet 20 de la surface intérieure taraudée 18B de l'écrou mince 18, en prise avec le filet 24 de la partie filetée 16 de la bague extérieure 14.In the example shown, the connecting member 10 is a ball joint, conventionally comprising an inner ring 12 (also called inner nut) extending about a longitudinal axis X, and having a convex outer surface 12A, for example spherical truncated, and a substantially cylindrical inner surface 12B, said inner surface 12B being intended to cooperate with a first member to be bonded (not shown), for example a shaft. The connecting member 10 also comprises an outer ring 14 (also called outer cage) extending around the longitudinal axis X, and having a substantially cylindrical outer circumferential surface 14A and a substantially concave inner circumferential surface cooperating with the outer surface 12A of the inner ring 12 to form a ball joint, that is to say free to rotate about any axis, but immobilized in translation along any axis. The outer surface 14A of the outer ring 14 is intended to cooperate with an annular element complementary to a second member to be bonded (not shown), for example a connecting rod. In order to maintain said annular element on the outer surface 14A in the longitudinal direction, the outer ring 14 has, at one of its longitudinal ends, a circumferential shoulder 15 forming a first longitudinal stop, and at the other of its longitudinal ends , a threaded portion 16 for receiving a thin nut 18 forming a second longitudinal stop. The thin nut 18, shown in more detail in Figures 2 and 3, has a generally annular shape about the longitudinal axis X, defined by an outer circumferential surface 18A and an inner circumferential surface 18B. The inner surface 18B carries a thread 20, extending helically around the longitudinal axis X, intended to cooperate with the threaded portion 16. Thus, the threaded portion 16 is complementary to the internal threaded surface 18B of the nut 18, so that this thin nut 18 can be screwed onto this threaded portion 16. In particular, the threaded portion 16 has an outer thread 24, extending helically around the longitudinal axis X, of a shape complementary to that of the thread 20 of the nut 18. The threads 20 and 24 will be described later, with reference to Figure 4. The nut 18 is said to be thin, that is to say it has an inner radius defined by the distance between the longitudinal axis X and the inner surface 18B, and an outer radius defined by the distance between the longitudinal axis X and the outer surface 18A, such that the ratio of the inner radius to the outer radius is greater than or equal to 0.9. Advantageously, the connecting member 10 comprises a spring washer Belleville 25, conventionally comprising lugs 25A intended to cooperate with notches 26 formed in the threaded portion 16 of the outer ring 14. This washer Belleville 25 is intended for be interposed between stops formed in the notches 26 and the thin nut 18, to lock the thin nut 18 in rotation after tightening, as is well known. Conventionally, the thin nut 18 has notches 28 formed on its outer circumferential surface 18A. These notches 28 are intended to be engaged with a screwdriver, in order to allow a strong screwing of the thin nut 18 onto the threaded portion 16. FIG. 4 shows in more detail the thread 20 of the internal threaded surface 18B of the thin nut 18, engaged with the thread 24 of the threaded portion 16 of the outer ring 14.
Le filet 20 présente un profil trapézoïdal asymétrique dans un plan de coupe comportant l'axe longitudinal X. En particulier, le filet trapézoïdal 20 comporte des premiers 30 et seconds 32 flancs inclinés, convergeant vers un sommet 34. En considérant un plan transversal P perpendiculaire à l'axe longitudinal X, le premier flanc 30 définit un premier angle avec ce plan P, et le second flanc 32 définit un second angle avec ce plan transversal P, le second angle étant différent du premier angle. Par exemple, le premier angle est compris entre 0 et 10°, de préférence entre 5 et 8°, avantageusement égal à 6°. Par ailleurs, le second angle est compris entre 30 et 60°, de préférence entre 40 et 50°, avantageusement égal à 45°.The net 20 has an asymmetric trapezoidal profile in a section plane comprising the longitudinal axis X. In particular, the trapezoidal thread 20 comprises first 30 and second 32 inclined sides, converging towards a vertex 34. Considering a perpendicular transverse plane P at the longitudinal axis X, the first sidewall 30 defines a first angle with this plane P, and the second sidewall 32 defines a second angle with this transverse plane P, the second angle being different from the first angle. For example, the first angle is between 0 and 10 °, preferably between 5 and 8 °, preferably equal to 6 °. Moreover, the second angle is between 30 and 60 °, preferably between 40 and 50 °, advantageously equal to 45 °.
On notera que le filet 24 de la partie filetée 16 est complémentaire du filet 20 si bien qu'il présente également des flancs, présentant chacun sensiblement la même inclinaison que le flanc 30, 32 avec lequel il est destiné à coopérer. L'organe de liaison 10 subit généralement des efforts axiaux de la part du premier organe à lier, ces efforts étant repris par l'écrou mince 18 du fait de sa fonction de butée longitudinale. Ces efforts sont appliqués sur le premier flanc 30 du filet 20, qui présente donc de manière optimale une faible inclinaison par rapport à la direction longitudinale.Note that the thread 24 of the threaded portion 16 is complementary to the thread 20 so that it also has sidewalls, each having substantially the same inclination as the sidewall 30, 32 with which it is intended to cooperate. The connecting member 10 is generally subjected to axial forces on the part of the first member to be bonded, these forces being taken up by the thin nut 18 because of its longitudinal stop function. These forces are applied on the first sidewall 30 of the net 20, which therefore optimally has a small inclination with respect to the longitudinal direction.
Par ailleurs, le second flanc 32, présentant un angle d'environ 45° avec la direction longitudinale, à une fonction de cale, qui permet une reprise optimale des efforts. Avantageusement, le filet 20 présente un pas compris entre un tiers et un quart de la longueur de l'écrou 18 dans la direction longitudinale X.Furthermore, the second flank 32, having an angle of about 45 ° with the longitudinal direction, has a wedge function, which allows an optimal recovery of forces. Advantageously, the thread 20 has a pitch of between one third and one quarter of the length of the nut 18 in the longitudinal direction X.
On notera que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit, mais pourrait présenter diverses variantes sans sortir du cadre des revendications. En particulier, l'organe de liaison peut former une liaison pivot ou toute autre liaison nécessitant un écrou mince 18 de reprise d'effort.Note that the invention is not limited to the embodiment described above, but could have various variants without departing from the scope of the claims. In particular, the connecting member may form a pivot connection or any other connection requiring a thin nut 18 of force recovery.
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2012
- 2012-06-26 FR FR1256058A patent/FR2992379B1/en active Active
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