FR3043153A1 - DEVICE FOR CONNECTING A RIGID MEMBER WITH A BLADE OF COMPOSITE MATERIAL - Google Patents
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Abstract
Dispositif de liaison d'un ensemble formé par un élément rigide (4) en appui par une de ses surfaces appelée surface d'assemblage (14), sur une lame flexible en matériau composite (2), ce dispositif comprenant des vis de serrage axiales (6) traversant cet ensemble pour appliquer un serrage en prenant appui axialement des deux côtés de l'ensemble, le dispositif comportant pour chaque vis (6) une entretoise tubulaire rigide (20) ajustée dans un perçage de la lame (2), recevant plus de la moitié du serrage de la vis, qui présente à une extrémité un relief (24) prévu pour venir en appui sur la surface d'assemblage (14) de l'élément rigide (4), afin d'effectuer lors du serrage un marquage de l'élément rigide par déformation de cette surface.Device for connecting an assembly formed by a rigid element (4) supported by one of its surfaces called an assembly surface (14), on a flexible composite material blade (2), this device comprising axial clamping screws (6) passing through this assembly to apply a tightening by bearing axially on both sides of the assembly, the device comprising for each screw (6) a rigid tubular spacer (20) fitted into a bore of the blade (2), receiving more than half of the tightening of the screw, which has at one end a relief (24) provided to bear on the assembly surface (14) of the rigid element (4), in order to perform during tightening a marking of the rigid element by deformation of this surface.
Description
DISPOSITIF DE LIAISON D’UN ÉLÉMENT RIGIDE AVEC UNE LAME ENDEVICE FOR CONNECTING A RIGID ELEMENT WITH A BLADE IN
MATÉRIAU COMPOSITECOMPOSITE MATERIAL
La présente invention concerne un dispositif de liaison d’un élément rigide sur une lame flexible en matériau composite, ainsi qu’un procédé d’assemblage de ce dispositif, et un véhicule automobile comportant un tel dispositif de liaison. Elle s’applique en particulier à des organes de liaison au sol d’un véhicule, comportant un assemblage d’un élément en matériau composite avec un autre en matériau rigide métallique par des moyens de vissage.The present invention relates to a device for connecting a rigid element on a flexible composite material blade, as well as a method of assembling this device, and a motor vehicle comprising such a connecting device. It applies in particular to the ground connection members of a vehicle, comprising an assembly of a composite material member with another of rigid metal material by screwing means.
Les véhicules automobiles comportent des suspensions comprenant pour chaque roue un ressort généralement métallique, qui peut être hélicoïdal ou à lame, et des amortisseurs qui freinent les mouvements.Motor vehicles have suspensions comprising for each wheel a generally metallic spring, which may be helical or blade, and dampers that slow down the movements.
Pour alléger les véhicules afin de limiter la consommation de carburant et les émissions de gaz carbonique, on utilise de plus en plus de matériaux composites présentant des caractéristiques mécaniques élevées par rapport à leurs masses. La réduction de la masse des suspensions entraîne pour des performances égales du véhicule, une diminution de la puissance nécessaire pour le moteur et pour le freinage, ce qui forme un cercle vertueux additionnant les réductions de masse possibles.To lighten vehicles in order to limit fuel consumption and carbon dioxide emissions, more and more composite materials are used which have high mechanical characteristics relative to their masses. Reducing the mass of the suspensions causes for equal performance of the vehicle, a reduction in the power required for the engine and for braking, which forms a virtuous circle adding the possible mass reductions.
Un type de lame de suspension connu en matériau composite, présenté notamment par le document FR-B1-2958215, comporte une lame disposée transversalement dans le véhicule, fixée par deux axes parallèles longitudinaux la traversant, qui supporte à chaque extrémité une rotule inférieure du porte-moyeu par une liaison rigide.A known type of suspension blade of composite material, presented in particular by the document FR-B1-2958215, comprises a blade disposed transversely in the vehicle, fixed by two longitudinal parallel axes therethrough, which supports at each end a lower ball joint of the door -motor by a rigid connection.
Un problème qui se pose pour ce type de suspension est d’assurer une fixation du porte-moyeu sur la lame en matériau composite, comportant une rigidité élevée pour éviter des mouvements non contrôlés de la roue qui dégraderait la tenue de route, et une résistance importante aux sollicitations alternées.A problem that arises for this type of suspension is to ensure a fixing of the hub carrier on the composite material blade, having a high rigidity to avoid uncontrolled movements of the wheel which would degrade the handling, and a resistance important to alternating solicitations.
En particulier il faut limiter les contraintes locales élevées de pression, et les petits mouvements d’une partie métallique appliquée directement sur le matériau composite, qui entraîneraient de l’usure de ce matériau résistant mal à ces sollicitations. Le document cité ci-dessus ne présente pas de solution particulière à ce problème.In particular it is necessary to limit the high local pressure stresses, and small movements of a metal part applied directly to the composite material, which would lead to wear of this material resistant to these stresses. The document quoted above does not present any particular solution to this problem.
Un type de solution connu, présenté notamment par les documents EP-A1-405307 et EP-B1-92949, comporte l’assemblage d’un élément rigide à l’extrémité d’une lame en matériau composite, présentant un empilage à plat de deux parties de cet élément de chaque côté de la lame, ou de deux parties de la lame de chaque côté de l’élément, l’ensemble étant serré par une vis le traversant.One type of known solution, presented in particular by the documents EP-A1-405307 and EP-B1-92949, comprises the assembly of a rigid element at the end of a composite material blade, having a flat stack of two parts of this element on each side of the blade, or two parts of the blade on each side of the element, the assembly being tightened by a screw therethrough.
De plus la lame et l’élément rigide comportent des formes complémentaires comprenant un bossage ajusté dans une cavité, qui assurent un ancrage latéral améliorant la tenue mécanique dans cette direction.In addition, the blade and the rigid element comprise complementary shapes comprising a boss fitted into a cavity, which provide lateral anchorage improving the mechanical strength in this direction.
Toutefois ce type de solution comporte dans tous les cas un contact direct de l’élément rigide, qui est généralement métallique, avec le matériau composite de la lame, subissant la pression du serrage de la vis traversante, ce qui occasionne des pressions locales élevées sur ce matériau pouvant générer une dégradation de ses surfaces.However, this type of solution comprises in all cases a direct contact of the rigid element, which is generally metallic, with the composite material of the blade, undergoing the pressure of the tightening of the through screw, which causes high local pressures on this material may cause degradation of its surfaces.
Il est connu aussi d’intercaler entre l’élément rigide métallique et le matériau composite des feuilles d’élastomère pour répartir la pression. Toutefois cet élastomère ajoute une élasticité dans l’assemblage. Pour une liaison de suspension de véhicule participant au guidage de la roue, on dégrade la qualité de ce guidage.It is also known to interpose between the rigid metal element and the composite material elastomer sheets to distribute the pressure. However, this elastomer adds elasticity to the assembly. For a vehicle suspension link participating in guiding the wheel, the quality of this guidance is degraded.
De plus on n’a pas la possibilité d’appliquer une tension élevée sur les vis traversant l’empilage à cause de la compressibilité de l’élastomère, ce qui entraîne avec le temps et les contraintes thermiques un risque de perte de tension et de desserrage des écrous de ces vis. Ce problème n’est pas acceptable pour les liaisons d’une suspension qui sont sécuritaires.In addition, it is not possible to apply a high voltage on the screws passing through the stack because of the compressibility of the elastomer, which causes with time and thermal stress a risk of loss of voltage and loosening the nuts of these screws. This problem is not acceptable for suspension links that are safe.
La présente invention a notamment pour but de résoudre ces problèmes de l’art antérieur.The present invention is intended to solve these problems of the prior art.
Elle propose à cet effet un dispositif de liaison d’un ensemble formé par un élément rigide en appui par une de ses surfaces appelée surface d’assemblage, sur une lame flexible en matériau composite, ce dispositif comprenant des vis de serrage traversant cet ensemble pour appliquer un serrage en prenant appui axialement des deux côtés de l’ensemble, ce dispositif étant remarquable en ce qu’il comporte pour chaque vis une entretoise tubulaire rigide ajustée dans un perçage de la lame, recevant plus de la moitié du serrage de la vis, qui présente à une extrémité un relief prévu pour venir en appui sur la surface d’assemblage de l’élément rigide, afin d’effectuer lors du serrage un marquage de l’élément rigide par déformation de cette surface.It proposes for this purpose a connecting device of an assembly formed by a rigid element supported by one of its surfaces called assembly surface, on a flexible blade made of composite material, this device comprising clamping screws passing through this assembly for apply a tightening by bearing axially on both sides of the assembly, this device being remarkable in that it comprises for each screw a rigid tubular spacer fitted into a bore of the blade, receiving more than half the tightening of the screw , which has at one end a relief provided to bear on the assembly surface of the rigid element, in order to perform during clamping a marking of the rigid element by deformation of this surface.
Un avantage de ce dispositif de liaison est qu’on peut facilement contrôler la répartition du serrage axial de la vis, en mettant une petite partie de ce serrage directement sur la lame en matériau composite, et une grande partie pour serrer l’entretoise sur l’élément rigide qui ne passe pas par la lame, ce qui permet d’appliquer un couple élevé et de maîtriser ce couple.An advantage of this connecting device is that one can easily control the distribution of the axial clamping of the screw, putting a small part of this clamp directly on the composite material blade, and a large part to tighten the spacer on the rigid element that does not pass through the blade, which makes it possible to apply a high torque and to control this torque.
De plus l'entretoise tubulaire rigide étant liée sans jeu à la lame par une grande surface formée par son ajustement dans un perçage de cette lame, elle peut recevoir des charges latérales importantes venant de la lame avec une bonne répartition évitant un endommagement du matériau composite. Ensuite cette entretoise étant fortement liée à l’élément rigide par le relief imprimé dans sa surface lors du serrage de la vis, qui forme un ancrage, on transmet facilement et sans jeu à cet élément les charges latérales que la lame applique sur l’entretoise.In addition the rigid tubular spacer being linked without play to the blade by a large surface formed by its fit in a bore of this blade, it can receive significant lateral loads from the blade with a good distribution avoiding damage to the composite material . Then this spacer being strongly linked to the rigid element by the relief printed in its surface during the tightening of the screw, which forms an anchor, it is easily transmitted without play to this element the lateral loads that the blade applies to the spacer .
On réalise ainsi de manière simple et économique une liaison rigide assurant un bon guidage d’une roue dans le cas d’une suspension de véhicule, et chargeant de manière régulière et limitée le matériau composite pour éviter sa dégradation.In this way, a rigid connection is made in a simple and economical manner that ensures good wheel guidance in the case of a vehicle suspension, and regularly and compactly loads the composite material to prevent its degradation.
Le dispositif de liaison selon l’invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.The connecting device according to the invention may furthermore comprise one or more of the following characteristics, which may be combined with each other.
Avantageusement, le relief de l’entretoise forme un bossage circulaire autour de l’entretoise. On obtient ainsi un bossage présentant une surface importante.Advantageously, the relief of the spacer forms a circular boss around the spacer. A boss having a large surface area is thus obtained.
Avantageusement, le relief de l’entretoise présente une dureté supérieure ou égale à celle de la surface d’assemblage de l’élément rigide. Lors du serrage on imprime dans ce cas facilement le relief dans l’élément rigide.Advantageously, the relief of the spacer has a hardness greater than or equal to that of the assembly surface of the rigid element. When clamping is printed in this case easily the relief in the rigid element.
Avantageusement, l’entretoise comporte du côté opposé à l’appui sur l’élément rigide, une collerette qui s’ajuste dans un creux circulaire de la lame.Advantageously, the spacer has the side opposite the support on the rigid element, a collar which fits into a circular hollow of the blade.
Avantageusement, le dispositif de liaison comporte un élément de serrage élastique prenant appui sur la vis ou sur un écrou de serrage de cette vis, pour appliquer une partie du serrage de cette vis directement sur le matériau composite de la lame. On peut ainsi ajuster avec précision le niveau de serrage sur le matériau composite, pour éviter de l’endommager. L’élément de serrage élastique peut être une rondelle Belleville, ce qui représente un élément économique et facile à mettre en œuvre.Advantageously, the connecting device comprises an elastic clamping element bearing on the screw or on a clamping nut of this screw, to apply a portion of the clamping of this screw directly to the composite material of the blade. It is thus possible to precisely adjust the level of clamping on the composite material, to avoid damaging it. The elastic clamping element may be a Belleville washer, which represents an economical element and easy to implement.
En particulier, l’élément de serrage élastique peut appliquer moins de 30% de la charge axiale de la vis sur le matériau composite. L’invention a aussi pour objet un procédé de serrage de vis d’un dispositif de liaison comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes, qui applique d’abord une partie du couple de serrage sur un écrou de serrage de la vis, puis effectue ensuite une rotation de cet écrou suivant un angle déterminé pour obtenir le serrage final. L’invention a de plus pour objet un véhicule automobile comportant des organes de liaison au sol formant des lames flexibles en matériau composite, reliés à des éléments métalliques par un dispositif de liaison comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes.In particular, the resilient clamping member may apply less than 30% of the axial load of the screw to the composite material. Another subject of the invention is a method of tightening a screw of a connecting device comprising any one of the preceding features, which firstly applies a part of the tightening torque to a tightening nut of the screw, then performs then a rotation of this nut at a given angle to obtain the final tightening. The invention further relates to a motor vehicle having ground engaging members forming flexible blades of composite material, connected to metal elements by a connecting device comprising any one of the preceding features.
En particulier, les lames flexibles peuvent être des lames de suspension. L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre d’exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 présente en coupe axiale pour un dispositif de liaison suivant l’invention, successivement l’approche des différents composants sur la vis, la mise en place des composants sur cette vis avant le serrage de l’écrou, et le serrage complet de l’écrou ; - la figure 2 présente en coupe axiale un dispositif de liaison suivant l’art antérieur ; et - les figures 3 et 4 sont des graphiques présentant la courbe de tension dans la vis en fonction de la rotation de serrage de l’écrou, pour le dispositif de liaison respectivement suivant l’art antérieur et suivant l’invention.In particular, the flexible blades may be suspension blades. The invention will be better understood and other features and advantages will appear more clearly on reading the following description, given by way of example and in a nonlimiting manner, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 present in axial section for a connecting device according to the invention, successively the approach of the various components on the screw, the introduction of components on the screw before tightening the nut, and the complete tightening of the nut ; - Figure 2 shows in axial section a connecting device according to the prior art; and FIGS. 3 and 4 are graphs showing the tension curve in the screw as a function of the tightening rotation of the nut, for the connecting device respectively according to the prior art and according to the invention.
La première étape de la figure 1 présente une lame en matériau composite 2 recevant en dessous une plaque 4 faisant partie d’un élément rigide à fixer sur cette lame, à l’aide d’une vis traversante 6 recevant au-dessus un écrou 28. Les épaisseurs de ces éléments sont constantes dans la zone de serrage. En variante les épaisseurs des éléments dans les zones de serrage peuvent être variables, en ajustant les pentes en appui les unes sur les autres. L’élément rigide peut être en particulier métallique.The first step of FIG. 1 shows a composite material blade 2 receiving, below, a plate 4 forming part of a rigid element to be fixed on this blade, by means of a through screw 6 receiving a nut 28 above. The thicknesses of these elements are constant in the clamping zone. As a variant, the thicknesses of the elements in the clamping zones can be variable, by adjusting the slopes in contact with each other. The rigid element may in particular be metallic.
En particulier la plaque 4 peut faire partie d’un élément comportant un logement de rotule inférieure de guidage du porte-moyeu d’une suspension de véhicule.In particular, the plate 4 can be part of an element comprising a lower ball joint housing for guiding the hub carrier of a vehicle suspension.
La vis 6 présente vers le bas une tête de vis 8 comprenant une embase circulaire large prenant appui sur la plaque 4, et un axe traversant d’abord cette plaque par un perçage ajusté, puis la lame 2 par un perçage large laissant autour de l’axe un logement annulaire 10 d’épaisseur constante. Le dessus de la lame 2 comporte un lamage formant un creux circulaire 12 centré sur l’axe de la vis 6, présentant un diamètre supérieur à celui du volume annulaire 10.The screw 6 has downwardly a screw head 8 comprising a wide circular base bearing on the plate 4, and an axle passing through this plate first by a fitting bore, then the blade 2 by a wide bore leaving around the plate. axis an annular housing 10 of constant thickness. The top of the blade 2 comprises a countersink forming a circular recess 12 centered on the axis of the screw 6, having a diameter greater than that of the annular volume 10.
Une entretoise tubulaire 20 présentée au-dessus de la vis 6, comporte un corps cylindrique prévu pour s’ajuster avec très peu de jeu ou de manière légèrement serrée dans le volume annulaire 10, et un épaulement supérieur 22 prévu pour s’ajuster dans le creux circulaire 12.A tubular spacer 20 presented above the screw 6, has a cylindrical body adapted to fit with little clearance or slightly tightened in the annular volume 10, and an upper shoulder 22 provided to fit into the circular hollow 12.
La base horizontale inférieure de l’entretoise tubulaire 20 comporte un relief dépassant vers le bas, formant un bossage circulaire 24 de petite largeur qui occupe une partie de l’épaisseur du tube. La dureté du bossage inférieur 24 est supérieure à celle de la surface d’assemblage 14 de la plaque 4. En variante le relief peut présenter toute autre forme saillante par rapport à la base horizontale de l’entretoise 20.The lower horizontal base of the tubular spacer 20 has a protrusion projecting downwards, forming a circular boss 24 of small width which occupies part of the thickness of the tube. The hardness of the lower boss 24 is greater than that of the assembly surface 14 of the plate 4. As a variant, the relief may have any other protruding shape with respect to the horizontal base of the spacer 20.
Une rondelle Belleville 26 présentée au-dessus de l’entretoise 20, forme un cône très aplati comprenant son sommet tourné vers le haut, son perçage intérieur s’ajustant autour de l’axe de la vis 6. Un écrou 28 présenté au-dessus de l’ensemble, est prévu pour se serrer sur la vis 6.A Belleville washer 26 presented above the spacer 20, forms a very flattened cone with its top facing up, its inner bore fitting around the axis of the screw 6. A nut 28 presented above of the assembly, is intended to tighten on the screw 6.
La deuxième étape de la figure 1 présente la mise en position des différents composants, comprenant la descente de l’entretoise tubulaire 20 dans le logement annulaire 10 avec un certain serrage garantissant une absence de jeu, permettant une transmission de contraintes latérales entre ces deux éléments.The second step of FIG. 1 shows the placing in position of the various components, comprising the descent of the tubular spacer 20 in the annular housing 10 with a certain tightening guaranteeing a lack of play, allowing a transmission of lateral stresses between these two elements. .
On peut en particulier dans le cas d’un frettage de l’entretoise 20 dans la lame 2, assembler au préalable cette entretoise avec un marteau ou une petite presse, ou en serrant l’écrou supérieur 28 sur la vis 6. En fin de descente de l’entretoise 20, son bossage inférieur 24 est en appui sur la surface d’assemblage 14 de la plaque 4. L’écrou 28 serré sans effort est au contact du centre de la rondelle Belleville 26, ce centre étant au contact de la collerette supérieure 22 de l’entretoise 20 qui n’est pas descendue dans le creux circulaire 12. Le contour extérieur de la rondelle Belleville 26 est au contact de la face supérieure de la lame 2.In particular, in the case of a hooping of the spacer 20 in the blade 2, first assemble this spacer with a hammer or a small press, or by tightening the upper nut 28 on the screw 6. At the end of down the spacer 20, its lower boss 24 bears on the assembly surface 14 of the plate 4. The nut 28 tightened effortlessly is in contact with the center of the washer Belleville 26, this center being in contact with the upper flange 22 of the spacer 20 which has not descended into the circular recess 12. The outer contour of the Belleville washer 26 is in contact with the upper face of the blade 2.
De cette manière on n’a pas de contrainte de serrage axial dans l’ensemble.In this way there is no axial clamping stress in the assembly.
La troisième étape de la figure 1 présente le serrage complet de l’écrou 28 par une rotation R, qui lors de ce serrage applique d’abord une contrainte élevée du bossage inférieur 24 de l’entretoise 20 sur la surface d’assemblage 14, en déformant cette surface pour s’incruster dedans grâce à sa dureté plus forte.The third step of FIG. 1 shows the complete tightening of the nut 28 by a rotation R, which during this clamping first applies a high stress of the lower boss 24 of the spacer 20 to the assembly surface 14, by deforming this surface to become embedded in it thanks to its stronger hardness.
En variante la dureté de l’entretoise 20 peut être équivalente à celle de la surface d’assemblage 14.Alternatively the hardness of the spacer 20 may be equivalent to that of the assembly surface 14.
La surface d’appui entre les deux éléments 4, 20 étant très faible au début du serrage, cela génère une pression de contact très élevée entre les surfaces, et la pénétration progressive du bossage inférieur 24 dans la surface d’assemblage 14. Suivant l’augmentation de la tension de serrage, la surface de contact entre l’entretoise 20 et la plaque 4 augmente à cause de la pénétration du bossage inférieur 24, jusqu’à ce que toute la surface de la base de l’entretoise 20 soit en appui sur la plaque 14.The bearing surface between the two elements 4, 20 being very small at the beginning of the clamping, this generates a very high contact pressure between the surfaces, and the progressive penetration of the lower boss 24 into the assembly surface 14. According to of the tightening tension, the contact surface between the spacer 20 and the plate 4 increases because of the penetration of the lower boss 24, until the entire surface of the base of the spacer 20 is in support on the plate 14.
En fin de descente de l’entretoise 20, la partie plane de sa base autour du bossage inférieur 24 est en appui sur la surface d’assemblage 14 sans la déformer. La collerette supérieure 22 de l’entretoise 20 est entièrement rentrée dans le creux circulaire 12 de la lame 2, les surfaces supérieures de ces deux éléments étant sensiblement alignées. La rondelle Belleville 26 est sensiblement mise à plat.At the end of the descent of the spacer 20, the flat portion of its base around the lower boss 24 bears on the assembly surface 14 without deforming it. The upper flange 22 of the spacer 20 is fully retracted into the circular recess 12 of the blade 2, the upper surfaces of these two elements being substantially aligned. The Belleville washer 26 is substantially flat.
On a alors par l’écrou 28 un serrage axial principal du centre de la rondelle Belleville 26 et de l’entretoise 20 sur la plaque rigide 4, transmettant plus de la moitié du serrage de la vis 6, ce qui constitue une ligne principale de charge axiale représentée par la flèche F1, ne passant pas par le matériau composite de la lame 2. L’ensemble de ces composants métalliques ou rigides étant en appui entre eux, on peut appliquer un couple de serrage important sur l’écrou 28, qui donne une ligne principale de charge axiale F1 élevée garantissant une absence de desserrage de cet écrou. Cette ligne principale de charge axiale F1 passant uniquement par des éléments métalliques ou rigides, on n’a pas de risque de fluage d’une matière dans le temps, et de desserrage.The nut 28 then has a main axial clamping of the center of the Belleville washer 26 and the spacer 20 on the rigid plate 4, transmitting more than half the tightening of the screw 6, which constitutes a main line of axial load represented by the arrow F1, not passing through the composite material of the blade 2. All these metal or rigid components being in contact with each other, it is possible to apply a large tightening torque on the nut 28, which gives a main line of axial load F1 high guaranteeing a lack of loosening of this nut. Since this main line of axial load F1 passes only through metallic or rigid elements, there is no risk of creep of a material in time, and of loosening.
On a en parallèle un serrage axial annexe de l’extérieur de la rondelle Belleville 26 sur la lame en matériau composite 2, transmettant moins de la moitié du serrage de la vis 6, représenté par la flèche F2. La valeur de ce serrage annexe est donnée uniquement par la charge de la rondelle Belleville 26 mise à plat, qui est indépendante de la force de serrage de l’écrou 28.In parallel, there is an axial clamping attachment of the outside of the Belleville washer 26 on the blade of composite material 2, transmitting less than half the tightening of the screw 6, represented by the arrow F2. The value of this additional tightening is given solely by the load of the Belleville washer 26 laid flat, which is independent of the clamping force of the nut 28.
On peut ainsi calibrer avec précision la pression du serrage axial annexe sur le matériau composite, en fonction de la surface de la rondelleIt is thus possible to precisely calibrate the axial clamping pressure on the composite material, depending on the surface of the washer.
Belleville 26 appuyant dessus et de sa charge axiale, pour la limiter à une valeur qui n’endommage pas ce matériau. Avantageusement le serrage axial annexe représente moins de 30% du serrage de la vis 6. En particulier il peut représenter environ 20% de ce serrage.Belleville 26 pressing on it and its axial load, to limit it to a value that does not damage this material. Advantageously, the axial clamping attachment represents less than 30% of the tightening of the screw 6. In particular it can represent about 20% of this clamping.
On peut en variante utiliser d’autres éléments de serrage élastique en remplacement de la rondelle Belleville 26, comme par exemple une rondelle en élastomère.Alternatively, other resilient clamping elements can be used instead of the Belleville washer 26, such as an elastomer washer.
Par ailleurs le bossage inférieur 24 de l’entretoise 20 étant ancré dans la surface d’assemblage 14 de la plaque 4 par sa pénétration, avec la charge axiale appliquée dessus on assure de cette manière une solidarisation transversale forte de ces éléments entre eux. On obtient un coefficient de frottement entre l’entretoise 20 et la plaque 4 compris entre 0,5 et 1, alors qu’il est d’environ 0,1 à 0,2 pour deux surfaces lisses recevant la même pression.Furthermore the lower boss 24 of the spacer 20 being anchored in the assembly surface 14 of the plate 4 by its penetration, with the axial load applied on it ensures in this way a strong transverse bonding of these elements together. A coefficient of friction between the spacer 20 and the plate 4 is obtained between 0.5 and 1, whereas it is about 0.1 to 0.2 for two smooth surfaces receiving the same pressure.
La tension de serrage nécessaire pour la vis 6 est fortement réduite. On peut alors utiliser une vis de diamètre plus faible, passant par exemple d’un diamètre 12mm à un diamètre 10mm.The clamping tension required for the screw 6 is greatly reduced. We can then use a screw of smaller diameter, for example from a diameter 12mm to a diameter of 10mm.
La liaison permet alors de transmettre des charges latérales importantes venant de la plaque 4, à la collerette 22, puis à la lame 2 recevant cette collerette par frettage. On a ce type de charges latérales importantes dans le cas où la plaque 4 est liée à une rotule inférieure d’un porte-moyeu de suspension de véhicule.The connection then makes it possible to transmit large lateral loads coming from the plate 4, to the collar 22, then to the blade 2 receiving this collar by hooping. We have this type of large lateral loads in the case where the plate 4 is connected to a lower ball of a vehicle suspension hub carrier.
La figure 2 présente une liaison selon l’art antérieur, comprenant un empilage d’une lame en matériau composite 2 comportant de chaque côté une feuille en élastomère 52, puis une plaque rigide 50, l’ensemble étant traversé par une vis 6 de diamètre 12mm serrée par un écrou 28.FIG. 2 shows a connection according to the prior art, comprising a stack of a composite material blade 2 comprising on each side an elastomeric sheet 52, then a rigid plate 50, the assembly being traversed by a screw 6 of diameter 12mm tightened by a nut 28.
La lame en matériau composite 2 comporte une entretoise métallique 54 entourant la vis 6, qui est ajustée sur l’épaisseur de cette lame.The blade of composite material 2 comprises a metal spacer 54 surrounding the screw 6, which is adjusted to the thickness of this blade.
La figure 3 présente une courbe 30 de tension T en fonction de l’angle de rotation R de l’écrou 28, pour la liaison selon l’art antérieur présentée ci-dessus.FIG. 3 shows a voltage curve T as a function of the rotation angle R of the nut 28, for the connection according to the prior art presented above.
La méthode habituellement utilisée dans l’industrie pour assurer un serrage sécuritaire d’une vis, comporte le serrage à un premier couple relativement faible, puis la rotation d’un angle prédéterminé qui donne la contrainte finale. On obtient un résultat plus précis sur la contrainte de tension dans la vis, en s’affranchissant des dispersions de frottement de la rotation de l’écrou.The method usually used in industry to ensure a secure tightening of a screw, comprises tightening to a relatively low first torque, then rotating a predetermined angle which gives the final stress. A more accurate result is obtained on the tension stress in the screw, by avoiding the friction dispersions of the rotation of the nut.
Pour la courbe 30 on a jusqu’au point A une longue partie à très faible pente correspondant à l’écrasement de l’élastomère, la tension de la vis montant très peu, puis jusqu’au point B une petite partie avec une pente légèrement plus élevée correspondant à un tassement du matériau composite.For the curve 30 there is up to point A a long portion with a very slight slope corresponding to the crushing of the elastomer, the tension of the screw ascending very little, then to point B a small part with a slight slope higher corresponding to a settlement of the composite material.
On a ensuite jusqu’au point C une pente très forte correspondant à une déformation élastique de l’entretoise, et de la vis qui est très rigide, puis après ce point une déformation plastique de l’entretoise.Then, up to point C, there is a very steep slope corresponding to an elastic deformation of the spacer, and of the screw which is very rigid, then after this point a plastic deformation of the spacer.
Pour atteindre un effort de serrage élevé, la forte pente entre les points B et C ne permet pas de régler précisément un serrage de la vis, car il dépend trop fortement de l’angle de rotation de l’écrou.To achieve a high clamping force, the steep slope between points B and C does not allow to precisely adjust a tightening of the screw, because it depends too much on the angle of rotation of the nut.
La figure 4 présente une courbe 40 pour la liaison selon l’invention présentée figure 1, comprenant une vis de serrage 6 d’un diamètre réduit de 10mm, présentant une élasticité nettement plus importante.Figure 4 shows a curve 40 for the connection according to the invention shown in Figure 1, comprising a clamping screw 6 with a reduced diameter of 10 mm, having a significantly greater elasticity.
La courbe 40 comporte jusqu’au point D une partie courte à faible pente correspondant à l’écrasement de la rondelle Belleville 26, puis jusqu’au point E une deuxième partie courte présentant une pente légèrement plus élevée, correspondant à l’empreinte du bossage inférieur 24 de l’entretoise formée dans la plaque 4.Curve 40 comprises, up to point D, a short portion with a slight slope corresponding to the crushing of Belleville washer 26, then up to point E a second short portion having a slightly higher slope, corresponding to the embossment footprint. lower 24 of the spacer formed in the plate 4.
On a ensuite jusqu’au point F une pente moyennement forte correspondant à une déformation élastique de l’entretoise 20, et de la vis 6 qui est moins rigide, puis après ce point une déformation plastique de l’entretoise. La pente plus faible entre les points E et F donne un serrage moins dépendant de l’angle de rotation de l’écrou R, ce qui permet d’ajuster plus précisément la valeur de ce serrage.Then up to point F a moderately strong slope corresponding to an elastic deformation of the spacer 20, and the screw 6 which is less rigid, then after this point a plastic deformation of the spacer. The lower slope between the points E and F gives a tightening less dependent on the rotation angle of the nut R, which allows to adjust more precisely the value of this clamping.
On obtient pour la liaison des gains en sécurité par l’absence de risque de fluage et de perte de tension, pouvant causer une casse ou un desserrage des vis de fixation, et par la préservation du matériau composite grâce à une bonne maîtrise de la pression appliquée dessus.Secure gains are obtained for the connection by the absence of risk of creep and loss of tension, which can cause breakage or loosening of the fixing screws, and by the preservation of the composite material thanks to good pressure control. applied on it.
On peut avec l’invention réduire la taille de la visserie ce qui permet de diminuer les volumes, la masse et les coûts. De plus on peut plus facilement appliquer une gamme standard de serrage sécurisé utilisée en grande série, comprenant un serrage au couple et à l’angle couramment utilisé pour les assemblages de sécurité de matériaux métalliques.With the invention it is possible to reduce the size of the fasteners, which makes it possible to reduce the volumes, the mass and the costs. In addition, it is possible to more easily apply a standard range of secure tightening used in mass production, including a torque and angle tightening commonly used for assemblies for the safety of metallic materials.
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