WO2018229446A1 - Fixation à verrouillage positif - Google Patents

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WO2018229446A1
WO2018229446A1 PCT/FR2018/051417 FR2018051417W WO2018229446A1 WO 2018229446 A1 WO2018229446 A1 WO 2018229446A1 FR 2018051417 W FR2018051417 W FR 2018051417W WO 2018229446 A1 WO2018229446 A1 WO 2018229446A1
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WO
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cap
angular
nut
screw
blind hole
Prior art date
Application number
PCT/FR2018/051417
Other languages
English (en)
Inventor
Loïc MEIFFRE
Original Assignee
Lisi Aerospace
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lisi Aerospace filed Critical Lisi Aerospace
Priority to CN201880053210.3A priority Critical patent/CN110945255B/zh
Priority to US16/622,940 priority patent/US11359662B2/en
Priority to CA3066176A priority patent/CA3066176A1/fr
Priority to EP18749437.2A priority patent/EP3638912A1/fr
Publication of WO2018229446A1 publication Critical patent/WO2018229446A1/fr

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B39/00—Locking of screws, bolts or nuts
    • F16B39/02—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place after screwing down
    • F16B39/08—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place after screwing down with a cap interacting with the nut, connected to the bolt by a pin or cotter pin
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
    • F16B37/14—Cap nuts; Nut caps or bolt caps

Definitions

  • the invention belongs to the field of mechanical fasteners.
  • the invention belongs to the field of positive locking mechanical fasteners.
  • a problem raised by the method of fastening a structural assembly by threaded fasteners is that of loosening in use, generally consequence of vibration. Positive locking devices are implemented to solve this problem.
  • Japanese Patent Application JP 3629486 discloses a positive locking fastener comprising a screw, a nut and a cap.
  • the cap comprises a lower portion with a star-shaped polygonal section having M vertices adapted to engage the nut, and an upper portion adapted to engage an engagement portion of the star-shaped polygonal section screw having N vertices.
  • An angular clearance provided between the lower part and the nut and an angular clearance provided between the upper part and the screw engaging part allow to engage the cap on the screw and the nut for a number of positions of the cap given by the greatest common divisor of M and N.
  • the sum of the angular sets is given by a ratio between 180 ° and the least common multiple of M and N.
  • this attachment is particularly suitable for screw / nut assemblies to obtain a larger common divider as small as possible.
  • a disadvantage of this invention is therefore that the cap can engage both the screw and the nut at the first test only in a very small number of positions, depending on the values of M and N. It is therefore necessary to remove cap and plastically deform and then re-engage the screw and nut.
  • the number of positions of the cap allowing its engagement on the binding must be limited otherwise there is the possibility of loosening the fastener.
  • Another disadvantage of the attachment described is that it can be used a limited number of times, about two or three, because of the crimping of the cap in the throat of the nut, and the disassembly by a pull-hub which necessarily damages the cap.
  • the invention proposes to solve the problems of the prior art.
  • the invention relates to a cap for receiving a pin for positive locking of a fastener, said fastener comprising:
  • a screw said screw extending along a longitudinal axis and having a threaded portion having:
  • blind hole extending along said longitudinal axis, said blind hole having an inner wall having at least a first anti-rotation element; a groove located near a free end of said threaded portion;
  • a nut having a substantially tubular clamping portion having an angular period ⁇ , an outer wall of said clamping portion having means for driving the nut in rotation;
  • said cap extending along a principal axis substantially coinciding with the longitudinal axis when in place, said cap being characterized in that it comprises:
  • a substantially tubular locking portion having an inner wall adapted to allow insertion of the clamping portion into said locking portion and, when said clamping portion is inserted into said locking portion, allowing relative rotational movement of said nut by relative to said locking portion, about the longitudinal axis, of angular amplitude ⁇ ;
  • a locking portion having:
  • a stud for insertion into the blind hole the stud extending along the main axis and having at least one second antirotation element disposed on an outer surface of the stud, the second antirotation element being adapted to cooperate with at least one first anti-rotation element of the blind hole to form a slide connection;
  • At least one of the first and second anti-rotation elements of said blind hole and said stud having an angular period ⁇ ; ⁇ , so that one of the first and second anti-rotation elements of the blind hole and the pin respectively comprises 360 / ⁇ or 360 / ⁇ grooves, and the other at least one tooth,
  • the angular period ⁇ ; ⁇ if only one of the two anti-rotation elements has an angular periodicity, or the minimum of the two angular periods ⁇ ; ⁇ if the two anti-rotation elements have an angular periodicity, is equal to at ⁇ / ⁇ , where p is a natural integer greater than or equal to 2.
  • the stud is secured to at least one support member secured to the rest of the locking portion.
  • the at least one support member is a tray closing a free end of the locking portion.
  • the openings are notches. In one embodiment, the openings are oblong holes.
  • the invention also relates to a positive locking fastener comprising:
  • a screw said screw extending along a longitudinal axis and having a threaded portion having:
  • blind hole extending along said longitudinal axis, said blind hole having an inner wall having at least a first anti-rotation element, said at least one anti-rotation element having an angular period ⁇ about said longitudinal axis on the inner wall ;
  • a nut having a substantially tubular clamping portion, an outer wall of said clamping portion having means for driving the nut in rotation;
  • said fixing being characterized in that it further comprises:
  • a cap according to any one of the embodiments of the invention, the stud of which cooperates with the blind hole to immobilize said cap in rotation relative to the screw,; a pin adapted to be inserted into the groove of the screw and into the openings of the cap so as to maintain between said screw and said cap.
  • the nut is a twelve-sided nut whose star-shaped polygonal section has an angular period ⁇ equal to 30 °;
  • a cross section of the inner wall of the blind hole is a star-shaped polygonal section of angular period ⁇ equal to 15 °
  • the cap of the nipple has twelve teeth whose cross section has an angular period equal to 30 °.
  • the pin is a jumper pin.
  • FIG. 1a represents an isometric view of a positive locking fastening according to the invention, maintaining a structural assembly, in an exemplary embodiment of the invention.
  • Figure 1b shows an isometric view with a section along a longitudinal plane of the positive locking fastener in the embodiment of Figure 1a.
  • Figure 2a shows an isometric view of a portion of the threaded portion of the fastener screw in the embodiment of Figure 1a (thread of the screw not shown).
  • Figure 2b shows a cross-sectional view of the screw in the embodiment of Figure 1a.
  • Figure 3a shows a sectional view of the fastener in a first configuration, when the cap is installed on the bolt, said section being made at the locking portion of the cap (screw thread not shown).
  • Figure 3b shows a sectional view of the attachment in a second configuration, when the cap is installed on the bolt, said section being made at the blocking portion of the cap (screw thread not shown).
  • Figure 4a shows an isometric view of the cap in the embodiment of Figure 1a of the attachment.
  • Figure 4b shows a cross-sectional view, at the blocking portion, of the cap in the embodiment of Figure 1a of the fastener.
  • Figure 5 is a block diagram showing the relative positions of the threaded portion, the clamping portion, the pin and the locking portion, in a position of the cap allowing its engagement on the bolt.
  • FIG. 6 represents a schematic diagram showing the relative positions of the threaded portion, the clamping portion, the stud and the locking portion, in a position of the cap enabling it to be engaged on the bolt, in a variant embodiment in FIG. which nut is a hex nut.
  • FIG. 7 represents a schematic diagram showing the relative positions of the threaded portion, the clamping portion, the stud and the locking portion, in a position of the cap enabling it to be engaged on the bolt, in an embodiment variant in FIG. which nipple has two diametrically opposed teeth.
  • Figure 8 shows an isometric view of the cap in an embodiment in which the openings are notches and the support member is a set of support legs.
  • angles are expressed in degrees.
  • a positive locking fastening according to the invention comprises:
  • a fastener comprising a screw 1 and a nut 2 for holding together two structural elements forming a structural assembly 5;
  • the screw 1 extends along a longitudinal axis ⁇ and has at one end a head 10 and at a second end a threaded portion January 1.
  • the threaded portion 1 1 has a cavity 1 10, blind in the example shown, extending axially and opening on the second end.
  • the cavity 1 10 has a substantially cylindrical shape with a star-shaped polygonal section forming a set of grooves 1 100 and teeth 1 101 forming a first anti-rotation element.
  • the cavity 1 10 has an angular period ⁇ about the axis ⁇ equal to 15 °, that is to say that the cavity has twenty-four teeth 1 101 and twenty-four grooves 1100 In the vicinity of the second end, the threaded portion also has a groove 1 1 1 section "U".
  • the nut 2 has a substantially tubular tightening portion 21 extending along the longitudinal axis ⁇ when the nut 2 is installed on the screw 1.
  • An inner wall of the nut 2 is threaded to be screwed onto the threaded portion 1 1 of the screw 1.
  • An outer wall of the clamping portion 21 has a substantially cylindrical shape with a star-shaped polygonal section, of angular period ⁇ about the longitudinal axis ⁇ .
  • the nut 2 is a twelve-sided nut.
  • the clamping portion 21 thus has an angular period ⁇ about the longitudinal axis ⁇ equal to 30 °.
  • the cap 3 is an element extending along a principal axis ⁇ 1 substantially coinciding with the axis ⁇ when the fastener is installed, and comprising a locking portion 31 and a locking portion 32 integral and fixed together, possibly connected together through a frustoconical connecting portion 33 as shown in the figures.
  • the shape of the connecting portion 33 illustrated is not limiting, it can be made in various forms.
  • the locking portion 31 is a tubular element of which an outer wall is cylindrical, of axis the main axis ⁇ 1, of circular section, and an inner wall is cylindrical, axis of the main axis ⁇ 1, of star-shaped polygonal section.
  • An angular period a of the inner wall is substantially equal to the angular period ⁇ of the outer wall of the clamping portion 21 of the nut 2.
  • the angular period a of the inner wall around the axis ⁇ 1 is equal to 30 °.
  • the dimensions of the blocking portion 31 are chosen so that the clamping portion 21 can be inserted at least partially in said locking portion with a mounting clearance and also allowing an angular deflection ⁇ of said locking portion around its axis equal to the angular period ⁇ , ie 15 °.
  • the number of teeth 110 and of grooves 1100 of the cavity 1 10 could be greater, for example equal to forty-eight.
  • the angular period ⁇ would therefore be 7.5 °, and the angular deflection ⁇ of the locking portion 31 of the cap 3 relative to the clamping portion of the nut 2 would also be 7.5 °.
  • the number of teeth 101 and H 0 O of the cavity could be smaller, for example equal to twelve.
  • the angular period ⁇ would be 30 °, and the angular clearanceecp of the locking portion 31 relative to the clamping portion of the nut 2 would also be 30 °.
  • the locking portion 32 is a substantially tubular hollow body extending along the main axis ⁇ 1, said locking portion being connected to the locking portion 31 by a first end, and closed at a second end by a plate 320.
  • the locking portion 32 also comprises a stud 321 of a shape complementary to that of the cavity 1 10.
  • the stud 321 is of cylindrical shape with a star-shaped polygonal section forming a set of teeth 3210 and of grooves 321 1, forming a second anti-rotation element.
  • the pin 321 is attached to a support member.
  • the support member is the plate 320 and the pin 321 extends from an inner wall of the plate 320 in a direction carried by the main axis ⁇ 1.
  • An angular period ⁇ of the pin 321 around the axis ⁇ 1 separates the teeth 3210.
  • the angular period ⁇ is equal to 30 °, which means that the pin comprises twelve teeth 3210 and twelve grooves 321 1.
  • the number of teeth 3210 of the pin 321 could be at least equal to one tooth and at most equal to the maximum number of grooves of the cavity, so that the pin can always be inserted into the cavity 1 10.
  • the locking portion 32 also includes a set of openings 322, for example, holes or notches.
  • the openings 322 are oblong holes, a median plane intersecting said openings in the direction of their length is substantially perpendicular to the main axis ⁇ 1 of said first cap.
  • the dimensions of the openings 322 are adapted to allow insertion of the pin 4 into said openings.
  • the openings 322 are notches.
  • the locking portion 31 and the locking portion 32 may also have the same outside diameter, so that the connecting portion may have the same outside diameter as said clamping and locking portions.
  • the cap 3 may also have on at least one of the outer walls of the blocking portions 31, locking 32 and / or connecting 33 portions facilitating the gripping of the cap, such as recesses relative to the cylindrical wall, or projections.
  • the nut 2 is installed on the screw 1 to maintain the structural assembly 5 with the desired torque tightening.
  • the locking portion 31 of the cap 3 is aligned with the clamping portion 21 of the nut 2 so that said locking portion can be partially slid over said clamping portion.
  • the angular displacement ⁇ of the locking portion 31 vis-à-vis the clamping portion 21 is equal to ⁇ , so that the pin 321 can be inserted into the cavity 1 10 by rotation of the cap 3 on the left or right without requiring disengagement of said cap from the nut 2.
  • the cavity 1 having twice as many grooves 1100 as the pin 321 does not have teeth 3210, the possible number of positions in which the cap 3 is set up correctly without subsequent rotation on the nut is maximized.
  • the cavity has twenty-four grooves, so there are twenty-four positions in which the cap 3 is correctly placed without subsequent rotation on the nut.
  • the numbers of teeth 3210 of the nipple and grooves 1100 of the cavity may be equal, without impact on the mechanical strength of the cap.
  • FIG. 5 represents a block diagram illustrating the relative positions of the screw 1, the nut 2, the locking portion 31 and the pin 321 after placing the cap 3.
  • the pin 4 pin type jumper, is inserted into the openings 322 and is inserted into the groove 1 1 1 of the threaded portion 1 1, thus locking the cap 3 on the screw and the nut and lock the fastener.
  • the rotation of the cap 3 after partial placement on the nut 2 can be carried out both in a direct and indirect direction around the longitudinal axis ⁇ ;
  • the cap 3 can be put in place whatever the orientation of the nut 2 relative to the screw 1, regardless of the orientation of the star-shaped polygonal section of the stud 321 with respect to the star-shaped polygonal section of the inner wall the locking portion 31;
  • the angular periods ⁇ and a of the clamping portion 21 and the locking portion 31 are not necessarily equal to each other.
  • the cap 3 described above is for example adapted to a hexagon nut, as illustrated in FIG. 6.
  • the angular period a is equal to an integer multiple of said angular period ⁇ of said cavity;
  • the function of the pin 321 is to block the rotation of the cap 3 relative to the screw 1, it is sufficient that the pin 321 and the screw 1 has any relative angular position with an angular pitch ⁇ , for example that one of the screw 1 and pin 321 has 360 / ⁇ grooves and the other at least one tooth to allow said locking.
  • the pin 321 comprises at least two teeth 3210, each of said teeth must be separated from another tooth by an integer multiple angle of ⁇ .
  • the stud 321 will comprise at least two teeth 3210, as shown in Figure 7;
  • the stud 321 may comprise, as a variant, a number of grooves 321 1 greater than the number of teeth 1101 of the cavity 1 10.
  • the angular deflection ⁇ of the locking portion 31 the tightening portion 21 is calculated as a function of the number of teeth and grooves of the stud, or in other words, as a function of the period ⁇ of the anti-rotation pin means, period less than the period ⁇ of the anti-rotation means rotation of the cavity 1 10.
  • the fastening according to the invention has in the embodiment shown in Figures 1 to 5 a maximum loosening of about 10 ° all efforts combined. This maximum loosening corresponds to a maximum prestressing loss of approximately 5%. Maximum loss of prestressing is understood to mean the loss of prestressing in the most pessimistic scenario of loosening of the fastening, taking into account the maximum possible rotation according to the principles exposed plus the play catch-ups.
  • the selected configuration should always check that the maximum unclamping angle does not result in a decrease in preload greater than a specified value. For example, in an embodiment involving a hexagon nut and a cap having a locking portion of the same angular period as the clamping portion of the nut, 60 °, the maximum loosening is about 20 °, since the angular displacement of the nut 2 in the cap 3 doubles. This leads to a maximum prestressing loss of about 10%.
  • one solution is to keep the locking portion 31 of the cap 3 determined in the case of a twelve-sided nut, as shown in FIG. 6, so that the angular deflection of the nut in the second cap is 15 ° instead of 30 °.

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Abstract

L'invention concerne une fixation à verrouillage positif comportant : - une vis (1) dont une portion filetée (11) présente un trou borgne (110) et une gorge (111); - un écrou (2) présentant une portion de serrage (21); - un capuchon (3); - une goupille (4). Le capuchon (3) présente une portion de blocage (31) destinée à s'engrener avec la portion de serrage (21) et une portion de verrouillage (32) destinée à coopérer avec le trou borgne (110) pour empêcher une rotation dudit capuchon par rapport à la vis (1). La portion de verrouillage (32) comporte également des ouvertures (322) adaptées pour permettre l'insertion de la goupille (4) dans lesdites ouvertures et dans la gorge (111) pour maintenir entre eux la vis (1) et le capuchon (3).

Description

FIXATION A VERROUILLAGE POSITIF
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention appartient au domaine des fixations mécaniques.
Plus particulièrement, l'invention appartient au domaine des fixations mécaniques à verrouillage positif.
ETAT DE L'ART
Un problème soulevé par le mode de fixation d'un ensemble structurel par fixations filetées est celui du desserrage en utilisation, généralement conséquence des vibrations. Des dispositifs de verrouillage positif sont mis en œuvre pour résoudre ce problème.
Il est connu d'utiliser des fils frein pour éviter le desserrage des fixations par vibrations. Un inconvénient de tels fils est qu'ils ne limitent pas suffisamment le relâchement des fixations.
La demande de brevet japonais JP 3629486 décrit une fixation à verrouillage positif comprenant une vis, un écrou et un capuchon. Le capuchon comporte une partie inférieure à section polygonale étoilée présentant M sommets adaptée pour s'engager sur l'écrou, et une partie supérieure adaptée pour s'engager sur une partie d'engagement de la vis à section polygonale étoilée présentant N sommets. Un jeu angulaire prévu entre la partie inférieure et l'écrou et un jeu angulaire prévu entre la partie supérieure et la partie d'engagement de la vis permettent d'engager le capuchon sur la vis et l'écrou pour un nombre de positions du capuchon donné par le plus grand diviseur commun de M et N. La somme des jeux angulaires est donnée par un rapport entre 180° et le plus petit commun multiple de M et N.
Afin de limiter le desserrage de la fixation présentée, il convient d'avoir des jeux angulaires les plus petits possible, donc un plus petit commun multiple de M et N aussi grand que possible. En conséquence, cette fixation est particulièrement adaptée pour des ensembles vis/écrou permettant d'obtenir un plus grand commun diviseur aussi petit que possible.
Un inconvénient de cette invention est donc que le capuchon ne peut s'engager à la fois sur la vis et l'écrou dès le premier essai que dans un très petit nombre de positions, dépendant des valeurs de M et N. Il faut donc enlever le capuchon et le déformer plastiquement, puis l'engager de nouveau sur la vis et l'écrou.
Par ailleurs, le nombre de positions du capuchon permettant son engagement sur la fixation doit être limité sous peine d'accroître la possibilité de desserrage de la fixation.
Un autre inconvénient de la fixation décrite est qu'elle ne peut être utilisée qu'un nombre limité de fois, environ deux ou trois, du fait du sertissage du capuchon dans la gorge de l'écrou, et du démontage par un arrache-moyeu qui endommage nécessairement le capuchon.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'invention se propose de résoudre les problèmes de l'art antérieur.
L'invention concerne un capuchon destiné à recevoir une goupille pour assurer un verrouillage positif d'une fixation, ladite fixation comportant :
une vis, ladite vis s'étendant selon un axe longitudinal et comportant une portion filetée présentant :
un trou borgne s'étendant selon ledit axe longitudinal, ledit trou borgne présentant une paroi interne comportant au moins un premier élément anti-rotation; une gorge située à proximité d'une extrémité libre de ladite portion filetée ;
un écrou présentant une portion de serrage sensiblement tubulaire présentant une période angulaire ω, une paroi externe de ladite portion de serrage comportant des moyens d'entraînement de l'écrou en rotation;
ledit capuchon s'étendant selon un axe principal sensiblement confondu avec l'axe longitudinal lorsqu'il est en place, ledit capuchon étant caractérisé en ce qu'il comporte :
une portion de blocage sensiblement tubulaire présentant une paroi interne adaptée pour permettre l'introduction de la portion de serrage dans ladite portion de blocage et, lorsque ladite portion de serrage est introduite dans ladite portion de blocage, autoriser un mouvement de rotation relatif dudit écrou par rapport à ladite portion de blocage, autour de l'axe longitudinal, d'amplitude angulaire φ;
- une portion de verrouillage présentant :
un téton destiné à être inséré dans le trou borgne, le téton s'étendant selon l'axe principal et comportant au moins un second élément antirotation, disposé sur une surface extérieure du téton, le second élément antirotation étant destiné à coopérer avec au moins le premier élément anti-rotation du trou borgne pour former une liaison glissière ;
des ouvertures adaptées pour recevoir la goupille ;
au moins un des premier et second éléments anti-rotation dudit trou borgne et dudit téton présentant une période angulaire θ ;β, de sorte que l'un des premier et second éléments anti-rotation du trou borgne et du téton comporte respectivement 360 / Θ ou 360 / β rainures, et l'autre au moins une dent,
et l'amplitude angulaire φ étant au moins égale :
à la période angulaire θ ;β si un seul des deux éléments présente une périodicité angulaire ;
au minimum des deux périodes angulaires θ ;β si les deux éléments présentent une périodicité angulaire ;
et lesdites portion de blocage et portion de verrouillage étant solidaires et fixes entre elles. Dans une forme de réalisation, la période angulaire θ ;β si un seul des deux éléments anti-rotation présente une périodicité angulaire, ou le minimum des deux périodes angulaires θ ;β si les deux éléments anti-rotation présentent une périodicité angulaire, est égale à ω/ρ, p étant un entier naturel supérieur ou égal à 2.
Dans une forme de réalisation, le téton est solidaire d'au moins un élément support solidaire du reste de la portion de verrouillage. Dans une forme de réalisation, l'au moins un élément support est un plateau fermant une extrémité libre de la portion de verrouillage.
Dans une forme de réalisation, les ouvertures sont des encoches. Dans une forme de réalisation, les ouvertures sont des trous oblongs.
L'invention concerne également une fixation à verrouillage positif comportant :
une vis, ladite vis s'étendant selon un axe longitudinal et comportant une portion filetée présentant :
un trou borgne s'étendant selon ledit axe longitudinal, ledit trou borgne présentant une paroi interne comportant au moins un premier élément anti-rotation, ledit au moins un premier élément anti-rotation présentant une période angulaire Θ autour dudit axe longitudinal sur la paroi interne;
· une gorge située à proximité d'une extrémité libre de ladite portion filetée ;
un écrou présentant une portion de serrage sensiblement tubulaire, une paroi externe de ladite portion de serrage comportant des moyens d'entraînement de l'écrou en rotation ; ladite fixation étant caractérisée en ce qu'elle comporte en outre :
un capuchon selon l'un quelconque des modes de réalisation de l'invention, dont le téton coopère avec le trou borgne pour immobiliser ledit capuchon en rotation par rapport à la vis, ; une goupille adaptée pour être insérée dans la gorge de la vis et dans les ouvertures du capuchon de sorte à maintenir entre eux ladite vis et ledit capuchon. Dans une forme de réalisation :
l'écrou est un écrou à douze pans dont la section polygonale étoilée présente une période angulaire ω égale à 30° ;
une section transversale de la paroi interne du trou borgne est une section polygonale étoilée de période angulaire Θ égale à 15° ,
- le téton du capuchon comporte douze dents dont la section transversale présente une période angulaire égale à 30° .
Dans une forme de réalisation, la goupille est une goupille cavalier.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention.
La figure 1 a représente une vue isométrique d'une fixation à verrouillage positif selon l'invention, maintenant un ensemble structurel, dans un exemple de réalisation de l'invention.
La figure 1 b représente une vue isométrique avec coupe selon un plan longitudinal de la fixation à verrouillage positif dans l'exemple de réalisation de la figure 1 a.
La figure 2a représente une vue isométrique d'une partie de la portion filetée de la vis de la fixation dans l'exemple de réalisation de la figure 1 a (filetage de la vis non représenté).
La figure 2b représente une vue en section transversale de la vis dans l'exemple de réalisation de la figure 1 a. La figure 3a représente une vue en section de la fixation dans une première configuration, lorsque le capuchon est installé sur le boulon, ladite section étant réalisée au niveau de la portion de blocage du capuchon (filetage de la vis non représenté).
La figure 3b représente une vue en section de la fixation dans une seconde configuration, lorsque le capuchon est installé sur le boulon, ladite section étant réalisée au niveau de la portion de blocage du capuchon (filetage de la vis non représenté).
La figure 4a représente une vue isométrique du capuchon dans l'exemple de réalisation de la figure 1 a de la fixation.
La figure 4b représente une vue en coupe transversale, au niveau de la portion de blocage, du capuchon dans l'exemple de réalisation de la figure 1 a de la fixation.
La figure 5 est un schéma de principe représentant les positions relatives de la portion filetée, de la portion de serrage, du téton et de la portion de blocage, dans une position du capuchon permettant son engagement sur le boulon.
La figure 6 représente un schéma de principe représentant les positions relatives de la portion filetée, de la portion de serrage, du téton et de la portion de blocage, dans une position du capuchon permettant son engagement sur le boulon, dans une variante de réalisation dans laquelle l'écrou est un écrou à six pans.
La figure 7 représente un schéma de principe représentant les positions relatives de la portion filetée, de la portion de serrage, du téton et de la portion de blocage, dans une position du capuchon permettant son engagement sur le boulon, dans une variante de réalisation dans laquelle le téton présente deux dents diamétralement opposées.
La figure 8 représente une vue isométrique du capuchon dans une forme de réalisation dans laquelle les ouvertures sont des encoches et l'élément support est un ensemble de branches support.
Les figures sont des schémas de principe proposés pour une bonne compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle. DESCRIPTION DETAILLEE
Dans toute la description, les angles sont exprimés en degrés.
En référence aux figures 1 a et 1 b, une fixation à verrouillage positif selon l'invention comporte :
- une fixation comprenant une vis 1 et un écrou 2 pour maintenir fixés entre eux deux éléments de structure formant un ensemble structurel 5 ;
un capuchon 3 ;
une goupille 4.
La vis 1 s'étend selon un axe longitudinal Δ et présente à une première extrémité une tête 10 et à une seconde extrémité une portion filetée 1 1 . La portion filetée 1 1 présente une cavité 1 10, borgne dans l'exemple illustré, s'étendant axialement et débouchant sur la seconde extrémité. Dans l'exemple illustré sur les figures 2a et 2b, la cavité 1 10 a une forme sensiblement cylindrique à section polygonale étoilée formant un ensemble de rainures 1 100 et de dents 1 101 formant un premier élément anti-rotation. Dans l'exemple illustré, la cavité 1 10 présente une période angulaire Θ autour de l'axe Δ égale à 15° , c'est-à-dire que la cavité possède vingt-quatre dents 1 101 et vingt-quatre rainures 1 100. A proximité de la seconde extrémité, la portion filetée comporte également une gorge 1 1 1 à section en « U ».
En référence aux figures 3a et 3b, l'écrou 2 présente une portion de serrage 21 sensiblement tubulaire et s'étendant selon l'axe longitudinal Δ lorsque l'écrou 2 est installé sur la vis 1 . Une paroi interne de l'écrou 2 est taraudée pour être vissée sur la portion filetée 1 1 de la vis 1 . Une paroi externe de la portion de serrage 21 a une forme sensiblement cylindrique à section polygonale étoilée, de période angulaire ω autour de l'axe longitudinal Δ. Dans l'exemple illustré, l'écrou 2 est un écrou douze pans. La portion de serrage 21 présente ainsi une période angulaire ω autour de l'axe longitudinal Δ égale à 30° . En référence aux figures 1 a, 1 b, 4a et 4b, le capuchon 3 est un élément s'étendant selon un axe principal Δ1 sensiblement confondu avec l'axe Δ lorsque la fixation est installée, et comportant une portion de blocage 31 et une portion de verrouillage 32 solidaires et fixes entre elles, éventuellement raccordées entre elles par le biais d'une portion de raccordement 33 tronconique comme illustré sur les figures. La forme de la portion de raccordement 33 illustrée n'est pas limitative, elle peut être réalisée sous diverses formes.
La portion de blocage 31 est un élément tubulaire dont une paroi externe est cylindrique, d'axe l'axe principal Δ1 , de section circulaire, et une paroi interne est cylindrique, d'axe l'axe principal Δ1 , de section polygonale étoilée. Une période angulaire a de la paroi interne est sensiblement égale à la période angulaire ω de la paroi externe de la portion de serrage 21 de l'écrou 2. Dans l'exemple illustré, la période angulaire a de la paroi interne autour de l'axe Δ1 est égale à 30° . Les dimensions de la portion de blocage 31 sont choisies de telle sorte que la portion de serrage 21 peut être insérée au moins partiellement dans ladite portion de blocage avec un jeu de montage et en autorisant par ailleurs un débattement angulaire φ de ladite portion de blocage autour de son axe égal à la période angulaire Θ, soit 15° .
En variante, le nombre de dents 1 101 et de rainures 1 100 de la cavité 1 10 pourrait être supérieur, par exemple égal à quarante-huit. La période angulaire Θ serait donc de 7,5° , et le débattement angulaire φ de la portion de blocage 31 du capuchon 3 par rapport à la portion de serrage de l'écrou 2 serait également de 7,5° . Au contraire, le nombre de dents 1 101 et de ainures H OO de la cavité pourrait être moindre, par exemple égal à douze. La période angulaire Θ serait donc de 30° , et le débattement angulairecp de la portion de blocage 31 par rapport à la portion de serrage de l'écrou 2 serait également de 30° .
Dans le cas d'un faible nombre de dents 1 101 et par conséquent d'un fort débattement angulaire φ, la fonction de verrouillage positif serait toujours réalisée, mais la tenue mécanique du capuchon serait moindre. Dans le cas d'un très grand nombre de dents 1 100 et d'un faible débattement angulaire φ, la tenue mécanique serait nettement augmentée, mais les coûts de production de la vis augmenteraient du fait de la précision nécessaire pour réaliser le grand nombre de rainures 1 100 et dents 1 101 . La portion de verrouillage 32 est un corps creux sensiblement tubulaire s'étendant selon l'axe principal Δ1 , ladite portion de verrouillage étant raccordée à la portion de blocage 31 par une première extrémité, et fermée à une seconde extrémité par un plateau 320.
La portion de verrouillage 32 comprend également un téton 321 de forme complémentaire de celle de la cavité 1 10. Dans l'exemple illustré sur la figure 4a, le téton 321 est de forme cylindrique à section polygonale étoilée formant un ensemble de dents 3210 et de rainures 321 1 , formant un second élément antirotation. Le téton 321 est rattaché à un élément support. Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 4a, l'élément support est le plateau 320 et le téton 321 s'étend depuis une paroi interne du plateau 320 dans une direction portée par l'axe principal Δ1 . Une période angulaire β du téton 321 autour de l'axe Δ1 sépare les dents 3210. Dans l'exemple illustré, la période angulaire β est égale à 30° , ce qui signifie que le téton comporte douze dents 3210 et douze rainures 321 1 .
En variante, le nombre de dents 3210 du téton 321 pourrait être au moins égal à une dent et au maximum égal au nombre maximum de rainures de la cavité, afin que le téton puisse être toujours inséré dans la cavité 1 10.
La portion de verrouillage 32 comprend également un ensemble d'ouvertures 322, par exemple des trous ou des encoches. Dans l'exemple illustré sur la figure 4a, les ouvertures 322 sont des trous oblongs dont un plan médian coupant lesdites ouvertures dans le sens de leur longueur est sensiblement perpendiculaire à l'axe principal Δ1 dudit premier capuchon. Les dimensions des ouvertures 322 sont adaptées pour permettre l'insertion de la goupille 4 dans lesdites ouvertures. Dans l'exemple illustré sur la figure 8, les ouvertures 322 sont des encoches.
La portion de blocage 31 et la portion de verrouillage 32 peuvent également avoir un même diamètre extérieur, de sorte que la portion de raccordement peut présenter un même diamètre extérieur que lesdites portions de serrage et de verrouillage. Le capuchon 3 peut également présenter sur au moins une des parois externes des portions de blocage 31 , de verrouillage 32 et/ou de raccordement 33 des portions facilitant la préhension du capuchon, comme des creux par rapport à la paroi cylindrique, ou des saillies. La mise en œuvre de la fixation selon l'invention se fait selon la manière décrite ci-après.
Dans un premier temps, l'écrou 2 est installé sur la vis 1 pour maintenir l'ensemble structurel 5 avec le serrage au couple désiré.
Par la suite, la portion de blocage 31 du capuchon 3 est alignée avec la portion de serrage 21 de l'écrou 2 de sorte que ladite portion de blocage peut être partiellement glissée sur ladite portion de serrage.
Ensuite, si le téton 321 ne rentre pas dans la cavité 1 10, une rotation du capuchon 3 autour de l'axe principal Δ1 est réalisée pour que ledit téton puisse rentrer dans ladite cavité.
Le débattement angulaire φ de la portion de blocage 31 vis-à-vis de la portion de serrage 21 est égal à Θ, de sorte que le téton 321 peut être inséré dans la cavité 1 10 par rotation du capuchon 3 à gauche ou à droite sans nécessiter le désengagement dudit capuchon de l'écrou 2.
La cavité 1 10 possédant deux fois plus de rainures 1 100 que le téton 321 ne possède de dents 3210, le nombre possible de positions dans laquelle le capuchon 3 est mis en place correctement sans rotation ultérieure sur l'écrou est maximisé. Dans cet exemple, la cavité possède vingt-quatre rainures, il existe donc vingt-quatre positions dans laquelle le capuchon 3 est mis en place correctement sans rotation ultérieure sur l'écrou.
En variante, les nombres de dents 3210 du téton et de rainures 1 100 de la cavité peuvent être égaux, sans impact sur la tenue mécanique du capuchon.
Ainsi, il est possible de serrer l'écrou 2 au couple de serrage nominal sur la vis 1 puis de placer le capuchon 3 qui maintiendra l'écrou 2 en position dans la limite de desserrage des jeux angulaires.
La figure 5 représente un schéma de principe illustrant les positions relatives de la vis 1 , de l'écrou 2, de la portion de blocage 31 et du téton 321 après mise en place du capuchon 3.
Une fois le capuchon 3 mis en place, la goupille 4, de type goupille cavalier, est insérée dans les ouvertures 322 et vient s'insérer dans la gorge 1 1 1 de la portion filetée 1 1 , permettant ainsi de bloquer le capuchon 3 sur la vis et l'écrou et verrouiller la fixation.
En complément, il convient de noter que :
- la rotation du capuchon 3 après mise en place partielle sur l'écrou 2 peut être réalisée aussi bien dans un sens direct qu'indirect autour de l'axe longitudinal Δ ;
le capuchon 3 peut être mis en place quelle que soit l'orientation de l'écrou 2 par rapport à la vis 1 , indépendamment de l'orientation de la section polygonale étoilée du téton 321 par rapport à la section polygonale étoilée de la paroi interne de la portion de blocage 31 ;
les périodes angulaires ω et a de la portion de serrage 21 et de la portion de blocage 31 ne sont pas nécessairement égales entre elles. Le capuchon 3 décrit précédemment est par exemple adapté à un écrou six pans, comme illustré sur la figure 6. De manière générale, la période angulaire a est égale à un multiple entier de ladite période angulaire Θ de ladite cavité ;
la fonction du téton 321 étant de bloquer la rotation du capuchon 3 par rapport à la vis 1 , il suffit que le téton 321 et la vis 1 ait une position angulaire relative quelconque avec un pas angulaire Θ, par exemple que l'un de la vis 1 et du téton 321 comporte 360 / Θ rainures et l'autre au moins une dent, pour permettre ledit blocage. Dans la mesure où le téton 321 comporte au moins deux dents 3210, chacune desdites dents doit être séparée d'une autre dent d'un angle multiple entier de Θ. Préférentiellement, pour assurer une tenue mécanique de la fixation, le téton 321 comportera au moins deux dents 3210, comme illustré sur la figure 7 ;
- contrairement à l'exemple présenté, le téton 321 peut comporter en variante un nombre de rainures 321 1 supérieur au nombre de dents 1 101 de la cavité 1 10. Dans ce cas, le débattement angulaire φ de la portion de blocage 31 vis-à-vis de la portion de serrage 21 est calculé en fonction du nombre de dents et rainures du téton, ou en d'autre termes, en fonction de la période β du moyen antirotation téton, période inférieure à la période Θ du moyen anti-rotation de la cavité 1 10. Un avantage de l'invention est qu'elle permet un verrouillage positif de la fixation quelle que soit la position relative de l'écrou 2 par rapport à la vis 1 après application du couple de serrage de l'écrou 2 lors de son installation en assurant au moins une position du capuchon permettant sa mise en place et en limitant l'angle de desserrage à une valeur maximale acceptable. En pratique, de par des jeux existant entre ses divers éléments, dus aux tolérances, la fixation selon l'invention présente dans la forme de réalisation présentée sur les figures 1 a à 5 un desserrage maximal d'environ 10° tous efforts confondus. Ce desserrage maximal correspond à une perte de précontrainte maximale d'environ 5%. On entend par perte de précontrainte maximale la perte de précontrainte dans le scénario le plus pessimiste de desserrage de la fixation, compte-tenu de la rotation maximale possible suivant les principes exposés plus les rattrapages de jeux.
Bien qu'elle soit particulièrement adaptée à un écrou douze pans, l'homme du métier comprendra que l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation illustré, et peut être appliquée notamment à d'autres écrous. Il doit toutefois être remarqué que la configuration choisie devra toujours vérifier que l'angle de desserrage maximum ne conduise pas à une diminution de la précontrainte supérieure à une valeur spécifiée. A titre d'exemple, dans une forme de réalisation faisant intervenir un écrou six pans et un capuchon ayant une portion de blocage de même période angulaire que la portion de serrage de l'écrou, soit 60° , le desserrage maximal est d'environ 20° , puisque le debattement angulaire de l'écrou 2 dans le capuchon 3 double. Cela conduit à une perte de précontrainte maximale d'environ 10%. Pour limiter la perte de précontrainte maximale dans ce cas, une solution est de conserver la portion de blocage 31 du capuchon 3 déterminée dans le cas d'un écrou à douze pans, comme illustré sur la figure 6, de sorte que le débattement angulaire de l'écrou dans le second capuchon est de 15° au lieu de 30° .

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1 . Capuchon (3) destiné à recevoir une goupille (4) pour assurer un verrouillage positif d'une fixation, ladite fixation comportant :
une vis (1 ), ladite vis s'étendant selon un axe longitudinal (Δ) et comportant une portion filetée (1 1 ) présentant :
· un trou borgne (1 10) s'étendant selon ledit axe longitudinal, ledit trou borgne (1 10) présentant une paroi interne comportant au moins un premier élément anti-rotation;
une gorge (1 1 1 ) située à proximité d'une extrémité libre de ladite portion filetée ;
- un écrou (2) présentant une portion de serrage (21 ) sensiblement tubulaire présentant une période angulaire ω, une paroi externe de ladite portion de serrage comportant des moyens d'entraînement de l'écrou en rotation;
ledit capuchon s'étendant selon un axe principal (Δ1 ) sensiblement confondu avec l'axe longitudinal (Δ) lorsqu'il est en place, ledit capuchon étant caractérisé en ce qu'il comporte :
une portion de blocage (31 ) sensiblement tubulaire présentant une paroi interne adaptée pour permettre l'introduction de la portion de serrage (21 ) dans ladite portion de blocage et, lorsque ladite portion de serrage est introduite dans ladite portion de blocage, autoriser un mouvement de rotation relatif dudit écrou par rapport à ladite portion de blocage, autour de l'axe longitudinal (Δ), d'amplitude angulaire φ;
une portion de verrouillage (32) présentant :
un téton (321 ) destiné à être inséré dans le trou borgne (1 10), le téton (321 ) s'étendant selon l'axe principal (Δ1 ) et comportant au moins un second élément anti-rotation, disposé sur une surface extérieure du téton, le second élément anti-rotation étant destiné à coopérer avec au moins le premier élément anti-rotation du trou borgne (1 10) pour former une liaison glissière ;
des ouvertures (322) adaptées pour recevoir la goupille ;
au moins un des premier et second éléments anti-rotation dudit trou borgne et dudit téton présentant une période angulaire θ ;β, de sorte que l'un des premier et second éléments anti-rotation du trou borgne (1 10) et du téton (321 ) comporte respectivement 360 / Θ ou 360 / β rainures (1 100 ; 321 1 ), et l'autre au moins une dent (1 101 ; 3210),
et l'amplitude angulaire φ étant au moins égale :
à la période angulaire θ ;β si un seul des deux éléments présente une périodicité angulaire ;
au minimum des deux périodes angulaires θ ;β si les deux éléments présentent une périodicité angulaire ;
et lesdites portion de blocage et portion de verrouillage étant solidaires et fixes entre elles.
2. Capuchon (3) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la période angulaire θ ;β si un seul des deux éléments anti-rotation présente une périodicité angulaire, ou le minimum des deux périodes angulaires θ ;β si les deux éléments anti-rotation présentent une périodicité angulaire, est égale à ω/ρ, p étant un entier naturel supérieur ou égal à 2.
3. Capuchon (3) selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que, le téton est solidaire d'au moins un élément support solidaire du reste de la portion de verrouillage (32).
4. Capuchon (3) selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'au moins un élément support est un plateau (320) fermant une extrémité libre de la portion de verrouillage (32).
5. Capuchon (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les ouvertures (322) sont des encoches.
6. Capuchon (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les ouvertures (322) sont des trous oblongs.
7. Fixation à verrouillage positif comportant :
une vis (1 ), ladite vis s'étendant selon un axe longitudinal (Δ) et comportant une portion filetée (1 1 ) présentant : un trou borgne (1 10) s'étendant selon ledit axe longitudinal, ledit trou borgne présentant une paroi interne comportant au moins un premier élément anti-rotation, ledit au moins un premier élément anti-rotation présentant une période angulaire Θ autour dudit axe longitudinal sur la paroi interne;
· une gorge (1 1 1 ) située à proximité d'une extrémité libre de ladite portion filetée ;
un écrou (2) présentant une portion de serrage (21 ) sensiblement tubulaire, une paroi externe de ladite portion de serrage comportant des moyens d'entraînement de l'écrou en rotation ; ladite fixation étant caractérisée en ce qu'elle comporte en outre :
un capuchon (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont le téton (321 ) coopère avec le trou borgne (1 10) pour immobiliser ledit capuchon en rotation par rapport à la vis (1 ), ;
une goupille (4) adaptée pour être insérée dans la gorge (1 1 1 ) de la vis (1 ) et dans les ouvertures (322) du capuchon (3) de sorte à maintenir entre eux ladite vis et ledit capuchon.
8. Fixation selon la revendication 7 caractérisée en ce que :
l'écrou (2) est un écrou à douze pans dont la section polygonale étoilée présente une période angulaire ω égale à 30° ;
une section transversale de la paroi interne du trou borgne (1 10) est une section polygonale étoilée de période angulaire Θ égale à 15° ,
le téton (321 ) du capuchon comporte douze dents (3210) dont la section transversale présente une période angulaire égale à 30° .
9. Fixation selon la revendication 7 ou la revendication 8 caractérisée en ce goupille (4) est une goupille cavalier.
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