ASSOCIÉ POUR LE VERROUILLAGE ET LE DÉVERROUILLΑGE DE L'ÉCRO

SUR UN ARBRE Objet de l'invention

La présente invention se rapporte à un écrou à ver rouillage positif automatique qui s'adapte sur un arbre et a dispositif associé qui permet le verrouillage et le déverrouil lage dudit écrou sur l'arbre. Etat de l'art

On connaît déjà de nombreux types d'écrous à verrouil lage positif dont l'exemple le plus classique est l'écro crénelé associé à une goupille disposée à travers un trou d l'arbre sur lequel est vissé l'écrou et s'étendant à la foi dans ce trou et dans deux créneaux de l'écrou.

Ce type particulier d'écrou présente des inconvénient inhérents à sa structure, en particulier une résistance insuf fisante, un mauvais comportement aux vibrations et une efficaci té limitée. ^*

Un perfectionnement a été apporté en introduisant u élément frein dans l'écrou à verrouillage positif. Ce typ d'écrou est décrit en particulier dans les document FR-A-2 358 580 et US-A-4 328 720.

Le document EP-0 102 898 décrit un exemple particulie de dispositif d ¹ écrou à verrouillage positif automatique destin à être immobilisé en rotation sur l'arbre et comportant u élément frein.

Dans ce document, l'élément frein se présente sous l forme d'une bague filetée prisonnière dans un chambrage d l'écrou avec lequel elle est solidaire en rotation. La bagu comporte des cannelures le long du filetage intérieur qui son destinées à coopérer avec les cannelures complémentaires d l'arbre lorsque les filetages de la bague et de l'écrou sont e phase.

Néanmoins, l'efficacité d'un tel écrou risque d'êtr compromise sous l'effet des vibrations. Le document FR-A-2 321 625 mentionne quant à lui u dispositif de freinage d'écrou composé principalement d'un bague comportant ^" des cannelures internes et d'un anneau toriqu ouvert logé dans une gorge circulaire située sur la parti externe de cette dite bague. On notera d ^r une part que cett bague est monobloc, et, d'autre part que cet anneau joue dan ce cas le rôle d'un circlips de retenue dans ledit écrou freine .

Le document GB-A-547 624 mentionne la possibilité d'u freinage obtenu par la pression des filets de l'écrou sur ceu de l'arbre, pression obtenue par un anneau ressort, torique e ouvert comprimant radialement une jupe arrière et solidaire d l'écrou rendue partiellemnt malléable par des fraisures radiales. On notera également que la segmentation artificielle obtenue par des fraisures dans l'écrou fait intégralement partie de cet écrou. D'autre part, le freinage obtenu est un freinage limité et uniquement basé sur les capacités de friction du filetage de l'écrou par rapport au filetage de la vis. Buts de l'invention

La présente invention vise à fournir un écrou perfec- tionné qui puisse se verrouiller de manière sûre et efficace sur un arbre, ne présentant pas les inconvénients des écrous de l'art antérieur, le verrouillage étant du type positif automa¬ tique.

En particulier, la présente invention vise à fournir un écrou perfectionné destiné à des applications présentant des niveaux de vibrations élevés. L'écrou selon la présente inven¬ tion aura même tendance à amortir et à réduire les vibrations auxquelles il est soumis.

Principaux éléments caractéristiques de la présente inventio

La présente invention concerne un écrou à verrouillag positif automatique destiné à être vissé sur un arbre présentan un filetage cannelé, ledit écrou comprenant un élément frei présentant des cannelures sur son diamètre intérieur et qui es destiné à immobiliser l'écrou en rotation sur l'arbre, ce élément frein étant enfermé dans un chambrage de 1'écrou e étant mobile axialement dans ledit chambrage entre une premièr position de verrouillage et une seconde position de déverrouil lage caractérisé en ce que 1'élément frein est constitué pa plusieurs segments de bague cannelée, les différents segments étant solidarisés par un anneau circulaire élastique.

Ladite position de verrouillage correspondant à la position pour laquelle les cannelures de chaque segment de l'élément frein coopèrent parfaitement avec les cannelures complémentaires disposées sur le filetage de l'arbre, et ladit position de déverrouillage correspondant à la position où le cannelures de chaque segment de l'élément frein se désolida risent totalement des cannelures disposées sur le filetage de l'arbre.

La présente invention concerne également un dispositif de verrouillage et de déverrouillage de l'écrou selon la pré¬ sente invention sur l'arbre caractérisé en ce qu'il comprend une douille creuse délimitant un logement adapté à recevoir l'écrou selon la présente invention. Brève description des figures

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des¬ cription qui suit donnée à titre d'illustration et faite a moyens des planches de figures annexées, dans lesquelles: - la figure 1 représente une vue en élévation latérale de

1 ^• arbre avec coupe d'un élément à serrer ave l'écrou (non-représenté) ; - la figure 2 représente une section de l'arbre selon la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 représente une vue en élévation latérale d l'écrou selon une première forme d'exécutio préférée de la présente invention en demi coupe demi-vue selon la ligne III-III de la

figure 4 et dont la moitié supérieure es représentée en coupe;

- la figure 4 représente une vue en élévation latérale pa l'arrière de l'écrou selon une première form d'exécution;

- la figure 5 représente une vue en coupe selon la ligne V- de la figure 3;

- la figure 6 représente une vue agrandie des zones de jonc tion entre des segments de l'élément frei avec 1•écrou proprement dit selon la figur 5;

- la figure 7 représente une vue en élévation latéral éclatée de l'écrou selon la première form d'exécution dont la moitié supérieure est re présentée en coupe;

- la figure 8 représente une vue en élévation latérale pa l ^r avant des segments de l'élément frein selo la vue VIII-VIII de la figure 7;

- les figures 9 et 12 représentent une vue en élévatio latérale dont la moitié supérieure est repré sentée en coupe de l'ensemble arbre, pièce serrer, écrou et dispositif de verrouillage déverrouillage selon la première forme d'exé cution de l'invention respectivement en posi tion déverrouillée et verrouillée;

- les figures 10 et 13 représentent une vue en coupe res pectivement selon les lignes X-X de la figur 9 et XIII-XIII de la figure 12;

- les figures 11 et 14 représentent une vue agrandie des zones de jonction des segments de l'élément frein avec le filetage de l'arbre respecti¬ vement dans la position déverrouillée et ver¬ rouillée;

- la figure 15 représente une vue en coupe du dispositif de verrouillage-déverrouillage selon une première forme d'exécution.

- la figure 16 représente une vue en élévation latérale par l'arrière du dispositif de verrouillage-déver-

rouillage de la figure 15 selon une premièr forme d'exécution;

- la figure 17 représente une vue en élévation latérale d l'écrou selon une seconde forme d'exécutio préférée de la présente invention selon l ligne XVII-XVII de la figure 18 et dont l moitié supérieure est représentée en coupe;

- la figure 18 représente une vue en élévation latérale pa 1'arrière de 1'écrou selon la figure 17; - la figure 19 représente une section selon la ligne XIX-XI de la figure 17;

- la figure 20 représente une vue agrandie des zones de jonc tion entre un segment de 1'élément frein ave l'écrou proprement dit selon la figure 19; - la figure 21 représente une vue en élévation latéral éclatée selon la seconde forme d'exécutio dont la moitié supérieure est représentée e coupe;

- la figure 22 représente une vue en élévation latérale pa 1'avant des segments de 1'élément frein selo la vue XXII-XXII de la figure 21;

- la figure 23 représente les segments de l'élément frei selon la seconde forme d'exécution dans l position de déverrouillage; - les figures 24 et 27 représentent une vue en élévation laté rale dont la moitié supérieure est représenté en coupe de l'ensemble arbre, pièce à serrer écrou et dispositif de verrouillage-déver rouillage selon la seconde forme d'exécutio de 1'invention respectivement en positio déverrouillée et verrouillée; la figure 25 représente une vue en coupe selon la lign XXV-XXV de la figure 24; la figure 28 représente une section suivant la lign XXVIII-XXVIII de la figure 27; les figures 26 et 29 représentent une vue agrandie de figures 25 et 28 pour les zones de jonctio d'un segment de l'élément frein avec l

filetage de 1'arbre respectivement dans la position déverrouillée et verrouillée;

- la figure 30 représente une vue en élévation dont la moitié supérieure est représentée en coupe du dispo- sitif de verrouillage-déverrouillage pour l'écrou décrit dans la seconde forme d'exécution.

- la figure 31 représente une vue en élévation latérale par l'arrière du dispositif de verrouillage-déver- rouillage pour l'écrou décrit dans la seconde forme d'exécution. ;

Description de plusieurs modes d'exécution préférés de la présente invention La figure 1 représente une pièce à serrer portant le repère général 100 à l'aide d'un arbre fileté 105 qui s'intro¬ duira dans un écrou à verrouillage positif automatique selon la présente invention. Il convient de noter que le filetage 110 de l'arbre 105 présente un profil cannelé 115 particulièrement bien représenté à la figure 2.

La figure 3 représente l'écrou à verrouillage positif automatique selon une première forme d'exécution de la présente invention. La moitié supérieure de la figure est représentée en coupe, la moitié inférieure est représentée en élévation laté- raie.

L'écrou à verrouillage positif automatique selon la présente invention est désigné par le repère général 1. Il comprend un écrou proprement dit possédant un corps massif 2 qui présente un alésage central avec un filetage interne 3 et à partir duquel s'étend vers l'arrière une jupe 4 qui délimite un chambrage 5. Le chambrage 5 est une cavité possédant une paroi interne cylindrique 6 qui se termine par un petit rebord 7 s'étendant vers l'intérieur et délimitant un épaulement radial 8. L'écrou comporte en outre sur sa surface externe quatre rainures 9 obtenues par fraisage et qui sont angulai- rement éguidistantes. Ces rainures sont fraisées dans la tota¬ lité de l'épaisseur de la jupe 4 à partir de la jonction avec

le corps 2.

La partie arrière du corps massif 2 qui s'étend ver le chambrage 5 présente une forme tronconique créant ainsi dan le chambrage 5 une rampe circulaire 10. De manière avantageuse, on a disposé dans le chambrag

5 l'élément frein 11 constitué de quatre segments 12 ainsi qu'i apparaît clairement à la figure 8.

Les segments 12 de l'élément frein 11 sont chacu pourvus vers l'extérieur d'une gorge 13 d'un même diamètre e dans laquelle prendra place un anneau circulaire élastique 1 qui permet de solidariser les différents segments 12 de l'élé ment frein 11 en les maintenant dans un parfait alignemen circulaire et fortement pressés les uns contre les autres.

La gorge 13 est délimitée de part et d'autre part pa des collerettes radiales 15 et 16 qui empêchent tout jeu axia de l'anneau circulaire élastique 14 ainsi que tout échappemen de ce dernier hors de la gorge 13.

Ainsi que représenté à la figure 7, la collerett arrière 15 possède un diamètre supérieur à la collerette 16 e qui correspond au diamètre de l'épaulement radial 8 situé l'intérieur du chambrage 5. Ceci permet d'éviter tout déplace ment radial des segments 12.

En outre, chaque segment 12 de l'élément frein 1 comporte une patte 32 située dans la partie médiane de l'élémen frein. De cette manière, l'élément frein comportera quatr pattes 32 êquidistantes angulairement ce qui permet de solidari ser l'élément frein 11 _ l'écrou 1 en logeant les pattes 32 dan les rainures 9.

L'élément frein 11 est maintenu dans le chambrage à l'aide d'un circlips 17 lui-même logé dans une gorge 1 pratiquée dans la partie arrière de la jupe 4 de l'écrou d manière à faire obstacle à tout mouvement vers l'extérieur d l'élément frein 11 hors du chambrage 5.

Un second anneau circulaire élastique 19 est situ entre la collerette 16 de l'élément frein 11 et la rampe cir culaire 10. Cet anneau 19 est précontraint radialement d manière que lorsqu'il est disposé sur la rampe 10 il aur tendance à exercer une force axiale tendant à repousser l'élé

ment frein 11 contre le circlips d'arrêt 17.

Lorsque l'on exerce une pression axiale sur l'élémen frein 11, celui-ci peut se mouvoir dans le chambrage 5 de l position dite de verrouillage représentée à la figure 12 ver la position dite de déverrouillage représentée à la figure 9 e vice-versa..

Le passage de la position dite de verrouillage à l position de déverrouillage se décompose essentiellement en deu phases. La première phase consiste simplement à repousse l'anneau 19 en le forçant à remonter la rampe 10 et la second phase consiste lors du contact de l'élément frein 11 avec l rampe 10 à forcer ce dernier à monter la rampe 10. L'élémen frein 11 étant constitué de quatre segments 12 maintenus soli dairement par un anneau circulaire élastique précontraint 14, les segments 12 ont la possibilité de s'écarter radialement le uns des autres tout en continuant à monter la rampe 10. Il e résulte donc une augmentation du diamètre intérieur de l'élémen frein 11 qui permet le désengrènement des cannelures 33 dispo sées sur la partie interne des différents segments 12 pa rapport aux cannelures correspondantes 115 disposées le long du filetage 110 de l'arbre 105.

La rotation de l'écrou 1 destinée à serrer l'élément 100 sur l'arbre 105 et le mouvement de translation de l'élément frein 11 sont effectués à l'aide d'un dispositif de verrouillage et de déverrouillage représenté aux figures 15 et 16.

Ce dispositif de verrouillage-déverrouillage portant le repère général 23 est essentiellement composé d'un corps cylindrique extérieur 24 usiné selon la forme d'un hexagone 25 dans sa partie avant de manière à épouser le contour hexagonal de l'écrou 1. Il se présente de manière cylindrique sur la partie disposée au milieu et il est percé d'un trou carré 27 sur la partie arrière de manière à s'adapter aux outillages courants du commerce 28.

La partie centrale cylindrique 26 est sertie d'une bague 29 comportant une portion amincie 30 destinée à venir s'appuyer sur l'élément frein 11 ainsi qu'un alésage 31 de manière à laisser le libre passage à 1•arbre 105.

Le déverrouillage de 1'écrou sur 1'arbre est parfai-

tement représenté aux figures 9, 10 et 11.

L'écrou 1 préalablement engagé dans le dispositif de verrouillage 23 est déverrouillé de l'arbre 105 en exerçant une pression et un mouvement de rotation à 1'aide du dispositif 23. Par le fait qu'on imprime un mouvement radial aux segments de frein 12 comme mentionné précédemment et qui est réalisé en exerçant une pression par la partie 30 du dispositif 23 sur l'élément frein 11, on obtient le désengrènement de cannelures 33 présentes dans les segments 12 de l'élément frein 11 avec les cannelures 115 présentes sur le filetage 110 de l'arbre 105.

Le relâchement de la pression sur l'outil 23 permet le mouvement radial inverse des segments 12 de l'élément frein provoquant un engrènement parfait des cannelures 33 présentes à la périphérie interne de l'élément frein 11 avec les can¬ nelures 115 apparaissant sur le filetage 110 de l'arbre 105, ainsi que représenté aux figures 12, 13 et 14.

Selon une seconde forme d'exécution, le désengrènement des cannelures 33 de l'élément frein 11 avec les cannelures 115 de l'arbre 105 qui était obtenu selon une première forme d'exé¬ cution par un mouvement radial, peut également être réalisé par un mouvement rotationnel des segments 12 de l'élément frein autour d'un axe géométrique traversant perpendiculairement et en son centre la section droite de 1'anneau élastique 14 gui permet la solidarisation des différents segments 12.

Cette seconde forme d'exécution sera mieux comprise à l'aide des figures 17 à 31 où les mêmes éléments dans les deux formes d'exécution portent les mêmes repères numériques.

Selon cette seconde forme d'exécution, il est néces- saire que l'anneau circulaire 14 qui permet la solidarisation des différents segments 12 de l'élément frein 11 soit élastique dans toutes les directions, qu'il soit par exemple constitué d'un élasto ère ou d'un ressort.

Ainsi qu'il apparaît clairement aux figures 17 et 18, les trois pattes disposées sur chacun des trois segments 12 de l'élément frein 11, dépassent légèrement les parties planes du profil extérieur hexagonal de l'écrou 1. De cette manière, si l'on exerce sur celles-ci, ainsi que représenté aux figures 27

et 28, une pression axiale par l'intermédiaire d'un dispositif de déverrouillage qui se présente sous la forme d'une douille hexagonale standard du commerce 34, on obtient un mouvement axial de l'élément frein 11 présentant une résultante horizon- taie de force axiale de sens contraire et qui est provoquée par l'effort lors de la montée de l'anneau élastique 19 sur la rampe conique interne 10 de l'écrou 1.

En imprimant une pression axiale à l'élément frein 11, on observe que _> la collerette radiale 15 délimitant la gorge contenant l'anneau circulaire 19, n'est plus en contact avec la surface cylindrique interne 8 du chambrage 5 de l'écrou 1, ainsi que représenté aux figures 19 et 20.

Dans ce cas, les trois segments 12 de l'élément frein

11 tels que représentés aux figures 24 et 25 peuvent basculer en un mouvement rotationnel, dû au fait de la parfaite élasticité dans toutes les directions de l'anneau circulaire élastique 14.

Ceci provoque le désengrènement des cannelures 115 de l'arbre 105 avec les cannelures 33 présentes sur la surface interne des différents segments 12 de l'élément frein 11, ce qui permet le mouvement rotationnel de l'écrou sur l'arbre 105.

Par contre, un relâchement de la pression exercée sur l'outil 34 ainsi que représenté aux figures 27 et 28, provoque le phénomène cinématique inverse de celui mentionné précédemment et permet 1'engrenement des ^" cannelures 115 de l'arbre 105 avec les cannelures 33 des segments 12 de l'élément frein 11 de manière à verrouiller l'écrou 1 sur l'arbre 105; ceci à l'aide des pattes 32 qui sont disposées dans les rainures 9 de l'écrou 1. II convient de noter que l'outil 34 décrit aux figures

30 et 31 et qui est utilisé pour le verrouillage et le déver¬ rouillage de l'écrou 1 selon la seconde forme d'exécution est une douille tout à fait standard à hexagone interne.