FR2955632A1 - Tension bolt for aircraft engine attaching device, has pin inserted in gap in radial hole of screw, and elliptical threaded crown extended by notched crown whose inner diameter is larger than base diameter of thread of nut - Google Patents

Abstract

The tension bolt has a screw (1) pierced with a radial hole (13), and a nut (2) provided with a support face (211) and an elliptical threaded crown (25) including an elliptical section, where the threaded crown is placed at an end opposite to the support face. The threaded crown is extended by a notched crown whose inner diameter is larger than base diameter of a thread of the nut. A pin (3) i.e. split pin, is inserted in gap (23) in the radial hole of the screw. An operating unit (21) is provided between the threaded crown and the support face.

Description

L'invention concerne un boulon de traction comportant un double mécanisme d'arrêt afin d'empêcher tout desserrage intempestif de celui-ci. De tels boulons sont utilisés dans de nombreuses applications nécessitant une sécurité élevée vis-à-vis du risque de desserrage, plus particulièrement pour des applications aéronautiques telles que les fixations d'attache moteur sur les aéronefs. De tels boulons sont soumis à des conditions vibratoires sévères et doivent en même temps transmettre des efforts importants sans aucun jeu. A cette fin la tension installée dans le boulon lors du serrage doit être conservée en toutes circonstances. La résistance aux sollicitations de fatigue auxquelles sont soumis ces boulons impose un dessin limitant les concentrations de contraintes susceptibles de constituer des sites favorables à l'initiation de fissures. Cette exigence exclue bon nombre de dispositifs de freinage par obstacle tels que les écrous à languette rabattable. The invention relates to a traction bolt having a double stop mechanism to prevent inadvertent loosening of the latter. Such bolts are used in many applications requiring a high safety with respect to the risk of loosening, more particularly for aeronautical applications such as engine attachment fasteners on aircraft. Such bolts are subjected to severe vibratory conditions and must at the same time transmit significant forces without any play. To this end the tension installed in the bolt during tightening must be kept under all circumstances. The resistance to the fatigue stresses to which these bolts are subjected imposes a drawing limiting stress concentrations likely to be sites favorable to the initiation of cracks. This requirement excludes many obstacle braking devices such as flip nuts.

Une solution connue de l'art antérieure consiste à utiliser un écrou dont une couronne, elle-même filetée, généralement placée du côté opposé à la face d'appui de l'écrou est déformée de manière elliptique, sa section présentant alors un grand axe et un petit axe. Lors du serrage de l'écrou sur la vis, laquelle est cylindrique de section circulaire, cette couronne se déforme, revenant à une section circulaire, et ainsi installe une contrainte importante sur les flancs de filets, contrainte qui s'oppose au desserrage de l'écrou. Cette solution présente l'avantage de ne pas introduire de concentrations géométriques de contrainte dans l'écrou ou dans la vis en comparaison de la même solution non freinée. Elle est donc particulièrement adaptée pour des boulons de traction fortement sollicités. Cependant, cette solution de l'art antérieur n'est pas toujours satisfaisante et, lorsqu'ils sont soumis à des sollicitations vibratoires élevées, de tels écrous arrivent à se desserrer. Il existe donc un besoin pour des boulons de traction apte à résister à des sollicitations élevées de fatigue mais présentant une sécurité accrue vis-à-vis du desserrage, sans pour autant accroître leur masse. A known solution of the prior art is to use a nut whose crown, itself threaded, generally placed on the opposite side to the bearing face of the nut is deformed elliptically, its section then having a major axis and a small axis. When tightening the nut on the screw, which is cylindrical of circular section, this ring deforms, returning to a circular section, and thus installs a significant stress on the flanks of threads, a constraint which opposes the loosening of the 'nut. This solution has the advantage of not introducing geometric stress concentrations in the nut or screw compared to the same unbraked solution. It is therefore particularly suitable for highly stressed traction bolts. However, this solution of the prior art is not always satisfactory and, when subjected to high vibratory stresses, such nuts are able to loosen. There is therefore a need for traction bolts able to withstand high fatigue stresses but having greater safety against loosening, without increasing their mass.

Pour répondre à ce besoin l'invention propose un boulon de traction comprenant : - une vis percée d'un trou radial - un écrou comportant une face d'appui, et, à l'extrémité opposée à ladite face d'appui, une couronne filetée de section elliptique, prolongée par une couronne crènelée de diamètre intérieur supérieur au diamètre à fond de filet du filetage de l'écrou - une goupille apte à être insérée dans un créneau et dans le trou radial de la vis. To meet this need, the invention proposes a traction bolt comprising: a screw pierced with a radial hole; a nut having a bearing face; and, at the end opposite said bearing face, a crown. Threaded elliptical section, extended by a crowned ring of internal diameter greater than the thread diameter of the thread of the nut - a pin adapted to be inserted in a slot and in the radial hole of the screw.

Ainsi l'écrou objet de l'invention comprend un double mécanisme de freinage. Le premier freinage, constitué par l'ovalisation d'une couronne filetée, permet d'arrêter l'écrou après avoir installé la tension adaptée dans la vis. La coopération entre les créneaux et la goupille permet d'arrêter l'écrou en rotation par rapport à la vis par obstacle et de conserver la pré-tension dans la vis même en cas de perte d'ovalisation de la couronne elliptique. Le diamètre intérieur de la partie crénelée, supérieur au diamètre à fond de filets permet de réduire considérablement la concentration de contraintes géométriques à la jonction entre la partie crénelée et le filetage de l'écrou. Ainsi, de manière surprenante, en réduisant la section de matière de la partie crénelée on augmente la résistance de l'écrou de sorte que cet écrou crénelé peut être utilisé pour un boulon de traction alors qu'il est, selon l'art antérieur, utilisé plus spécifiquement pour des boulons travaillant en cisaillement c'est-à-dire, ne subissant que des contraintes axiales modérées au niveau de la partie filetée. Thus the nut object of the invention comprises a double braking mechanism. The first braking, constituted by the ovalization of a threaded ring, makes it possible to stop the nut after having installed the adapted tension in the screw. The cooperation between the slots and the pin makes it possible to stop the nut in rotation relative to the screw by obstacle and to preserve the pre-tension in the screw even in case of loss of ovality of the elliptical crown. The internal diameter of the crenellated portion, greater than the diameter at the bottom of the nets makes it possible to considerably reduce the concentration of geometrical constraints at the junction between the crenellated part and the thread of the nut. Thus, surprisingly, by reducing the material section of the crenellated portion, the strength of the nut is increased so that this castellated nut can be used for a pull bolt, whereas it is, according to the prior art, used more specifically for bolts working in shear, that is to say, undergoing only moderate axial stresses at the threaded portion.

Avantageusement, l'écrou comprend entre la couronne elliptique et la face d'appui une forme de manoeuvre, la partie elliptique étant d'un diamètre extérieur inférieur au diamètre enveloppe de la forme de manoeuvre. Ainsi la partie elliptique peut être plus facilement mise en forme lors de la fabrication de l'écrou. Advantageously, the nut comprises between the elliptical ring and the bearing face a form of maneuver, the elliptical portion being of outside diameter less than the envelope diameter of the operating form. Thus the elliptical portion can be more easily shaped during the manufacture of the nut.

La goupille utilisée pour arrêter l'écrou est préférentiellement une goupille fendue, ce type de goupille permettant un bon compromis entre l'efficacité de l'arrêt de l'écrou et le diamètre de perçage du trou dans la vis. Compte tenu de leur fiabilité, de tels boulons sont avantageusement utilisés dans des dispositifs d'attache moteur pour aéronef. Ils permettent de constituer des attaches moteur facilement démontables lorsque des opérations de dépose desdits moteurs sont nécessaires au cours de la vie de l'aéronef. L'invention sera maintenant plus précisément décrite dans le cadre de son mode de réalisation préféré, nullement limitatif, représenté sur les figures 1 à 3, dans lesquelles : - la figure 1 représente en perspective les 3 éléments essentiels de l'invention, la vis (1A), l'écrou (1B) et la goupille (1C) les trois éléments n'étant pas représentés à la même échelle ; - la figure 2 montre une vue de profil et en coupe axiale d'un mode de réalisation de l'écrou ; - et la figure 3 illustre un mode de réalisation d'un assemblage mettant en oeuvre un boulon de traction selon un mode de réalisation de l'invention. Figure 1, selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le boulon de traction comprend une vis (1), laquelle comporte à une extrémité (11) une forme de manoeuvre comprenant une surface d'appui (111), liée à un corps cylindrique (10) terminé à l'extrémité opposée à la forme de manoeuvre par une partie filetée (12) de section circulaire. La partie filetée est percée radialement de part en part par un trou (13) de diamètre apte à recevoir une goupille fendue (3). The pin used to stop the nut is preferably a cotter pin, this type of pin allowing a good compromise between the efficiency of the stop of the nut and the drilling diameter of the hole in the screw. Given their reliability, such bolts are advantageously used in engine attachment devices for aircraft. They make it possible to form easily removable engine fasteners when operations of removal of said engines are necessary during the life of the aircraft. The invention will now be more specifically described in the context of its preferred embodiment, in no way limiting, shown in Figures 1 to 3, in which: - Figure 1 shows in perspective the 3 essential elements of the invention, the screw (1A), the nut (1B) and the pin (1C) the three elements are not represented on the same scale; - Figure 2 shows a side view and in axial section of an embodiment of the nut; and FIG. 3 illustrates an embodiment of an assembly using a traction bolt according to one embodiment of the invention. FIG. 1, according to an advantageous embodiment of the invention, the traction bolt comprises a screw (1), which comprises at one end (11) a maneuvering shape comprising a bearing surface (111), connected to a cylindrical body (10) terminated at the opposite end to the operating form by a threaded portion (12) of circular section. The threaded portion is pierced radially through a hole (13) of diameter adapted to receive a cotter pin (3).

L'écrou (2) comprend une face d'appui (211), surmontée par une forme de manoeuvre (21) et à l'extrémité opposée à la face d'appui, une couronne (25) découpée radialement par des ouvertures en créneaux (23). La longueur filetée de cet écrou est choisie suffisante afin que ledit écrou puisse transmettre des efforts de traction au moins aussi importants que ceux pouvant être transmis par la vis. Figure 2, l'écrou est traversé par un alésage axial comprenant une partie filetée (22) apte à entrer en prise avec le filetage (12) de la vis et au niveau des créneaux (23) un chambrage (230) d'un diamètre supérieur au diamètre du filetage de sorte que la paroi intérieur (230) de la partie crénelée de la couronne n'entre pas en contact avec le sommet des filets de la vis lorsque l'écrou est vissé sur celle-ci. La couronne (25) de diamètre extérieur inférieur à celui de la forme de manoeuvre (21) comprend une partie filetée sur une hauteur (251) comprise entre la fin de la forme de manoeuvre et la partie crénelée de la couronne. Lors de la fabrication de l'écrou, la couronne (25) est ovalisée par déformation. Cette ovalisation de la hauteur filetée (251) située dans la couronne (25) permet de freiner l'écrou sur la vis. Figure 3, selon un exemple d'assemblage de 3 pièces (100, 101, 102) par un boulon selon un mode de réalisation de l'invention, la partie cylindrique (10) de la vis est mise en tension entre la face d'appui (111) de la vis et la face d'appui de l'écrou (211), par le serrage de l'écrou (2) à l'extrémité de la vis. The nut (2) comprises a bearing face (211), surmounted by a maneuvering shape (21) and at the end opposite the bearing face, a ring (25) cut radially by slot openings. (23). The threaded length of this nut is chosen sufficient so that said nut can transmit traction forces at least as great as those that can be transmitted by the screw. 2, the nut is traversed by an axial bore comprising a threaded portion (22) adapted to engage the thread (12) of the screw and at the crenellations (23) a recess (230) of a diameter greater than the thread diameter so that the inner wall (230) of the crenellated portion of the ring does not contact the top of the threads of the screw when the nut is screwed thereon. The ring (25) of outer diameter less than that of the operating form (21) comprises a threaded portion on a height (251) between the end of the operating form and the crenellated portion of the ring. During the manufacture of the nut, the ring (25) is ovalized by deformation. This ovalization of the threaded height (251) located in the ring (25) serves to brake the nut on the screw. 3, according to an example of assembly of 3 pieces (100, 101, 102) by a bolt according to one embodiment of the invention, the cylindrical portion (10) of the screw is tensioned between the face of support (111) of the screw and the bearing face of the nut (211), by tightening the nut (2) at the end of the screw.

L'installation de cette tension permet d'assurer un contact contraint en compression aux interfaces entre les pièces ainsi assemblées, et la transmission d'une pièce à l'autre des flux d'effort. L'ovalisation de la partie filetée (251) de la couronne (25) assure un premier arrêt en rotation de l'écrou et ainsi la conservation de cette précontrainte après serrage de l'assemblage. The installation of this voltage makes it possible to ensure a constrained contact in compression at the interfaces between the parts thus assembled, and the transmission from one part to the other of the force flows. The ovalization of the threaded portion (251) of the ring gear (25) ensures a first stop in rotation of the nut and thus the preservation of this prestressing after tightening the assembly.

Une fois la pré-tension adaptée installée la goupille (3) est introduite dans le trou (13) pratiqué à l'extrémité de la vis, de sorte que la dite goupille traverse radialement la vis et deux créneaux diamétralement opposés de l'écrou (2). Ainsi l'écrou reste immobilisé en rotation par la goupille même dans le cas où l'ovalisation des filets dans la couronne serait insuffisante pour le freiner compte tenu des conditions de service auquel il est soumis. Pour des applications aéronautiques telles que la fixation d'attaches moteur, la vis et l'écrou sont avantageusement constitués d'un alliage à base de nickel présentant une résistance à la température, la corrosion et une résistance mécanique adaptées. Un alliage de nickel comprenant du chrome et du fer, connu sous l'appellation commerciale d'INCONEL ® 718 est particulièrement adapté pour ce type d'application. Afin d'éviter tout phénomène de grippage entre la vis et l'écrou un revêtement de surface peut avantageusement être appliqué sur les filets de l'écrou. A titre d'exemple non limitatif un revêtement d'argenture est efficace. Ce revêtement permet également de réutiliser la même vis et le même écrou en cas de démontage puis remontage de la liaison par boulon. Ainsi le double mécanisme d'arrêt permet d'utiliser des écrous ayant reçu un revêtement d'argenture et qui sont facilement démontables sans concession sur la sécurité au desserrage en service du dispositif. La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu'elle s'était fixés. En particulier, elle permet une sécurité accrue au desserrage d'un boulon de traction, tout en préservant son aptitude au démontage et à sa réutilisation. Once the pre-tension is fitted, the pin (3) is inserted into the hole (13) made at the end of the screw, so that the pin passes radially through the screw and two diametrically opposite slots of the nut ( 2). Thus the nut remains immobilized in rotation by the pin even in the case where the ovalization of the nets in the crown would be insufficient to slow it down given the conditions of service to which it is subjected. For aeronautical applications such as attaching engine attachments, the screw and the nut are advantageously made of a nickel-based alloy having a temperature resistance, corrosion and mechanical strength adapted. A nickel alloy comprising chromium and iron, known under the trade name INCONEL ® 718 is particularly suitable for this type of application. In order to avoid any seizure phenomenon between the screw and the nut, a surface coating may advantageously be applied to the threads of the nut. By way of non-limiting example, a silver coating is effective. This coating also makes it possible to reuse the same screw and the same nut in case of disassembly and reassembly of the connection by bolt. Thus, the double stop mechanism makes it possible to use nuts having received a silver coating and which are easily removable without compromising on the safety when the device is loosened. The above description clearly illustrates that by its different characteristics and advantages, the present invention achieves the objectives it has set for itself. In particular, it allows greater security to loosen a pull bolt, while preserving its ability to disassemble and reuse.

Claims (4)

REVENDICATIONS1. Boulon de traction caractérisé en ce qu'il comprend : - une vis (1) percée d'un trou radial - un écrou (2) comportant une face d'appui (211) et à l'extrémité opposée à ladite face d'appui une couronne (25, 251)) filetée de section elliptique, prolongée par une couronne crènelée (25,230) de diamètre intérieur supérieur au diamètre à fond de filet du filetage de l'écrou - une goupille (3) apte à être insérée dans un créneau (23) et dans le trou radial (13) de la vis (1). REVENDICATIONS1. Traction bolt characterized in that it comprises: - a screw (1) pierced with a radial hole - a nut (2) having a bearing face (211) and at the end opposite said bearing face a ring gear (25, 251)) of elliptical cross-section, extended by a ring-shaped ring gear (25, 230) with an inside diameter greater than the thread-thread diameter of the nut thread - a pin (3) capable of being inserted into a slot (23) and in the radial hole (13) of the screw (1). 2. Boulon selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'écrou comprend entre la couronne elliptique (25) et la face d'appui une forme de manoeuvre (21), la partie elliptique (25) étant d'un diamètre extérieur inférieur au diamètre enveloppe de la forme de manoeuvre (21). 2. Bolt according to claim 1 characterized in that the nut comprises between the elliptical ring (25) and the bearing face a form of maneuver (21), the elliptical portion (25) being of an outer diameter less than envelope diameter of the operating form (21). 3. Boulon selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la goupille (3) est une goupille fendue 3. Bolt according to claims 1 or 2 characterized in that the pin (3) is a cotter pin 4. Dispositif d'attache moteur pour un aéronef caractérisé en ce qu'il comprend un boulon selon l'une quelconque des revendications précédentes. 4. Engine attachment device for an aircraft characterized in that it comprises a bolt according to any one of the preceding claims.