Un écrou crénelé s’arrête là où le trou le permet

Il n’y a pas de valeur de serrage

Un écrou crénelé porte des fentes sur sa couronne, et le boulon qui le reçoit a un trou transversal. L’écrou ne peut rester que dans une position où l’une de ces fentes est alignée avec ce trou. Toutes les autres positions sont exclues, quoi qu’indique la clé dynamométrique.

La discussion montre les deux règles en usage. La réponse la mieux notée était une procédure sans aucun couple : faire tourner le tambour, serrer jusqu’à ce qu’il commence tout juste à freiner, reculer légèrement l’écrou jusqu’à ce que le tambour tourne librement, goupiller. La réponse suivante partait du point opposé : l’auteur avait eu de la chance de trouver le trou libre au serrage à la main, car c’est l’endroit idéal pour goupiller, et il ne faut reculer davantage que si le trou n’est pas là.

Les deux ont raison pour cet assemblage, et aucune ne se transpose. Un roulement à rouleaux coniques se règle par le jeu axial ; l’écrou n’est pas là pour précharger quoi que ce soit, et reculer est sans danger. Un assemblage qui doit rester serré est le cas inverse, et reculer pour trouver un trou consomme une précharge sur laquelle la conception comptait. Ce que le couple devait apporter au départ est traité dans couple et effort de serrage.

La goupille est désignée d’après le trou, non d’après elle-même

L’ISO 1234 couvre les goupilles fendues, et une note de son tableau dimensionnel dit une chose que la plupart des gens n’ont jamais remarquée : la dimension nominale est le diamètre du trou de goupille (traduction). La goupille elle-même est plus petite, et le tableau dit de combien.

La même note recommande pour le trou lui-même H13 en dessous de la dimension nominale 1,2 et H14 au-dessus, ce qui est lâche à tous points de vue. Mis ensemble, ces éléments donnent une image sans ambiguïté : une goupille fendue est une pièce volontairement libre dans un trou volontairement large.

Ce n’est pas une goupille de cisaillement et elle n’a jamais été conçue comme telle. C’est une butée qui empêche l’écrou de dépasser une position. Une goupille destinée à porter une charge se loge dans un trou alésé avec un ajustement serré ou précis et possède une valeur de cisaillement publiée ; voir une seule de ces deux goupilles a une charge de cisaillement garantie.

L’exigence de ductilité est d’un seul pliage

Le tableau des exigences de l’ISO 1234 comporte une ligne sur la ductilité, et elle mérite d’être citée car le chiffre qu’elle contient passe facilement inaperçu. Chaque branche de la goupille fendue doit pouvoir être repliée sur elle-même une fois, sans indice visible de rupture au point de pliage.

Une fois. C’est toute la durée de vie vérifiée du pliage. Redresser une goupille pour la retirer puis la replier constitue un second cycle au même endroit d’une pièce dont le matériau n’a été qualifié que pour un seul, et rien dans la norme ne dit ce qu’il en reste. La même question posée pour l’élément de fixation plutôt que pour la goupille est peut-on réutiliser une vis.

La ligne sur l’exécution est inhabituellement précise pour la même raison. Les goupilles doivent être exemptes de bavures, l’œil doit être aussi circulaire que possible, et la section des deux branches droites réunies doit être circulaire. Tout cela concerne une pièce qui doit passer dans un trou large puis être pliée, dans cet ordre, sans se fissurer.

Un usage que la norme nomme, et pour lequel elle conseille plus gros

Les normes nomment rarement une application. L’ISO 1234 en nomme deux. Une seconde note du tableau dimensionnel indique que, pour les applications ferroviaires et lorsque des goupilles fendues dans des axes de chape sont soumises à des efforts transversaux alternés, il est recommandé d’utiliser la dimension de goupille immédiatement supérieure à celle du tableau.

Lisez-le comme un aveu sur le cas par défaut. La sélection normale du tableau suppose que la goupille est une butée qui ne travaille pas. Inversez assez souvent le sens de la charge et la norme préfère que vous ayez davantage de matière, ce qui est, dans le document, ce qui se rapproche le plus de reconnaître qu’une goupille fendue peut se fatiguer.

Pourquoi notre propre tableau l’avait omise

Nous classons les dispositifs de freinage selon la défaillance qu’ils traitent, dans pourquoi les vis se desserrent, et jusqu’ici ce tableau n’avait aucune ligne pour le freinage par obstacle. Le couple de freinage, le frein-filet, les rondelles autobloquantes à cames, les rondelles Grower et le resserrage y figuraient. La goupille fendue, non.

C’est aussi pourquoi l’anecdote de la discussion sur une bague soudée à la fusée n’est pas un argument contre le goupillage. C’est un argument sur la position d’écrou qui a été goupillée. Ce qui arrive réellement à un écrou qui ne tourne pas mais perd quand même sa charge est traité dans ils ont collé l’écrou et il s’est quand même desserré.

Ce qu’il faut régler avant que le plan ne parte

• Donnez un couple et un sens. Pas une valeur seule. Dites s’il faut avancer ou reculer jusqu’à l’alignement suivant, et quelle grandeur l’assemblage règle réellement : effort de serrage ou jeu axial.
• Spécifiez le trou, puisque la goupille est désignée d’après lui. La dimension nominale de l’ISO 1234 est le diamètre du trou, en H13 ou H14, et la goupille sera plus petite.
• Exigez une goupille neuve à chaque montage. L’exigence de ductilité est d’un seul pliage ; la réutilisation sort de ce qui a été vérifié.
• Vérifiez la présence d’une charge transversale alternée. La norme nomme ce cas ainsi que le service ferroviaire, et demande de passer à la dimension supérieure.
• Demandez-vous si l’assemblage devrait être aussi sensible. La deuxième meilleure réponse de la discussion l’a dit sans le formuler : si la différence entre deux positions de goupille voisines compte pour vous, le problème se situe en amont de la goupille.

Le trou du boulon a sa propre norme, et elle donne le diamètre et une distance minimale à l’extrémité, mais pas la position, qui selon elle doit être calculée pour chaque application.

Cet article ne relève pas d’une seule des six étapes : il en traverse plusieurs ou intervient après l’assemblage. Les décisions qui y conduisent sont présentées dans l’article anglais Specifying a screw.

Questions fréquentes

Quel couple appliquer à un écrou crénelé ?

La question n’a pas de réponse en soi, car l’écrou ne peut rester que là où une fente est alignée avec le trou transversal du boulon. Une spécification utilisable est un couple plus une instruction pour le cas où le trou n’est pas là : avancer jusqu’à l’alignement suivant ou reculer jusqu’à lui. Laquelle est correcte dépend de ce que règle l’assemblage. Un roulement à rouleaux coniques reçoit un jeu axial, reculer est donc sans danger ; un assemblage qui doit rester serré perd de la précharge chaque fois qu’on recule pour trouver un trou.

La dimension d’une goupille fendue est-elle son diamètre ?

Non. Une note du tableau dimensionnel de l’ISO 1234 établit que la dimension nominale est le diamètre du trou de goupille. La goupille est plus petite : une goupille de dimension nominale 3,2 a un diamètre maximal de 2,9 mm, une de dimension nominale 2 fait 1,8 mm. La même note recommande pour le trou H13 en dessous de la dimension nominale 1,2 et H14 au-dessus. La goupille et son trou sont donc lâches à dessein.

Une goupille fendue peut-elle reprendre du cisaillement ?

Elle n’est pas conçue pour cela. Elle est sous-dimensionnée dans son propre trou et la tolérance de trou recommandée est H13 ou H14 ; elle ne peut donc pas agir comme une goupille de cisaillement ajustée, et l’ISO 1234 ne publie aucune valeur de cisaillement pour elle. Son rôle est d’empêcher l’écrou de dépasser une position. Une goupille destinée à porter une charge se loge dans un trou alésé et sa norme donne une valeur de cisaillement ; c’est une autre pièce et un autre document.

Puis-je réutiliser une goupille fendue ?

La norme a vérifié un seul pliage. L’exigence de ductilité de l’ISO 1234 est que chaque branche supporte d’être repliée sur elle-même une fois, sans rupture visible au pliage. Redresser la goupille puis la replier constitue un second cycle au même endroit, et rien dans la norme ne dit ce qu’il reste au matériau ensuite. Utilisez-en une neuve.

Pourquoi la goupille fendue manque-t-elle dans la plupart des listes de dispositifs de freinage ?

Parce qu’elle ne s’inscrit pas dans l’axe habituel de ces listes, à savoir la capacité d’un dispositif à résister à la rotation. Le freinage par obstacle ne résiste pas à la rotation, il l’interdit au-delà d’un pas discret ; il est donc absolu contre le desserrage par rotation et inutile contre l’autre défaillance, la perte lente d’effort de serrage par écrasement des surfaces de contact et relaxation. Il entraîne aussi une conséquence que les dispositifs à frottement n’ont pas : la précharge obtenue est celle que le trou a permise, et non celle que vous avez réglée.

Références

• ISO 1234:1997 — goupilles fendues ; tableau 1 dimensions, avec la note définissant la dimension nominale comme diamètre du trou et la note sur le ferroviaire et la charge transversale alternée, tableau 3 matériau, ductilité, finition de surface et exécution
• ISO 7035 — écrous hexagonaux crénelés, l’équivalent ISO de la DIN 935 (cité sans lien : nous n’avons pas pu vérifier son numéro de catalogue)
• ISO 4042 — revêtements électrolytiques, auxquels renvoie l’ISO 1234 pour les goupilles revêtues
• ISO 3269 — éléments de fixation, contrôle de réception, la voie de réception à laquelle renvoie l’ISO 1234

L’ISO 1234:1997 a été lue dans l’aperçu public, qui pour un document de cette longueur contient intégralement le tableau dimensionnel, ses deux notes et le tableau des exigences ; chaque valeur citée ici provient de ces pages. Les normes d’écrous crénelés n’ont été confirmées qu’au niveau du catalogue. Nous n’avons pas pu vérifier dans une norme le nombre de fentes d’un écrou crénelé ; aucun nombre de fentes ni aucun pas angulaire n’apparaît donc sur cette page, seulement le fait que les positions sont discrètes. Les tableaux dimensionnels de la DIN 935 comportent une colonne indiquant la goupille correspondante, ce qui est une observation de niveau catalogue et non une clause que nous avons lue. Les règles d’avance ou de recul relèvent de la pratique d’entretien des véhicules et des équipements ; les normes d’éléments de fixation ne les contiennent pas, et les deux sens sont réellement en usage parce qu’ils concernent des assemblages qui règlent des grandeurs différentes. Rien ici n’est un jugement sur la remorque de la discussion d’origine, dont nous n’avons pas la spécification de roulement. Les numéros de catalogue de l’ISO 7035, de l’ISO 4042 et de l’ISO 3269 n’ont pas été recoupés avec une seconde source.