Tous les mécaniciens les ont déjà utilisées, mais la plupart ignorent la diversité des modèles, leurs matériaux de fabrication et leur mode d'emploi. Au fil des ans, nous avons reçu de nombreuses questions à ce sujet ; un article technique présentant ces outils était donc plus que nécessaire.

Nous avons récemment abordé l'art de la fabrication de fixations haute performance avec Automotive Racing Products, Inc. (ARP), en examinant en détail tous les aspects du sujet. Il est maintenant temps de rendre hommage à un composant de fixation souvent négligé : la simple rondelle.

Dans les paragraphes suivants, nous aborderons la définition des rondelles, les différents types de rondelles, leur rôle, leur fabrication, où et quand les utiliser – et oui, nous discuterons même de la question de savoir si les rondelles sont directionnelles ou non.

En général, une rondelle est une simple plaque en forme de disque, fine comme une gaufrette, percée d'un trou au centre. Bien que sa conception puisse paraître rudimentaire, les rondelles remplissent en réalité une fonction complexe. Elles sont couramment utilisées pour répartir la charge d'un élément de fixation fileté, comme un boulon ou une vis à tête cylindrique.

Elles peuvent également servir d'entretoises, ou, dans certains cas, de patins d'usure, de dispositifs de verrouillage, voire même à réduire les vibrations, à l'instar d'une rondelle en caoutchouc. La rondelle de base possède un diamètre extérieur deux fois supérieur à son diamètre intérieur.

Généralement en métal, les rondelles peuvent aussi être en plastique ou en caoutchouc, selon l'application. En mécanique, les assemblages boulonnés de haute qualité nécessitent des rondelles en acier trempé pour éviter l'indentation des surfaces de l'assemblage. Ce phénomène est appelé effet Brinell. Ces petites indentations peuvent à terme entraîner une perte de précharge sur la fixation, des vibrations parasites ou des à-coups. Si ce problème persiste, ces mouvements peuvent s'accélérer et se traduire par une usure plus importante, souvent qualifiée d'écaillage ou de grippage.

Les rondelles contribuent également à prévenir la corrosion galvanique, un phénomène qui se produit lorsque certains métaux entrent en contact. L'un des métaux agit comme anode, et l'autre comme cathode. Pour ralentir ou empêcher ce processus dès le départ, une rondelle est utilisée entre le boulon ou l'écrou et le métal à assembler.

En plus de répartir uniformément la pression sur la pièce fixée et de réduire les risques de l'endommager, les rondelles offrent une surface lisse pour l'écrou ou le boulon. Le serrage est ainsi moins susceptible de se desserrer qu'avec une surface de fixation irrégulière.

Il existe des rondelles spéciales conçues pour assurer l'étanchéité, la mise à la terre, l'alignement de la fixation, son maintien en place, l'isolation ou l'application d'une pression axiale sur l'assemblage. Nous aborderons brièvement ces rondelles spéciales ci-dessous.

Nous avons également constaté plusieurs utilisations incorrectes de rondelles dans les assemblages. Il arrive fréquemment que des mécaniciens amateurs utilisent des boulons ou des écrous de diamètre trop petit pour la pièce à assembler. Dans ces cas-là, le diamètre intérieur de la rondelle correspond à celui du boulon, mais empêche la tête de boulon ou l'écrou de coulisser dans l'alésage de la pièce. C'est une pratique extrêmement dangereuse, à proscrire absolument sur une voiture de course.

Il arrive fréquemment que les mécaniciens utilisent un boulon trop long, mais avec un filetage insuffisant, ce qui empêche le serrage de l'assemblage. Il faut également éviter d'empiler des rondelles sur la tige comme entretoise en attendant de pouvoir serrer l'écrou. Choisissez la longueur de boulon appropriée. Une utilisation incorrecte des rondelles peut entraîner des dommages ou des blessures.

De manière générale, il existe plusieurs types de rondelles fabriquées aujourd'hui. Certaines sont spécialement conçues pour les assemblages de bois, tandis que d'autres sont destinées à la plomberie. En ce qui concerne les besoins automobiles, Jay Coombes, spécialiste R&D chez ARP, nous indique qu'il n'existe que cinq types de rondelles utilisés pour l'entretien automobile : la rondelle plate, la rondelle d'aile, la rondelle frein, la rondelle étoile et la rondelle d'insertion.

Étonnamment, vous ne trouverez pas de rondelle fendue parmi la vaste gamme de fixations d'ARP. « Elles sont principalement utilisées avec des fixations de petit diamètre et sous faible charge », explique Coombes. ARP privilégie les fixations de compétition haute performance, conçues pour des charges plus élevées. Il existe des variantes de ces rondelles, adaptées à des usages spécifiques, comme la rondelle lisse crantée sur sa face inférieure.

Une rondelle plate est l'élément intermédiaire privilégié entre la tête d'un boulon (ou d'un écrou) et la pièce à fixer. Son rôle principal est de répartir la charge de la fixation serrée afin d'éviter d'endommager la surface de contact. « C'est particulièrement important pour les composants en aluminium », précise Coombes.

L'American National Standards Institute (ANSI) a établi des normes pour les rondelles plates d'usage général, définissant deux types. Le type A correspond à une rondelle à tolérances larges, pour laquelle la précision n'est pas essentielle. Le type B désigne une rondelle plate à tolérances plus serrées, dont le diamètre extérieur est classé comme étroit, standard ou large en fonction du diamètre intérieur du boulon.

Comme nous l'avons mentionné précédemment, la question des rondelles est plus complexe qu'une simple explication fournie par une seule organisation. En réalité, il en existe plusieurs. La Society of Automotive Engineers (SAE) classe les rondelles plates selon leur épaisseur, avec des diamètres intérieur et extérieur plus petits que ceux définis par l'United States Standards (USS).

Les normes USS définissent les rondelles en pouces. Cet organisme caractérise les diamètres intérieur et extérieur des rondelles afin de s'adapter aux filetages de boulons de gros diamètre. Les rondelles USS sont fréquemment utilisées dans l'industrie automobile. Avec trois organismes spécifiant trois normes différentes pour les rondelles plates, il est clair que ces dernières sont plus complexes qu'il n'y paraît.

Selon Coombes d'ARP, « la taille et la qualité de la rondelle doivent être soigneusement étudiées. Elle doit être suffisamment épaisse et dimensionnée pour répartir correctement la charge. » Coombes ajoute : « Il est également crucial que la rondelle soit rectifiée parallèlement et parfaitement plane pour les applications critiques soumises à des couples élevés. Tout autre défaut peut entraîner une précharge inégale. »

Ce sont des rondelles dont le diamètre extérieur est particulièrement important par rapport à leur trou central. Elles sont conçues pour répartir la force de serrage, mais grâce à leur taille plus importante, la charge est répartie sur une plus grande surface. Pendant de nombreuses années, ces rondelles ont servi à fixer les ailes des véhicules, d'où leur nom. Les rondelles d'aile peuvent avoir un diamètre extérieur plus grand, mais sont généralement fabriquées dans un matériau fin.

Les rondelles fendues offrent une flexibilité axiale et servent à empêcher le desserrage dû aux vibrations. Photo provenant de www.amazon.com.

Les rondelles fendues, également appelées rondelles élastiques ou rondelles frein, présentent une flexibilité axiale. Elles servent à empêcher le desserrage dû aux vibrations. Le principe des rondelles fendues est simple : elles agissent comme un ressort, exerçant une pression sur la pièce fixée et sur la tête du boulon ou de l’écrou.

ARP ne fabrique pas ces rondelles car la plupart des fixations essentielles au moteur, à la transmission, au châssis et à la suspension sont serrées au couple prescrit, ce qui assure une force de serrage adéquate. Le risque de desserrage sans outil est donc quasi nul.

La plupart des ingénieurs s'accordent à dire qu'une rondelle élastique, lorsqu'elle est serrée à un couple élevé, s'allonge légèrement. Dans ce cas, la rondelle fendue perd de sa tension et peut même perturber la précontrainte précise de l'assemblage.

Les rondelles étoiles sont munies de crans qui s'étendent radialement vers l'intérieur ou l'extérieur pour s'ancrer dans la surface du support et empêcher le desserrage d'une fixation. Photo provenant de www.amazon.com.

Les rondelles étoiles ont une fonction similaire à celle des rondelles fendues : empêcher le desserrage d'une fixation. Ces rondelles sont dotées de crans qui s'étendent radialement (vers l'intérieur ou l'extérieur) pour s'ancrer dans la surface du composant. De par leur conception, elles sont censées s'encastrer dans la tête de boulon/écrou et le support afin d'empêcher le desserrage. Les rondelles étoiles sont généralement utilisées avec les petits boulons et vis utilisés dans les composants électriques.

Pour éviter toute rotation et préserver la précision de la précharge, ARP a conçu des rondelles spéciales dentelées sur leur face inférieure. L'objectif est qu'elles assurent une bonne adhérence à la pièce fixée et offrent ainsi une plateforme stable.

ARP fabrique également des rondelles spéciales, notamment des rondelles à insert. Conçues pour protéger le haut des trous, elles empêchent le grippage et l'affaissement de ce dernier. On les utilise couramment sur les culasses, les composants de châssis et autres zones fortement exposées à l'usure nécessitant une rondelle.

Il est important de noter que la lubrification joue un rôle essentiel dans un préchargement précis. Outre l'application de lubrifiant sur le filetage de la fixation, il est recommandé d'en déposer une petite quantité sous la tête du boulon (ou de l'écrou) ou sur le dessus de la rondelle. Ne jamais lubrifier le dessous de la rondelle (sauf indication contraire dans la notice de montage) afin d'éviter sa rotation.

Le choix et la lubrification appropriés des rondelles sont des aspects qui méritent l'attention de toutes les équipes de course.

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