Brevet FR2000082A1 — publié le 19690829

i 2000082 La présente invention concerne une vis auto-taraudeu-se perfectionnée, destinée à être utilisée avec un outil d'entraînement qui la soumet à des chocs suivant la direction de son axe de façon à faire pénétrer sa pointe dans une pièce métallique, 5 cet outil la soumettant également, en même temps qu'aux chocs, à un couple rotatif avec la vitesse de rotation nécessaire pour assurer le taraudage'dans le trou pilote formé par la pointe. Afin d'éviter la pratique générale actuelle qui consiste à réaliser à l'avance des trous pilotes dans la pièce 10 métallique avec laquelle on doit utiliser les vis aufco-taraudeu-ses, on a proposé divers types de vis auto-taraudeuses munies d'une pointe en* forme de foret pour leur permettre, lorsqu'on les fait tourner, de percer leur propre trou pilote dans la pièce, opération qui est suivie par le taraudage de la vis dans cette pièce 15 De telles vis auto-taraudeuses et à auto-perçage ne sont pas entièrement satisfaisantes en raison de la présence des copeaux produits par le perçage et également en raison du fait que la vitesse de rotation de la vis requise pour réaliser ce perçage est beaucoup plus élevée que la vitesse de rotation requise pour le 20 taraudage, cette vitesse de rotation élevée pouvant de ce fait provoquer un arrachement du filetage réalisé dans la pièce, en particulier dans le cas d'une tole mince. Le but de la présente invention est d'obtenir une vis auto-taraudeuse perfectionnée présentant une pointe destinée à 25 former son propre trou pilote dans une pièce lorsque la vis est soumise simultanément à un choc dirigé suivant son axe et à un couple rotatif avec la vitesse de rotation nécessaire pour le taraudage dans la pièce, tandis qu'un autre but est d'obtenir une vis qui élimine ou réduise dans une large mesure le désavantage 30 des copeaux mentionné précédemment. Suivant l'invention, la vis auto-taraudeuse présente une tête à une extrémité d'une tige filetée et une partie de pointe à l'autre extrémité, cette partie de pointe comprenant plusieurs faces de perçage planes qui sont espacées suivant des 35 angles égaux autour de l'axe de la vis et un nombre correspondant de cannelures de foret disposées chacune de façon à s'étendre entre des faces de perçage adjacentes, chaque face de perçage s'é-tendant à partir de l'extrémité de la partie de pointe suivant t bad original 69 0011ï 2000082 une direction radiale vers 1 Extérieur et vers la tête et chaque cannelure de foret présentant une paroi latérale d'attaque située dans un plan radial, ou parallèle à un plan radial, par rapp©ï?t à l'axe de la vis, le bord extérieur de cette paroi latérale d'efc-1 taque étant contigu au bord de la face de perçage immédiatement adjacente, de telle sorte que ce bord extérieur constitue tin bord de cisaillement et de perçage lorsque la vis est soumise à un choc suivant la direction de son axe et à un couple rotatif autour de cet axe. 10 L'expression "paroi latérale d'attaque" ici utilisée doit être comptise comme se référant à la paroi de la cannelure de foret qui est dirigée suivant le sens de rotation lorsqu'on fait toxirner la vis autour de son axe dans le sens normal pour le taraudage. 15 Dans une réalisation préférée, la vigéuivant l'inven tion possède deux faces de perçage et deux cannelures de foret, tandis que le filetage de la tige est du type à double filet. Dans eette réalisation, chaque cannelure de foret possède une base plane s'étendant entre ses parois latérales et, de-20 puis l'extrémité de la pointe, radialement vers l'extérieur et dans la direction de la tête de la vis. De même, les parois latérales d'attaque des deux cannelures de foret peuvent se trouver dans un plan commun qui est diamétral, avec les parois latérales de fuite situées dans des 25 plans parallèles espacés qui sont à des distances égales de lVtse de la vis de part et d'autre de celui-ci. La description qui va suivre en regard des dessins annexés et à titre d'exemples non limitatifs permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. 30 La figure 1 est une vue en élévation à très grande échelle d'une vis auto-taraudeuse conforme à l'invention. La figure 2 est une vue de dessous de l'objet de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne . 35 3-3 de la figure 1. La figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4—4 de la figure 2. La figure 5 est une vue partielle représentant une variante et illustrant sché*atiquement une étape du procédé de 40 fabrication. BÂD ORIGINAL h9 00111 3 2000082 La figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 5• Comme le montre la figure 1, la vis représentée comprend d'une façon générale une tige 10 présentant un filetage 5 trempé 11 du type à double filet, avec une tête 12 à une extrémité et une pointe 13 à l'autre . La tête 12 présente la forme générale connue d'un évidement cruciforme 14 permettant l'entraînement, bien que n'importe quelle autre forme d'évidement, de fente ou d'élément analogue permettant l'entraînement puisse être 10 prévue sur la tête 12 et qu'encore cette tête puisse être hexagonale ou d'une autre forme non circulaire, afin de permettre l'entraînement par un outil à douille convenable. Comme le montrent également les figures 2, 3 et 4, la pointe 13 présente deux faces de perçage planes 15 et deux can-15 nelures de foret l6~. Chaque face de perçage 15 «st contiguë, sur ses bords, avec deux faces latérales qui se situent dans des plans s'étendant suivant la direction axiale de la vis et ces deux faces latérales sont définies l^une par la paroi latérale d'attaque 17 d'une cannelure adjacente et l'autre par la paroi latérale de 20 fuite 18 de l'autre cannelure adjacente. On remarque sur la figure 1 que chaque paroi latérale d'attaque 17 de chaque cannelure de foret présente un bord 19 qui s'étend depuis la tige 10 suivant une direction radiale vers l'extérieur et vers le bas, vers l'extrémité de la pointe jusqu'à un 25 point intermédiaire 20 et un autre bord 21 qui s'étend, depuis le point intermdédiaire 20, radialement vers l'intérieur et vers le bas jusqu'à l'extrémité de la pointe. Comme le montre la figure I, le point intermédiaire 20 qui constitue la jonction ou le sommet entre les bords 19 et 21 se trouve ^ûne distance radiale de l'axe 30 central de la vis qui est supérieure au rayon du noyau de la tige 10. De même, chaque cannelure de foret 16 présente une base plane 22 qui s'étend entre ses parois latérales 17 et 18 et qui s'étend également suivant une direction dirigée vers le haut et 35 radialement vers 1'extérieur à partir de l'extrémité de la pointe. L'angle A indiqué sur la figure 1 entre le plan de la base 22 de la cannelure de foret et l'axe de la vis est de préférence de l'ordre de 20°# de telle sorte que l'angle complet sous-tendu à l'extréaité de la pointe par les deux bases planes.22 des cannelu-V0 res de foret est de préférence de l'ordre de 40°. BAO ornait 69 00111 2000082 Entre le bord 22a de chaque base 22 et l'extrémité de la tige 10, à l'endroit où le filetage commence, il existe une partie de paroi plane 22b qui est inclinée radialement vers l'extérieur et dans la direction de la tête 12, l'angle d'inclinaison 3 de cette partie de paroi 22b par rapport à l'axe de la vis étant supérieur à l'angle A, comme on peut s'en rendre compte sur la figure 1. De même, comme on pourra le remarquer, les parois latérales 17 qui définissent un côté de chacune des faces de perçage 10 15 coïncident et se situent sur un. diamètre par rapport à l'axe de la vis, tandis que les parois latérales 18 qui définissent les autres côtés des faces de perçage 15 se situent sur des lignes parallèles entre elles et disposées dans des plans espacés parallèles situés de part et d'autre de l'axe central de la vis à une égale 15 distance. Le résultat de cette configuration est, comme le montre la figure 4, d'offrir une âme 23 qui est relativement épaisse dans le sens transversal par rapport à l'axe central de la pointe, entre les deux cannelttres de foret, et qui contribue nettement à 20 maintenir la résistance mécanique de la pointe malgré l'enlèvement de métal nécessaire pour l'établissement des deux cannelures de foret. Lorsqu'une telle vis est utilisée avec un outil qui applique simultanément à la vis un choc vibrant dirigé.axialement 25 et un couple rotatif, les bords 21 des parois latérales d'attaque des cannelures de foret agissent comme bords de cisaillement et de perçage pour produire dans la tôle un trou pilote qui a un diamètre ayant la dimension D qui est indiquée sur la figure 4 et qui est la distance entre les pointes 20 mesurée directement suivant 30 un diamètre de la vis. De préférence, l'angle qui est sous-tendu par les bords 21 et qui est indiqué en B sur la figure 1 est compris entre 90 et 140°. Lorsqu'une telle vis est utilisée sous l'action combi-35 née du choc vibrant et du couple rotatif, un trou pilote se forme sans ou presque sans production de copeaux et il semble qu'il se produise une action combinée de perçage et d'emboutissage en raison de la combinaison du choc vibrant et du couple rotatif, les bords 21 des cannelures de foret produisant des effets superBAD ORIGINAL 69 00111 5 2000082 posés de cisaillement et de perçage. Etant donné que la vis présente une action combinée de perçage et de forage, on produit moins de copeaux qu'avec le type ancien de vis à pointe auto-perceuse et de même l'action de 5 perçage avec asouvement vibratoire broyé et libère toute quantité de copeaux aussi faible soit-elle qui est produite. Pour la fabrication de la vis représentée par la figure 1, on réalise d'abord une ébauche cylindrique lisse et ensuite, d'une façon généralement connue, on façonne la tête 12 à 10 une extrémité de cette ébauche, tandis que l'autre extrémité, qui doit constituer la pointe, est réduite en diamètre par une opéra^ tion d'extrusion connue. On réalise alors la pointe sur cette extrémité de diamètre réduit en utilisant des matrices de forme appropriée au cours d'une opération d'appointage par pincement 15 et le déplacement de métal dans la direction radiale vers l'extérieur produit par cette opération a pour résultat l'obtention de la pointe à bords inclinés vers l'extérieur qui a été décrite précédemment. Le filetage est alors obtenu par laminage sur la partie lisse de la tige 10. 20 Les figures 5 ®t 6 représentent une vis conforme à l'invention présentant une pointe légèrement modifiée qui s'obtint par un procédé quelque peu différent de celui décrit précédemment pour la réalisation de la vis représentée par la figure 1. La pointe de cette vis représenté® par les figures 5 25 et 6 est très semblable à celle de la figure 1 et on utilise des références identiques sur ces figures 5 et 6 pour désigner les parties de la pointe qui correspondent à celles représentées sur la figure 1. La différence entre la pointe de la figure 5 et celle 30 de la figure 1 est présentée par le bord 19 de la face d'attaque 17 de chacune des cannelures de foret et résulte d'une légère différence de procédé de fabrication entre la pointe de la figure 5 et celle de la figure 1. En façonnant la vis de la figure 5, on dote d'une tête 35 une ébauche cylindrique, mais, par opposition avec la réalisation de la vis de la figure 1, l'autre extrémité de l'ébauche n'est pas réduite et cette extrémité est alors appointée par pincement de la même façon que dans le cas de la figure 1, de façon à donner la forme de pointe voulue. Cet appointage a pour résultat un dé-40 placement radial de métal vers l'extérieur à l'endroit de la poinBAP ORIGINAL 49 00111 6 2000082 te, mais, étant donné que 1'appointâge par pincement est exécucé sur l'extrémité de l'ébauche qui a'a pas un diamètre réduit, le métal se trouve alors déplacé radialement vers l'extérieur plus loin que oo a'est le cas avec la pointe de la figure 1 et en fais 3 à un tel point que la dimension transversale maximale de la poin-te serait inacceptable, car elle entraînerait la formation d'un trou pilote de trop grande dimension. Ainsi, lorsqu'on traite l'ébauche produite de cette façon pour réaliser le filetage 11,on utilise wne matrice 25 qui 10 est représentée schématiquement sur la figure 5, cette matrice, outre la partie 26 destinée à donner le filetage normal, présentant une autre partie lisse 27 qui agit sur l'extrémité dé l'ébauche qui a été appointée par pincement pour former la pointe. La face lisse 28 de la partie 27 de la matrice se 15 trouve dans un plan qui n'est pas exactement parallèle à l'axe de la tige de la vis, mais qui est incliné en faisant un angle faible avec cet axe ou, autrement dit, cette partie de la faoe de la matrice présente une légère dépojjiîte qui peut être observée sur la figure 5, bien que l'on puisse se rendre compte qu'à cette 20 échelle importante l'angle de dépouille de la face 28 est quelque peu exagéré. L'effet du laminage de la pointe entre les matrices planes qpi ont la forme représentée en 25 est de réduire la partie radiale formée par 1'appointage par pincement et, dè ce fait, le aaétal situé le long des bords 19 se teouve déplacé oir-25 culairement pour former une partie épaissie ou bombée 24 sur chaque face d'attaque 17 de chaque cannelure de:foret, cette partie 24 étant contigu^âu bord 19 de chaque cannelure. De même, un autre effet de ce laminage réalisé par les faces lisses 28 des matrices associées est de laminer le mé-30 tal déplacé afin de donner aux faces 15 la forme de portions exactes de surface cylindrique. Ceci tend à améliorer l'àction de perçage de la vis lorsqu'elle est utilisée avec un outil" qui applique simultanément un choc vibrant et un couple rotatif à la vis, pour l'amener à former son propre trou pilote dans une piè-35 ce en tôle métallique. 69 00111 7 2000082 - REVENDICATIONS - 1. Une vis auto-taraudeuse qui présente une tête (12) à line extrémité d'une tige filetée (10) et une partie de pointe (13) à l'autre extrémité, caractérisée en ce que cette partie de 5 pointe comprend plusieurs faces de perçage planes (15) qui sont espacées suivant des angles égaux autour de l'axe de la vis et un nombre correspondant de cannelures de foret (16) qui sont disposées, et s'étendent,chacune entre des faces de perçage adjacentes, chaque face de perçage s'étendant depuis l'extrémité de la 10 partie de pointe suivant une direction radiale vers l'extérieur et vers la tête, et chaque cannelure de foret présentant line paroi latérale d'attaque (17) située dans un plan radial, ou parallèle à un plan radial, par rapport à l'axe de la vis, le bord extérieur (19-21) de cette paroi latérale d'attaque étant 15 contigu au bord de la face de perçage immédiatement adjacente, de telle sorte que ce bord extérieur constitue un bord de cisaillement et de perçage lorsque la vis est soumise à un choc suivant la direction de son axe et à un couple rotatif autour de cet axe. 20 2. Une vis suivant la revendication 1, caractérisée par deux faces de perçage et deux cannelures de foret et en ce que le filetage (il) présenté par la tige est du type à double filet. 3. Une vis suivant la revendication 2, caractérisée 25 en ce que chaque cannelure de foret présente line base plane (22) qui s'étend entre ses parois latérales, cette base s'étendant radialement depuis l'extrémité de la pointe vers l'extérieur et dans la direction de-la tête de la vis. 4. Une vis suivant la revendication 3» caractérisée 30 en ce que les parois latérales d'attaque des deux cannelures de QU6 foret sont situées dans un plan diamétral commun efc en ce/les parois latérales de fuite (18) se situent dans des plans parallèles espacés qui sont équidistants de l'axe de la vis de part et d'autre part de celui-ci, de façon à constituer une âme (23) relati-35 vement épaisse dans le sens transversal par rapport à l'axe central de la pointe et entre les deux cannelures de foret. 5. Une vis suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le b'ord de perçage et de cisaillement de chaque paroi latérale d'attaque de chaque cannelure de foret présente une pre-. ^ ORIGINE 49 00111 8 2000082 mière partie (19) qui s'étend à partir dé la tige suivant une direction radiale vers l'extérieur et vers l'extrémité de la pointe jusqi'en un point intermédiaire (20) et une seconde partie (21) qui s'étend depuis ce point intermédiaire dans une direction ra™ 3 diale vers l'intérieur et vers le bas jusqu'à l'extrémité de la pointe, le point intermédiaire se trouvant à une distance Cadiale de l'axe central de la vis qui est supérieure au rayon du noyau de la tige de la vis. 6. Une vis suivant la revendication 5, caractérisée 10 en ce que l'angle (2A) sous-tendu à l'extrémité de la pointe par les deux bases planes des cannelures de foret est d1approximativement 40° et en ce que l'angle (B) entre les deux secondes parties des bords de perçage et de cisaillement est compris entre 90 et 140°. 15 7- Une vis suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la partie de pointe est produite en appointant par pincement l'extrémité d'une ébauche cylindrique de diamètre uniforme de bout en bout et en ce que cette partie de painte est laminée entre des matrices lisses (27) afin de déplacer radialement 20 vers l'intérieur les points intermédiaires des bords de cisaillement et de perçage et de produire une surépaisseur localisée (24) sur le bord extérieur de chaque paroi latérale d'attaque de chaque cannelure de foret. BAD ORIGINAL