Brevet FR2373714A1 — publié le 19780707

La présente invention est relative à un système écrou- vis, ainsi qu'à un étau manoeuvré par un tel système. On sait que les filetages généralement utilisés en mécani- que pour des systèmes vis-écrou destinés à des assemblages ou à la manoeuvre de dispositifs tels que les mors d'un étau, comportent genéralement des filets de section transversale en forme de triangle isocèle ou de trapèze isocèle s'amincissant vers l'extérieur dans le cas de la vis et vers l'intérieur, complémentairement, dans le cas de l'écrou. Il apparait qu'alors, des efforts antagonistes imposés respectivement à l'écrou et à la vis suivant la direction générale de cette dernière se traduisent dans l'écrou par une réaction centrifuge tendant à en éloigner chaque point de la vis, en créant à l'interieur de cet écrou des contraintes de traction tangentielles tendant à l'élargir et à le faire éclater. Un des buts de la présente invention est de proposer une nouvelle forme de filet contrariant cette tendance de l'écrou à éclater, et traduisant au contraire les efforts antagonistes orientés suivant l'axe de la vis en une aetion centripète provoquant dans l'écrou ltapparition de contraintes tangentielles de compression, tendant à resserrer l'écrou sur la vis avec pour résultat une amélioration de la résistance de 1 l'as- semblage. Un autre but de l'invention est d'exploiter cette transformation d'efforts longitddinaux antagonistes en action centripète imposée à l'écrou, en proposant un écrou débrayable tendant à se fermer de lui-même rsur la vis lorsque des efforts longitudinaux antagonistes sont appliqués respectivement à cet écrou et à cette vis. Il apparaît en effet que, dans le cas où l'on utilise un systeme écrou-vis sans fin pour manoeuvrer un dispositif tel que, par exemple, un étau, la transformation d'un mouvement rotatif en mouvement rectiligne et d'un couple en effort de traction ou de compression d'orientation parallèle à l'axe de la vis qu'autorise un tel système ne prend son intérêt que lorsque écrou et la vis sont arrivés à une position relative déterminée : il apparaît alors intéressant de débrayer l'écrou de la vis et de les amener rapidement jusqu'à une position voisine de la position correspondant au début de transmission de l t -effort. C'est par exemple le cas pour un étau, où l'application d'un effort ne débute que lorsque les deux mors viennent au contact de la pièce à maintenir. A cet effet, le système vis-écrou selon l'invention, destiné. à résister à des efforts longitudinaux de sens déterminé , comportant une vis longitudinale présentant un filetage extérieur et un écrou présentant un filetage intérieur complémentaire , supportant respectivement des efforts longitudinaux antagonistes, est caractérisé en ce que le filet de la vis présente, dans le sens de l'effort longitudinal que doit subir cette dernière, une face inclinée en majeure partie dans le sens de cet effort par rapport à la direction longitudinale de la vis, dans le sens d'un éloignement par rapport à l'axe de celle-ci, et en ce que le filet de écrou présente, dans le sens de l'effort longitudinal que doit subir ce dernier, une face complémentaire inclinée dans le sens de cet ef òrt par rapport à la direction longitudinale, dans le sens d'un rapprochement par rapport à l'axe. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description ci-dessous, relative à un mode de mise en oeuvre non limitatif, ainsi qu'aux dessins annexés qui font partie intégrante de cette description. ta figure 1 montre une vue d'un étau à serrage par vis sans fin mettant en oeuvre l'invention, en coupe par un plan vertical médian tel que le plan I-I de la figure 2, passant par l'axe de la vis. La figure 2 montre une vue de cet étau en coupe par un plan vertical perpendiculaire à l'axe de la vis au niveau du dispositif de débrayage, tel que le plan Il-Il de la figure 1. La figure 3 montre, à une échelle supérieure, la forme de la section transversale du filet extérieur de la vis. La figure 4 montre une vue analogue du filet intérieur de 1 ' écrou. La figure 5 montre une vue analogue des deux filetages en position embrayée. Ces figures illustrent le cas particulier d'un étau, mais le champ d'application du système vis-écrou selon l'invention nlest nullement limité à la manoeuvre d'un tel dispositif et couvre également la plupart des industries utilisant le système écrou-vis sans fin, divers systèmes d'assemblage, divers systèmes de levage, divers matériels textiles, divers systèmes de serrage ou de traction, etc..... On a illustré aux figures 1 et 2 un étau à serrage parallèle de type connu; cet étau comporte un mors fixe 1 présentant à sa partie inférieure une semelle 2 de fixation à un support quelconque, à sa partie supérieure une face de serrage 3 généralement verticale et, dans une zone intermédiaire, un couloir de guidage 4 généralement horizontal et de direction générale perpendiculaire à celle de la face 3 ; cet étau comporte d'autre part un mors mobile 5 présentant à sa partie supérieure une face de serrage 6 constamment parallèle à la face 3 et située en regard de celle-ci, etosa partie inférieure un coulisseau longitudinal 7 généralement horizontal et perpendiculaire à la face 6, de section transversale complémentaire de celle du couloir de guidage 4 pour coulisser à l'intérieur de celui-ci en maintenant à chaque instant la face 6 en regard de la face 3 et parallèle à elle. Ce coulissement du mors mobile 5 par rapport au mors fixe 1 est ici assuré par un système vis-écrou 8 selon l'invention. Ce système vis-écrou 8 comporte, de façon connueen soi, une vis 9 dont laxe longitudinal 10 est parallèle à la direction est générale du couloir 4 et du coulisseau 7, et qui/d'une part solidaire de ce coulisseau 7 en translation suivant ltaxe O, et d'autre part montre rotation autour de cet axe 10 dans des paliers 11 et 12 du coulisseau 7 ; la vis 9 se prolonge vers l'extérieur du cou lisseau 7 au-delà du palier 12, pour porter uoemanivelle extérieure 13 au moyen de laquelle on provoque manuellement la rotation de la vis autour de son axe 10. Le mors fixe 1 porte quant à lui un écrou 14 présentant intérieurement, suivant un axe longitudinal coïncidant avec 1 ' axe 10, un filetage complémentaire du filetage que présente extérieurement la vis 9. Dans l'exemple illustré, l'écrou 14 forme une saillie au-dessus de la semelle 2, et pénètre à l'intérieur du coulisseau 7 via une fente longitudinale 15 que celui-ci présente vers le bas. Il est fixe longitudinalement par rapport à la semelle. Ainsi, de façon connue en soi, la rotation de la vis 9 sous l'action de la manivelle 13 dans un sens ou dans l'autre provoque un déplacement longitudinal du mors mobile 5 dans le sens d'un rapprochement ou d'un éloignement de la face 6 de celui-ci par rapport à la face 3 du mors fixe 1. ou Lorsque les faces 3 et 6 sont en contact/lorsqu'elles viennent toutes deux au contact d'un objet à serrer dans l'étau, une rotation de la manivelle 13 dans le sens d'un rapprochement des faces 3 et 6 provoque l'apparition dans la vis 9 d'un effort orienté suivant l'axe longitudinal 10, de la face 3 vers la face 6, schématisé par une flèche longitudinale 16 aux figures 1, 3, 4, 5, et dans l'écrou 14 d'un effort de réaction dont la résultante est également orientée suivant l'axe 10, de la face 3 vers la face 6, et qui est ici schématisé par des flèches 17 parallèles à l'axe 10. Ces efforts schématisés par les flèches 16 et 17 se reportent au niveau des filetages respectifs 18 et 19 de la vis 9 et de l'écrou 14, et plus précisément respectivement au niveau de la face 20 du filet 18 qui est orientée dans le sens de l'effort 16, et au niveau de la face 21 du filet 19 qui est orientée dans le sens de l'effort 17 et qui est au contact de la face 20 du filet 18 en position de serrage, comme le schématise la figure 5. Selon ltinvention, la face 20 présente, au moins en majeure partie, une inclinaison dans le sens de l'effort 16, dans le sens d'un éloignement par rapport à l'axe 10, et la face 21 présente en majeure partie une inclinaison complémentaire dans le sens de l'ef- fort 17, dans le sens d'un rapprochement par rapport à l'axe 10. Dans l'exemple illustré, les faces 20 et 21 présentent une section transversale sensiblement rectiligne, les filets 18 et 19 étant sensiblement trapézoidaux Z des faces 20 et 21 à profil biseauté pourraient également être réalisées conformément à l'invention, pourvu quelles soient en majeure partie inclinées dans le sens indiqué. Dans l'exemple illustré où les efforts les plus importants subis respectivement par la vis 9 et écrou 14 sont toujours orientés dans le même sens schématisé ici par les flèches 16 et 17, les faces 22 et 23 des filets 18 et 19 opposées respectivement aux faces 20 et 21 présentent une inclinaison usuelle, ici dans le même sens que les faces 20 et 21 respectivement, les inclinaisons et formes de ces faces 22 et 23 étant telles qu?il subsiste entre elles un Su 24 lorsque l'écrou 14 est embrayé sur la vis 9 pour faciliter le dégagement et l'engagement mutuel des filets. Dans le cas d'un système vis-écrou devant résister à des efforts longitudinaux orientés alternativement dans les deux sens, on peut prévoir de donner aux filets 18 et 19 une forme en queue d'aronde. Toutefois, on ne peut envisager dans ce cas un débrayage de l'écrou par rapport à la vis tel qu'il va être décrit à présent. Dans l'exemple illustré, l'écrou 14 est en effet débrayable par rapport à la vis 9 de façon à autoriser un déplacement longitudinal rapide du mors mobile 5 par rapport au mors fixe 1, sans que l'on ait à agir sur la manivelle 13, notamment pour amener les deux mors à une position proche de leur position de serrage en un mouvement longitudinal plus rapide que celui qu'appliquent la manivelle 13 et le système vis-écrou 8, avant de parfaire le serrage à la manivelle, ou inversement pour autoriser un dégagement rapide d'une pièce originalement serrée dans l'étau, après un léger desserrage à la manivelle. A cet effet, l'écrou 14 est formé ici de deux coquilles 24 et 25 dont chacune épouse extérieurement au maximum la moitié de la périphérie de la vis et porte une partie du filetage de l'écrou6 Dans 1 'exemple illustré, chacune des deux coquilles épouse extérieurement la périphérie filetée de la vis 9 sur 180 les deux coquilles étant accolées dans la position d'embrayage de l'écrou illustrée aux figures. Pour. autoriser le débrayage de l'écrou 14 par rapport à la vis 9, les deux coquilles 25 et 26 sont mobiles à volonté l'une par rapport à l'autre dans le sens dtun écartement mutuel et vis-à-vis de la vis 9, au moins jusqu'à une position dans laquelle les filetages des deux coquilles sont dégagés du filetage de la vis, le mouvement longitudinal relatif de la vis et de l'écrou devenant alors libre. Dans l'exemple illustré, les deux coquilles 25 et 26 sont ainsi articulés l'une sur l'autre autour d'un axe fixe 27 parallèle à l'axe longitudinal 10 de la vis et de l'écrou et disposé sous cet axe 10, à son aplomb vertical ; ces coquilles 25 et 26 sont aors jointives, en position d'embrayage de l'écrou 14 et de la vis 9, le long du plan vertical défini par les deux axes 27 et 10. Pour provoquer à volonté la rotation des deux coquilles autour de leur axe d'articulation 27 dans le sens d'un débrayage de I ' écrou, on applique dans 1 'exemple illustré une traction verticale vers le bas, c'est-à-dire dans le sens d'un éloignement par rapport à l'axe 10 de lavis, à une zone de chacune des coquilles 25 et 26, respectivement 28 et 29, ces zones 28 et 29 étant situées respectivement de part et d'autre de l'axe 27 d'articulation des deux coquilles entre elles de telle sorte que la traction appliquée vers le bas à l'une de ces zones se traduise par l'éloignement recherché de la coquille correspondante par rapport à la vis 9. Dans 1 'exemple illustré, cette traction vers le bas est appliquée par un lien souple en Y 30 dont les deux extrémités supérieures sont reliées respectivement aux zones 28 et 29 et dont l'extrémité inférieure 30 est reliée à une pédale 31 articulée au sol sous l'étau de telle sorte qu'unie pression appliquée du pied sur cette pédale 31 se traduise par l'ouverture de l'écrou 14. Un tel mode de débrayage se révèle particulièrement pratique dans le cas d'un outil comme un étau, dont l'utilisateur a fréquemment les deux mains prises par la pièce qu'il place dans cet étau ou retire, mais d'autres modes de débrayage ne sortiraient pas du cadre de l'invention, tant quant à la façon dont les différentes coquilles de l'écrou 14 sont reliées entre elles,ou nonsqutà la façon dont on ouvre ou ferme l'écrou 14 sur la vis 9. En particulier, d'autres modes de debrayage peuvent mieux convenir à d'autres applications du système écrou-vis selon l'invention. On peut notamment envisager un écrou débrayable selon l'invention comportant une seule coquille filetée, propre à épouser le filetage de la vis généralement sur 180 au plus, et parfois sur plus de 180 notamment Si l'on réalise cette coquille en un matériau souple et élastique : cette souplesse ne nuit pas à la rigidité de l'assemblage realisé au moyen du système vis-écrou ainsi conçu du fait que la forme de filets adoptée selon l'invention tend à plaquer l'écrou sur la vis lors d'efforts longitudinaux antagonistes convenablement orientés. Le nombre de coquilles formant l'écrou débrayable peut être également supérieur à deux. Naturellement, les moyens assurant le débrayage et l'embrayage à nouveau de l'écrou sur la vis sont étroitement fonction du mode de réalisation de l'écrou. Dans exemple illustré, cet embrayage à nouveau est assuré par rappel elastique des deux coquilles 25 et 26 dans le sens d'un rapprochement mutuel et par rapport à la vis 9, et d'un engagement à nouveau de leur filetage avec le filetage de cette derniere. Ce rappel élastique est par exemple assuré par un ressort à boudin 32 travaillant à la traction entre les parties supérieures respectives 33 et 34 des deux coquilles 25 et 26. I1 est à noter que l'effort longitudinal appliqué respectivement à la vis et à l'écrou lorsque les deux mors de l'étau entrent en contact mutuel ou sont en position de serrage d'une pièce entre eux interdit tout débrayage intempestif lors du serrage de l'étau du fait de l'inclinaison des filetages respectifs de la vis et de écrou selon l'invention. De préférence, quel que soit leur nombre, il est prévu un guidage des coquilles tel que celles-ci ne puissent pivoter par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de la vis sous l'action du couple de renversement qui naît dans chaque coquille du fait que l'effort longitudinal subi par la vis est situé ai 'intérieur de cette dernière et compensé au niveau de chaque coquille par un effort longitudinal situé dans cette coquille. Dans le cas d'un mode de réalisation à plusieurs coquilles, on peut par exemple prévoir à cet effet un encastrement mutuel des coquilles suivant des directions tangentielles par rapport à l'axe 10. Dans le cas où les coquilles sont articulées entre elles, ce couple peut être compense par un maintien ferme de l'articulation en orientation par rapport à l'axe 10, comme c'est le cas dans l'exem- ple illustré où l'axe 17 d'articulation-mutuelle des deux coquilles est défini par une tige 35 traversant celle-ci et logée de part et d'autre dans des pattes 36 et 37 en saillie au-dessus de la semelle 2, dont elles sont solidaires. Toutefois, dans l'exemple illustré et comme cela peut être également le cas quel que soit le nombre de coquilles et leur mode de lIaison mutuelle éventuel , on prévoit de préférence à cet effet un guidage de la coquille unique ou des différentes coquilles tel que ces coquilles ne puissent se déplacer que dans des plans perpen diculaires à l'axe 10 de la vis. Ainsi, dans l'exemple illustré, les pattes 36 et 37 présentent respectivement deux faces planes 38 et 39 orientées perpendiculairement à l'axe 10 et tournées l'une vers l'autre ; l'écartement entre ces faces, mesuré suivant une direction longitudinale parallèle à l'axe lO,est sensiblement égal- à la dimension correspondante des deux coquilles 25 et 26 mais légèrement supérieur , de telle sorte que ces coquilles puissent coulisser entre ces deux faces. Lors d'efforts longitudinaux cnnvenablement orientés, 1 'écrou reste ainsi plaqué sur la vis. De préférence, le filetage de la vis et/ou de l'écrou est défini par des segments discontinus de filets hélicoïdaux. Naturellement, d'autres modes de réalisation du système vis-écrou selon l'invention pourraient être envisagés sans que l'on sorte pour autant du ca re de la présente demande. I1 est à noter que, en dépit des possibilités nouvelles qu'il offre, le système vis-écrou selon l'invention ne présente aucune difficulté particulière de fabrication, présente une résistance voisine du système classique du fait que la surface de cisaillement des filets est voisine, procure une précision convenable dans le guidage. Dans le cas d'un système débrayable, la possbilité de mouvements longitudinaux rapides de l'écrou par rapport à la vis sans rotation de celle-ci permet d'utiliser un pas faible, autorisant une grande puissance de serrage, dans de nombreux cas comme celui de l'étau où un pas trop faible conduit habituellement à des manoeuvres fastidieuses lorsqu'il s'agit de faire varier de façon importante l'écartement entre les mors. Dans certains cas, il est même possible de coupler deux systèmes vis-écrou parallèles à profil inversé pour exercer des efforts longitudinaux aussi importants dans un sens que dans l'autre. REVENDICATIONS 1) Système vis-écrou destiné à résister à des efforts lon gitudinaux de sens déterminé, comportant une vis longitudinale présentant:un filetage extérieur et un écrou présentant un filetage intérieur complémentaire, supportant respectivement des efforts lon gitudinaux antagonistes, caractérisé en ce que le filet de la vis présente, dans le sens de l'effort longitudinal que doit subir cette dernière, une face inclinée en majeure partie dans le sens de cet efforta::par rapport à la direction longitudinale de la vis, dans le sens d'un éloignement par rapport à l'axe, et en ce que le filet de l'écrou présente, dans le sens de l'effort longitudinal que doit subir ce dernier, une face complémentaire inclinée dans le sens de cet effort par rapport à la direction longitudinale, dans le sens d'un rapprochement par rapport à l'axe. 2) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filet est sensiblement trapézoldal. 3) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une dépouille entre les faces respectives du filet de la vis et du filet de l'écrou orientées vers l'arrière par rapport au sens de l'effort longitudinal qu'ils sont respectivement destinés à subir. 4) Système vis-écrou débrayable selon ltune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que écrou comporte - au moins une coquille é p o u s a n t - > extérieurement une partie de la périphérie de la vis et porte une partie du filetage, et des moyens pour écarter à volonté la dite coquille de la vis pour dégager irrs filetages r'espectifs et autoriser un libre mouvement relatif suivant la direction longitudinale. 5) Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que 1'écrou comporte au moins deux coquilles dont chacune épouse extérieurement au maximum la moitié de la périphérie de la vis et porte une partie du filetage, et des moyens pour écarter à volonté les dites coquilles pour en dégager le filetage de celui de la vis et autoriser un libre mouvement relatif suivant la direction longitudinale. 6) Système selon la revendication 5 caractérisé en ce qulil comporte des moyens de rappel dans le sens d'un rapprochement mutuel des deux coquilles et d'un engagement de leur filetage avec le filetage de la vis. 7) Système selon ltune quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les deux coquilles de l'écrou sont articulées entre elles autour d'un axe parallèle à l'axe longitudinal de la vis et de l'écrou, et en ce que les moyens pour écarter à volonté les coquilles comportent des moyens pour provoquer leur rotation autour de leur axe d'articulation. 8) Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens pour provoquer la rotation des deux coquilles autour de leur axe d'articulation comportent des moyens pour appliquer une traction, dans le sens d'un éloignement par rapport à l'axe de la vis, sur une zone de chacune des coquilles, les dites zones étant situées respectivement de part et d'autre de l'axe dta rticulation. 9) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filetage de la vis et/ou de l'écrou est défini par des segments discontinus de filets hélicot- daux. 10) Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour guider la coquille suivant au moins un plan perpendiculaire à l'axe. 11)étau, comportant deux mors mobiles l'un par rapport à l'autre suivant une direction longitudinale, dont l'un porte une vis longitudinale montée à rotation autour de son axe et dont l'autre porte un écrou complémentaire de la vis, pour autoriser le serrage et le desserrage de l'étau par rotation de la vis, caractérisé en ce que écrou et la vis forment un système selon l'une quelconque des revendications précédentes, et en ce que les filets respectifs de la vis et de l'écrou sont inclinés complémentairement, respectivement dans le sens de déplacement longitudinal de l'éerou par rapport à la vis et dans le sens de déplacement longitudinal de la vis par rapport à l'écrou correspondant au serrage des mors. 12) Etau selon la revendication 11, caractérisé en ce que écrou comporte deux coquilles dont chacune épouse extérieurement au maximum la moitié de la périphérie de la vis et porte une partie du filetage , les dites coquilles étant articulées entre elles autour d'un axe parallèle à l'axe longitudinal de la vis et de l'écrou et disposé sous la dit axe longitudinal, une pédale située sous l'axe d'articulation et reliée à une zone de chacune des coquilles, les dites zones étant situées respectivement de part et d'autre de l'axe d'articulation, pour appliquer à volonté une traction dirigée vers le bas aux dites zones et écarter les deux coquilles de l'écrou pour débrayer ce dernier par rapport à la vis et débrayer les deux mors, et des moyens de rappel élastique dans le sens d'un rapprochement mutuel des deux coquilles et d'un engagement de leur filetage avec le filetage de la vis.