Brevet FR2439327A1 — publié le 19800516

L'invention concerne un organe de fixation tel que vis pourvue d'une tête proéminente venant se loger dans un chambrage de forme complémentaire menagé dans l'une des pièces à fixer. On connait depuis longtemps des vis dites à têtes fraisees ou têtes coniques" ou cylindriques à "six pans creux". Les vis à tête conique (Fig. 1) sont généralement constituées d'un corps ou tige 1, filetée sur au moins une partie de sa longueur, cette tige comportant à l'une de ses extrémites une tête 2 ayant un diamètre supérieur au diamètre nominal du corps de vis. La tete est dans ce cas tronconique et sa face frontale 3 se raccorde à une portion cylindrique 4 prolongeant la partie filetée 5 par une surface inclinée 6 formant en général un angle de 450 avec l'axe principal A-A du corps 1. Enfin, cette tête conique comporte le plus souvent une fente diamétrale 7 destinée à recevoir l'extrémité du tournevis permettant sa rotation et le serrage de sa partie filetée 5 dans un corps taraude 8 qui peut être un écrou. L'inconvénient majeur de ce type de vis réside dans le fait que le couple de serrage entraîne une importante friction entre la partie conique 6 de la tete et son siège correspondant 9 menagé dans la pièce 10 à fixer. Cette friction, en l'absence de graissage, entraine une dégradation des surfaces en contact et une perte importante de la puissance de serrage. En outre, on observe fréquemment une légère excentricité entre l'axe de taraudage de la piècé à fixer et l'axe de la fraisure tronconique, ce qui se traduit, au serrage, par une déformation de la tête de la vis qui s'incline par rapport au corps lorsque la partie conique 6 vient en contact avec cette fraisure. Il n'est pas possible de remédier à cet inconvenient de sorte que l'effort de serrage n'est pas exploité totalement, d'ou réduction encore de la puissance de serrage et un defaut total d'esthétique. Enfin, ces vis ont une tête de fort diamètre qui est toujours du double du diamètre du corps, ce qui entraine une augmentation d'encombrement au niveau du positionnement de la vis, par rapport à la pièce à fixer. Enfin, on a observé qu'il se produit fréquemment une absence de coincidence parfaite entre les entraxes des trous taraudés despièces à fixer et les entraxes des fraisures recevant les têtes coniques des vis à tête fraisee, ce qui se traduit par une impossibilite de positionner au mieux l'une des pièces par rapport à l'autre. Les vis à tête cylindrique à six pans creux ont, quant à elles, une même finalité sous reserve que la tête 11 est de forme cylindrique, à section circulaire, comme visible en figure 2. Ce genre de tête présente l'avantage, par rapport aux vis à tête conique, que la zone annulaire 12 de pression est d'une surface très sensiblement inférieure à la surface développée 6 de la partie conique de la tete de vis fraisee,ce qui réduit d'autant le contact et par suite, les efforts de frottements. Cette diminution du frottement dans le cas des vis à tête cylindrique permet d'accrortre notablement la puissance de serrage, celle-ci étant encore améliorée par le fait que cette zone annulaire est plane, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe général de la vis. En outre, le diamètre de la tête de ces vis à tête cylindrique est toujours, pour un même diamètre de corps,inférieur à celui des têtes coniques, ce qui permet de réduire l'encombrement au niveau du positionnement de la vis par rapport à la pièce à fixer. Toutefois, ces têtes sont généralement de fortes dimensions (d'une hauteur égale au diamètre du corps contrairement aux vis à tête fraisée dont la hauteur est la moitie du diamètre du corps) ce qui implique un enlèvement important de mati ère pour la realisation du chambrage 13. Enfin, la zone d'appui 14, c'est-à-dire l'épaulement annulaire sur lequel s'exerce l'effort de serrage, doit être relativement importante afin d'éviter les amorces de cisaillement ou de rupture.Ainsi, pour une vis de 10 mm de diamètre, la tête a un diamètre de 15 mm et une hauteur de 10 mm et la zone d'appui a une épaisseur de 5 mm environ. Cette hauteur cumulee de tête et de zone d'appui nécessite par conséquent que la pièce à fixer 10 dans laquelle est réalise le chambrage 13 ait au minimum une épaisseur de 15 mm, ce qui constitue un accroissement de matière important pour la pièce à fixer, très souvent inutile quant à la résistance mecanique nécessaire pour cette pièce. Ainsi, si ces têtes cylindriques présentent sur les têtes coniques des avantages quant au serrage et quant au rattrapage de jeu possible, lors d'excentration entre le trou taraudé de la pièce et le siège constitué par la fraisure, ces têtes présentent néanmoins le grave inconvénient de grever les coûts de production par les opérations d'usinage et par les augmentations superflues d'epaisseur des pièces recevant ces têtes de vis. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des deux types de vis précites en exploitant au maximum leurs avantages soulignés ci-dessus, mais en ecartant leurs défauts respectifs. L'invention concerne donc un organe de fixation tel que vis à tête du type constitué d'un corps se presentant sous la forme d'une tige de longueur variable pourvue sur au moins une partie de sa longueur d'un filetage se raccordant avec l'une des extrémités de cette tige, l'autre extrémité étant pourvue d'une tête circulaire ayant un diamètre supérieur au diamètre nominal du corps de vis, cette tête etant destinée à etre logée dans un chambrage prévu dans l'une des pièces à fixer, organe de fixation caractérisé en ce que la périphérie de sa tête est pourvue de gradins circulaires, ces gradins constituant des zones d'appui multiples et étagées répartissant la pression engendrée par le couple de serrage sur ces différentes zones. Suivant un mode de réalisation préférentiel, les gradins sont sensiblement de meme hauteur et la différence de diamètre est égale d'un gradin à l'autre, la somme des zones d'appui formées par ces gradins correspondant sensiblement la surface d'appui d'une vis à tête cylindrique. Suivant une caracteristique de l'invention, les génératrices passant par les sommes des gradins, forment avec l'axe median A-A du corps de la tige filetée, un angle inférieur à 450, la hauteur totale de ces gradins étant sensiblement égale à celle des têtes de vis à tête fraisée. Une vis selon l'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif sur la figure 3 annexée qui est une vue partiellement en coupe des pieces à fixer, la vis étant quant à elle représentée en élévation. Comme indique précédemment, le but de la présente invention réside dans une conception hybride des vis connues à tête conique et à tete cylindrique de façon à exploiter les avantages respectifs de chacun de ces deux types de vis tout en écartant leurs inconvenients propres. En fait, l'objet essentiel de l'invention réside donc dans la réalisation d'une vis qui, tout en permettant d'obtenir une puissance maximum de serrage, ait une tête d'un encombrement minimum de façon à réaliser un gain de matière au niveau de la fabrication de la vis et également et surtout un gain de temps au point de vue de l'usinage du chambrage (destiné a recevoir la tete de vis) et un gain de matière tres important quant à l'épaisseur des pieces recevant ces têtes de vis. Selon l'invention, la vis est constituée, de façon usuelle, d'un corps ou tige 1 filete sur au moins une partie de sa longueur, cette tige comportant à l'une de ses extrémités, une tête 2 ayant un diamètre supérieur au diamètre nominal du corps de vis.Toujours de façon usuelle, la tête se raccorde au corps de vis par une portion circulaire 4 prolongeant la partie filetée 1. La caracteristique principale de cette vis réside dans le fait que la tête 2 est, non pas tronconique ou cylindrique comme dans les réalisations connues mais formée de gradins circulaires 16 constituant des zones d'appui étagées 17 répartissant l'effort de serrage sur ces différentes zones. Les gradins circulaires 16 sont dans l'exemple considéré, de même hauteur et la difference de diantre est égale d'un gradin a l'autre de sorte que tous les gradins sont symétriques par rapport a l'axe median A-A du corps de la vis. Enfin, les génératrices 18 passant par le sommet des angles des gradins 16, forment par rapport à l'axe median A-A du corps de la vis, un angle inférieur à 45 et la hauteur totale des gradins est sensiblement égale à celle d'une tete de vis à tete fraisée, ce qui permet un gain de temps appréciable concernant l'usinage des fraisures recevant ces têtes. Ainsi, il est possible tétant donné que l'effort de serrage ne s'effectue plus desormais comme dans le cas des vis a têtes cylindriques sur un seul épaulement annulaire 14 mais sur une pluralité de zones d'appui 17), de réduire notablement la hauteur de cet epaulement annulaire 14 ce qui permet de diminuer très sensiblement la hauteur h de la pièce recevant cette tête de vis. On a à ce sujet illustre sur la figure 3 (H-h) le gain d'epaisseur réalisé par la vis à gradins par rapport aux vis à téte cylindrique schématisée par un tireté 19. La pièce 10, en effet, peut désormais être d'une faible épaisseur puisque, comme indiqué précédemment, l'effort de serrage est distribué sur les zones d'appui 17. Les différents diamètres du chambrage sont légèrement supérieurs a ceux des gradins afin de laisser subsister entre ce chambrage et les gradins, un jeu annulaire 20 permettant de rattraper l'absence de coincidence éventuelle entre l'axe du trou taraudé 21 de la pièce à fixer et l'axe du chambrage. On retrouve ici l'avantage de la vis à tête cylindrique. La vis peut comporter, en vue de son vissage, une fente diametrale 7 ou encore un evidement à six pans creux, voire un bossage extérieur de forme polygonale. Ainsi, la vis selon l'invention présente l'avantage: - d'avoir une tête dont le diamètre est au plus, voisin à celui des têtes à vis à tête cylindrique tout en réduisant de moitié la hauteur de ces têtes, - d'obtenir un effort de serrage maximum tout en réduisant fortement la hauteur des pièces destinées à recevoir les têtes de ces vis, d'oû économie importante de matière, - de reduire les temps d'usinage de ces pièces pour l'exécution des chambrages, - d'obtenir une fixation esthétique par une bonne assise des têtes de vis dans leur chambrage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit, pour lequel on pourra prévoir d'autres variantes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Organe de fixation tel que vis à tête pour la reunion par serrage de deux pieces appliquees l'une contre l'autre, cet organe etant constitué d'un corps en forme de tige filetée sur au moins une partie de sa longueur, et d'une tete circulaire dont le diamètre est supérieur à celui de la tige, cette tête étant destinée à venir en appui dans un chambrage usiné dans l'une des pièces à fixer, organe de fixation caractérisé en ce que la périphérie de la tête est constituée de gradins étagés formés de zones annulaires planes, perpendiculaires à l'axe médian de la tige, raccordées directement à un angle droit les une aux autres par des portions cylindriques concentriques à cet axe et de diamètre croissant en direction de la face frontale supérieure de la tête, tandis que le chambrage comporte des gradins etagés ayant un profil complémentaire de ceux de la tête de la vis. 2. Organe de fixation tel que vis à tête selon la revendication 1, caractérisé en ce que les portions cylindriques des gradins Q.5)sont sensiblement de même hauteur, tandis que la largeur des zones annulaires d'appui de ces gradins est sensiblement identique d'un gradin à l'autre, la somme de ces zones annulaires correspondant sensiblement à la surface d'appui d'une vis connue à tête cylindrique à six pans creux. 3.0rgane de fixation tel que vis à tête selon la revendication 1, caractérisé en ce que les genéralrice (18) passant par les sommets des gradins (16) à angle droit, forment avec l'axe médian A-A du corps de la tige filetée (1) > un angle inférieur à 45", la hauteur totale des portions cylindriques des gradins étant sensiblement égale à celle de la surface conique des têtes connues des vis à têtes fraisées. 4. Organe de fixation tel que vis à tête selon la revendication 1, caractérisé en ce que les portions cylindriques des gradins(Lg de la tête de vis ont un diamètre légèrement inférieur aux portions cylindriques des gradins du chambrage de l'une des pièces à fixer pour constituer un léger rattrapage de jeu autorisant un leger glissement relatif d'une pièce à fixer par rapport à l'autre pièce. 5. Organe de fixation tel que vis à tête selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête comporte une fente diamétrale (7) de vissage, un évidement polygonal, un évidement circulaire à méplat ou un bossage polygonal en saillie.