Brevet FR2500090A1 — publié le 19820820

La présente invention concerne une vis auto-taraudeuse, comportant au moins un filet formant des spires saillantes, dont l'angle des flancs est inférieur à quarante cinq degrés (90ième partie de l'angle droit), le noyau du filetage présentant, entre des spires voisines, des strictions, dont la partie la plus étroite se trouve sensiblement au milieu entre les deux spires voisines, et ledit noyau allant en se rétrécissant à partir des bases des deux spires voisines. Le brevet de la République Fédérale d'Allemagne NI 2 754 870 décrit une vis de ce- type, qui offre l'avantage d'avoir un ancrage particulièrement bon dans les matières synthétiques. Les spires, relativement minces, peuvent 8tre formées d'une façon particulière- ment aisée dans la matière plastique. La striction favorise le fluage de la matière qui est repoussée lors du creusement des spires. Lorsque des vis sont engagées par vissage dans de nombreux matériaux il apparaît des problèmes particuliers,qui résultent des particularités suivantes. Dans le cas par exemple de matières synthétiquesrelativement dures, notamment dans le cas de quelques thermo-durcissables, il se fait que la grande profondeur portante du filetage ne peut pas 8tre complètement mise à profit, car les efforts de déformation nécessaires pour creuser profondément dans la matière seraient trop importants, ce qui pourrait entraîner une rupture de la vis lors de son engagement par vissage. Plus petit est l'angle d'hélice d'une vis et plus important est, pour un couple donné,appliqué & la tête de la vis, l'effort de contrainte initiale dans le noyau de ladite vis, si bien que l'angle d'hélice ne doit pas 9tre trop petit, car, sinon,, il y aurait à craindre une rupture de la vis ou bien un cisaillement de la matière synthétique. Le couple de serrage de la vis doit être notablement supérieur au couple d'engagement par vissage, mais certainement inférieur au couple de foirage, pour lequel le filetage de l'écrou est cisaillé. La vis décrite dans le brevet allemand précé- demment mentionné présente un écartement relativement important entre spires voisines. Il en résulte, pour des vis très courtes, qu'il apparaît une forte dissymétrie, telle que les nombres de spires diamétralement opposées qui sont en prise, sont fortement différents; par exemple, trois spires peuvent 8tre en prise le long d'une génératrice du perçage, et deux spires seulement le long de la génératrice diamétralement opposée. Il peut en résulter des écarts importants entre l'axe de la vis et celui de son trou. L'un des buts de la présente invention est de permettre la réalisation d'une vis auto-taraudeuse du type indiqué initialement, qui soit bien adaptée également à des matériaux relativement durs, par exemple à des thermo-durcissables, cette vis pouvant Stre conformée de manière à ne subir aucun décalage latéral par rapport à l'axe du trou de la visDmtme pour une faible profondeur d'enfoncement de ladite vis. La vis auto-taraudeuse selon la présente invention est du type indiqué initialement, et elle est caractérisée par le fait que le rapport entre le diamètre externe du filet et le diamètre du noyau, mesuré au niveau de la partie la plus étroite de la striction, est inférieur à 1,5 et supérieur à 1,2. Une vis ainsi constituée présente, pour un pas important de ses spires, une distance axiale relativement faible entre spires voisines et un diamètre de noyau relativement grand. Cette disposition permet une hauteur relativement faible du profil du filet, en maintenant celui-ci assez mince. On conserve les avantages de la vis connue, concernant le fluage de la matière dans laquelle est aménagé le trou de la vis, cependant avec une profondeur relativement faible de pénétration de ses spires. La plus faible profondeur de péniétration est compensée, en ce qui concerne la force portante, par le plus grand nombre de spires par unité de longueur du filetage. Ce plus grand nombre de spires procure également une meilleure symétrie en ce qui concerne le nombre des spires en prise le long de génératrices, opposées l'une à l'autre, de trous de vis de courtes longueurs. Avantageusement, l'angle des flancs du filet (t) vaut, de façon connue en soi, environ trente degrés. Un tel profil peut être également réalisé sans difficulté pour mettre en oeuvre la présente inven- tion. Selon une autre caractéristique de l'in- vention, le rapport entre le diamètre externe et le diamètre du noyau est d'environ 1,3, ce qui est parti- culièrement avantageux. De préférence, l'écartement axial entre spires voisines vaut de 0,24 à 0,50 fois, et de préférence environ 0,27 fois le diamètre externe. Cet écartement axial coincide, dans le cas d'un filetage à un seul filet, avec le pas du filet. Dans le cas d'un filetage à deux filets, de préférence le filetage est constitué par deux filets, parallèles, de mêmes profils; dans ce cas, l'écartement axial ne correspond qu'à la moitié du pas de chaque filet. En règle générale, le pas du filetage est égal au produit de l'écartement axial entre spires voisines par le nombre de filets du filetage. On précise que, dans la présente description ainsi que dans les revendications, on désigne par "spires" un tour du filet hélicoïdal correspondant, et par "nombre de filets", le nombre des filets hélicoïdaux parallèles. Dans les conditions indiquées, la pente du filetage est comprise, dans le cas d'un seul filet, entre 3,5 et 5,5 degrés, et dans le cas de deux filets, entre 7 et 11 degrés. Selon une autre caractéristique particulière- ment avantageuse de la présente invention, le rapport entre le diamètre à la base des spires saillantes et le diamè- tre du noyau est compris dans l'intervalle allant de 1,04 à 1,10, et vaut de préférence environ 1,07. Ces valeurs, d'une part, assurent ur esnace suffisant pcur recevoir la matière qui a fté repoussée lots de la formation du filetage femelle, et. d'autre part- elles évitent un affaiblisserment inaceptable du noyau du filetage. Selon une autre caractDristiee particuliè- rement avantageuse, sur le profil de la vis, Wls lignes raccordant le diamètre du noyau aux points de base des spires saillantes sont sensiblement rectilignes. Cette forme est particulièrement simple, et 9pvt ttre aisément obtenue par façonnage sans enlèvement de copeaux. Selon une autre disposition, particulièrenrent avantageuse, lorsque le filetage femelle est réalisé dans un matériau fragile, les spires saillantes présentent des entailles, ayant de préf érce-nce une section sensi- blement en forme de V, et s'étendant jusqu'à la base du profil saillant du filets selon une possibilité avantageuse, les entailles sont disposées suivant des hélices à forte pente, qui croisent les spires du filet, plusieurs hélices, par exemple trois hélices, décalées entre elles de cent vingt degrés, étanrt réparties sur le pourtour de la vis, leur sens d'enrou- lement étant de preférence opposé à celui des filets de la vis. Ces entailles servent au drainage de la matière découpee en copeaux. Cette matière reut ensuite s'écouler dans la striction et remplir l'espace délimi- té, d'un c8té,par ladite striction,et, de l'autre cOté, par la paroi du trou de vis. La vis selon la présente invention peut gtre fabriquée aussi bien par laminage à froid, sans enlèvement de copeaux, que par enlèvement de copeaux, notamment dans le cas de vis de grands diamètres. Le profil du filetage est particulièrement favorable à la fabrication par laminage à froid, car la striction entre spires voisines favorise le fluage de la matière de la vis. A titre d'exemples, on a décrit ci-dessous ét illustré schématiquement au dessin annexé, plusieurs formes de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue en élévation d'une vis selon une première forme de réalisation, com- portant deux filets. La figure 2 est une vue en élévation de l'extrémité avant d'une vis ayant des arêtes de coupe. La figure 3 montre l'extrémité de la vis de la figure 2. La figure 4 est une vue partielle,en éléva- tion, d'une vis à deux filets entaillés. La figure 5 montre l'extrémité de la vis de la figure 4. La figure 6 montre le contour du filetage d'une vis & un seul filet. La figure 7 est une vue en élévation de la vis de la figure 6. La vis Sl. selon la figure 1, comporte une tête hexagonale 1 et une partie filetée 2. La partie filetée présente deux filets parallèles 3, 4, qui ont tous deux le même profil et forment des spires saillantes. Chaque filet a un pas h, qui est mesuré au niveau du diamètre externeldà, des spires. Entre deux spires voisines, se trouve une zone de striction 5. Il existe donc aussi deux "filets de striction", 6a et 6b, qui s'étendent le long de la partie filetée de la vis, parallèlement auxfilets 3, 4. Le diamètre, dK, du noyau de la vis est mesuré dans sa zone la plus étroit^, c'est-à-dire au fond de la striction 5. L'angle d'hélice, a, des filets 3, 4 (et par suite aussi des filets de striction 6a, 6b) est relié au diamètre externe d et au pas h par la relation tg cc m h: (ir. d ) On va décrire ci-après le profil du filetage à l'aide de la figure 6. Deux spires voisines 7,8 ne présentent bien entendu qu'un écartement axial h/2, en raison de l'existence de deux filets. C'est une caractéristique de la vis selon la présente invention que l'angle des flancs,*, est petit, de préférence voisin de trente degrés (le degré étant défini comme la 90ième partie d'un angle droit). La striction entre deux spires voisines 7, 8, est délimitées, lorsqu'elle est -vue en profil, par deux lignes droites 9, 10, qui passent par les points de base, 11, 12, des spireset forment un angle obtus,, valant par exemple 150 degrés. Le diamètre,dK, du noyau du filetage, est relativement grand par rapport au diamètre externe dA, si bien que le risque de rupture de la vis est faible. Les spires saillantes 7n 8 ont une hauteur relativement faible. Cette vis convient done particu- lièrement pour 9tre vissée dans des matériaux relative- ment durs, dans lesquels il n'est pas possible d'enfoncer des filets de vis trop profondément. Dans le cas du filetage représenté, 1, le rapport entre le diamètre, 4F, & la base des spires saillantes 7, 8, et le diamètre dK du noyau, vaut 1/0,93. On obtient ainsi un espace 21 suffisamment grand pour servir de logement & la matière qui est repoussée ou découpée lors du formage du filetage femelle. Dans le cas de la forme de réalisation selon la figure 2, c'est le même filetage que celui décrit à l'aide des figures 1 et 6 qui est utilisé. En supplément par rapport à la forme de réalisation décrite, des argtes de coupe 13, 14 sont prévues - à la partie avant de la vis S2. Ces argtes de coupe sont formées par des fraisages en forme de secteur, , 16. Ceux-ci sont disposés de manière que les arêtes de coupe soient diamétralement opposées. Lors de l'engage- ment de la vis, on la fait tourner dans le sens de la flèche 17, si bien que les argtes de coupe 13, 14 sont en avant et grattent la matière, de façon à tailler des spires dans la matière qui forme la paroi du trou de la vis. Une vis de ce genre convient particulièrement pour les matériaux fragiles, qui ne peuvent pas ttre facilement repoussés. Dans la forme de réalisation selon les figures 4 et 5, trois entailles 18 sont aménagées dans chaque spire de la vis S Ces entailles sont en forme de V. Le fond de l'entaille atteint les points de base des filets saillants, c'est-à- dire jusqu'aux lignes 19, représentées en traits mixtes sur la figure 6. Comme le montre la figure 4, les entailles 18 sont disposées le long dhélices à très forte pente, qui croisent les spires saillantes. Les entailles sont disposées le long de trois hélices de ce genre. Sur la figure 4, on a indiqué une hélice par la ligne en traits mixtes 20. Sa pente est opposée à celle des filets du filetage. Ainsi qu'on l'a déjà mentionné précédemment, les entailles jouent le r8le d'ouvertures de drainage, que peut traverser la matière qui, lors du vissage de la vis, est découpée en copeaux dans le matériau limitant le trou de vis. Cette matière peut s'accumuler dans l'espace compris entre la paroi du trou et le noyau de la vis, c'est-à-dire dans l'espace 21 qui est répéré,sur la figure 6,d'un c8té par les lignes 9 et 10, et, de l'autre, par la ligne en traits mixtes 22. La vis S selon la figure 7 a le même profil de filetage,représenté sur la figure 6, que les vis Si et S2* Cependant, dans le cas de la vis S, ce filetage comprend un seul filet. Par suite, dans le cas de la vis S5, le pas h',entre deux spires voisines 7',et l'angle d'hélice x' ne valent respectivement Que la moitié du pas h et de l'angle d'hélice a des vis Si et S2. Dans le cas des réalisations à deux filets (vis Si et S2), on obtient des couples importants d'engagement par vissage, car il faut tailler ou former simultanément deux filets. Le couple de foirage est important puisqu'il faut o;e l'effort de cisaillement pour le filetage feuelle a grand angle d 'hélice des vis. Des forces radiales et les; o tahs tangentielles dans un écrou tubulaire sont importantes, puis 'il faut réaliser simultanlrenlt deux filetages feurelles diamétraux La contrainte initiale dans la taige de la vis et la pression superficielle sur les flancs des filets sont faibles, car. par suite du g-and angle d'hélice, il n'y a production, pour un effc-;rt Tpriph- rique donnés que d'un effort de contrainte initiale relativement faible. L'auto-blocage, c'est-a-dire la résistance au desserrage autoat qze, est faible en raison du grand angle d'hélice. Le temps de montage est court, car on obtient une grande profondeur de vissage en quelques tours par suite du pas important. Dans le cas de la réalisation a un seul filet, le couple d'engagement par vissage est faible, car il n'y a à taviller ou à former qu'un seul f let. Le couple de foirage est par contre important, puisqu'il faut surmonter l'effort de cisaillement pour le filetage femelle à petit angle d'hélice. Les forces radiales et les contraintes tangentielles dans un écrou tubulaire entournant la vis ne sont que la moitié de ce qu'ils sont dans le cas de la réalisation à deux filets. La contrainte initiale dans la tige de la vis et la pression superficielle sur les flancs Au filet sont importantes, puisque, par suite du petit angle d'hélice, il y a production, pour un effort périphérique donné, d'un important effort de contrainte initiale. L'auto- blocage, c'est-à-dire la résistance au desserrage auto- matique, est important par suite du petit angle d'hélice. Pour une profondeur donnée de vissage et un nombre de tours donné lors de l'engagement de la vis Dar vissage, le temps de montage est double de ce qu'-il est dans le cas de la réalisation à deux filets. De ces particularités, il résulte les conséquences suivantes pour l'utilisation des vis. On utilisera la réalisation à deux filets lorsque le diamètre de la vis est faible, pour obtenir des couples de serrage réalisables. Lorsqu'on désire une grande vitesse de montage, on donnera également la préférence à la réalisation à deux filets, dans la mesure o ses inconvénients ne s'opposent pas à son emploi. La réalisation à deux filets est avantageuse avec les matériaux n'acceptant qu'une faible charge en pression, par suite de la faible contrainte initiale de la tige de la vis et de la faible pression super- ficielle sur les flancs des filets. La réalisation à deux filets est d'autre part avantageuse dans le cas des vis courtes, car, en raison des deux filets, la force peut être appliquée diamétralement de façon à obtenir un vissage centré. La réalisation à un seul filet doit être préféréelorsqu'on désire un autoblocage important, qui résulte du petit angle d'hélice. Dans le cas des faibles épaisseurs de paroi, les vis à un seul filet sont donc avantageuse, puisque les efforts radiaux et les contraintes tangentielles sont faibles. On donnera la préférence à la réalisation à un seul filet également lorsque l'on désire de faibles couples de serrage. La réalisation à un seul filet convient particulièrement bien pour coopérer avec des matériaux acceptant une forte charge en pression, car, comme on l'a indiqué ci-dessusla coE*airLte initiale dans la tige de la vis et la pression superficielle sur les flancs du filet sont importantes. REVENDICATIONS 1. Vis auto-taraudeuse, comportant au moins un filet formant des spires saillantes, dont l'angle des flancsest inférieur à 45 degrés (9Oième partie de l'angle droit), le noyeu du filetage présentant, entre des spires voisines, des strictions, dont la partie la plus étroite se trouve sensiblement au milieu entre les deux spires voisines, et ledit noyau allant en se rétrécissant à partir des bases des deux spires voisines, vis caractérisée par le fait que le rapport entre le diamètre externe (d ) du filet et le diamètre du noyau (dK), mesuré au niveau de la partie la plus étroite de la striction (5), est inférieur à 1,5 et supérieur à i, 2. 2. Vis auto-taraudeuse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'angle des flancs du filet (Y') vaut, de façon connue en soi, environ trente degrés. 3. Vis auto-taraudeuse selon l'une quelcon- que des revendications précédentes, caractérisée par le fait'que le rapport entre le diamètre externe et le diamètre du noyau (d /dK) est d'environ 1,5. 4. Vis auto-taraudeuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'écartement axial (h/2; hl) entre spires voisines (7; 8; 7') vaut de 0,24 à 0,30 fois, et de préférence environ 0,27 fois le diamètre externe (d ). 5. Vis auto-taraudeuse selon la revendica- tion 4, caractérisée par le fait que le filetage est constitué par deux filets (3, 4), parallèles, de mêmes profils. 6. Vis auto-taraudeuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le rapport entre le diamètre (cl) à la base (11, 12) des spires saillantes (7, 8; 7') et le diamètre du noyau (dt) est compris dans l'intervalle allant de 1,04 à 1,10, et vaut de préférence environ 1,07. il 7. Vis auto-taraudeuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que, sur le profil de la vis, les lignes raccordant le diamètre du noyau (dc) aux points de base (11, 12) des spires saillantes (7, 8; 7') sont sensiblement rectilignes. 8. Vis auto-taraudeuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que son extrémité avant comporte des arêtes de coupe (13, 14), qui sont formées de préférence par des fraisures (15, 16), réparties régulièrement sur le pourtour, par exemple par deux fraisures diamétralement opposées. 9. Vis auto-taraudeuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les spires saillantes présentent des entailles (18), ayant de préférence une section sensiblement en forme de V, et s'étendant jusqu'à la base (11, 12) du profil saillant du filet. 10. Vis auto-taraudeuse selon la revendica- tion 9, caractérisée par le fait que les entailles (18) sont disposées suivant des hélices (20) à forte pente, qui croisent les spires du filet, plusieurs hélices, par exemple trois hélices, décalées entre elles de cent vingt degrés, étant réparties sur le pourtour de la vis, leur sens d'enroulement étant de préférence opposé à celui des filets de la vis. 11. Vis auto-taraudeuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle est formée sans enlèvement de copeaux, par laminage à froid.