Brevet FR2521234A1 — publié le 19830812

La présente invention concerne un organe de fixation rotatif fileté ou vis et plus précisément un tel organe du type qui perce un trou pilote et forme un taraudage dans une pièce, sans qu'un perçage préalable, un taraudage ou une opération analogue soit nécessaire. Le brevet des EtatsUnis d'Amérique N O 3 395 603 délivré à l'inventeur de la présente demande concerne une vis perforante et auto-taraudeuse qui a été fabriquée en grande quantité et a été utilisée d'une façon très répandue dans le domaine de la fabrication des automobiles, de la construction mécanique, de la fabrication des appareils ménagers, etc L'organe de fixation comporte de façon générale une extrémité pilote qui a un grand axe transver- sal et un petit axe transversal, la longueur de la partie ayant le grand axe étant sensiblement égale à celle de la partie de petit axe Deux goujures sont formées dans l'extrémité pilote et forment chacune une surface de coupe dont l'extrémité est pratiquement confondue à celle de la partie de grand axe et une surface de traînée dont l'extrémité est pratiquement confondue avec celle de la nartie de tetit axe. Bien que l'invention décrite dans le brevet précité ait été utilisée jusqu'à présent pour des plages très diverses de dimensions des organes de fixation et pour diverses applications, un organe de fixation du type décrit et dans lequel la longueur de l'extrémité pilote doit être notablement réduite afin que la partie filetée de l'organe de fixation soit plus proche du bout que dans la majorité des applications de l'organe de fixation ac- tuellement utilisé, est devenu très souhaitable Cepen- dant, on a constaté que le raccourcissement de la longueur de la pointe de l'organe de fixation provoquait une in- clinaison de la surface de traînée, comme décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique no 3 395 603, qui garde une forme sensiblement plate, avec une incli- naison qui s'oppose en grande partie au passage des co- peaux formés par l'opération de perçage, par l'ouverture formée. Etant donné cette caractéristique, l'invention concerne un organe de fixation perforant et auto-taraudeur ayant une pointe de perçage dont la configuration faci- lite l'enlèvement des copeaux formés par le perçage et qui peut être utilisé pour des dimensions de pointes de perçage comprises dans une large plage. Plus précisément, l'invention concerne un organe de fixation perforant et auto-taraudeur comprenant une tige filetée placée vers l'arrière et une extrémité pilote, celle-ci ayant une partie de grand axe transversal et une partie de petit axe transversal, deux goujures étant formées longitudinalement dans l'extrémité pilote afin qu'elles délimitent deux surfaces de coupe Chacune des surfaces de coupe a une forme courbe dans la direction longitudinale afin qu'elle donne l'angle convenable de pente d'affûtage convenant au perçage, et les goujures sont orientées de manière que les surfaces de coupe soient disposées de façon générale le long d'un plan comprenant l'axe principal de l'extrémité pilote et elles ont des terminaisons communes avec la partie d'axe-principal. Les arêtes de coupe associées aux surfaces de coupe dé- crivent un cercle ayant un diamètre supérieur au cercle décrit par le petit axe lors de la rotation de l'organe, et les surfaces de traînée formées par les goujures sont disposées de façon générale dans la partie de petit axe et se terminent en même temps qu'elle Les portées formées en- tre les surfaces de trainée et de coupe ont une largeur croissante en direction radiale, de la surface de traînée aux surfaces de coupe, si bien que les portées ne sont pas au contact de la paroi latérale d'un trou pilote for- mé par les surfaces de coupe L'organe de fixation se caractérise par des surfaces de traînée qui ont une forme courbe en direction longitudinale par rapport à l'organe de fixation afin qu'elles laissent de l'espace pour le passage des copeaux de la matière formés pendant l'opéra- tion de perçage. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation d'un organe per- forant et auto-taraudeur de fixation réalisé selon la technique antérieure; la figure 2 est une élévation latérale de l'or- gane connu de fixation de la figure 1, vu perpendicu- lairement à celle-ci; la figure 3 est une vue de bout de l'organe de fixation des figures 1 et 2; la figure 4 est une perspective de l'extrémité de l'organe de fixation perforant et auto-taraudeur selon la présente invention; la figure 5 est une élévation latérale représen- tant l'organe de fixation de la figure 4; la figure 6 est une élévation de l'organe de- fixation des figures 4 et 5, perpendiculairement à la figure 5; et la figure 7 est une vue de bout de l'organe de fixation des figures 4 à 6, et elle représente des détails supplémentaires de l'invention. Les figures 1 à 3 représentent un organe de fixation de type connu perforant et auto-taraudeur pra- tiquement tel que décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique no 3 395 603. L'organe de fixation comporte de façon générale un corps 10 de vis ayant une tige allongée 12 et une tête 14 solidaire d'une extrémité postérieure Le corps 10 de la vis comporte en outre une extrémité pilote 16 de configuration transversale sensiblement elliptique Comme dans la structure connue indiquée précédemment, le terme "elliptique" est utilisé pour faciliter la description uniquement et n'a pas un sens mathématique exact Des fentes ou goujures longitudinales 18 et 19 de construction analogue sont formées dans des quadrants opposés de l'ex- trémité pilote 16 La goujure 18 est délimitée par une surface 20 de coupe qui a des arêtes 22, 24 de coupe et par une surface 26 de'traînée La goujure 19 est déli- mitée par une surface 28 de coupe ayant des arêtes 30 et 32 de coupe et par une surface 34 de traînée Les sur- faces 20 et 28 de coupe sont légèrement courbeset se trou- vent pratiquement dans un plan qui est peu incliné par rapport à l'axe longitudinal de la vis afin que l'en- lèvement de la matière des arêtes de coupe soit facilité pendant und opération de coupe Le profil des surfaces et 28 tel que représenté sur la figure 3 donne les angles convenables de pointe et de pente d'affûtage aux arêtes 22,24 et 30,32 Les surfaces 26 et 34 de traînée sont inclinées par rapport à l'axe longiudinal de la vis afin qu'elles facilitent l'enlèvement de la matière retirée pendant l'opération de coupe. Sur la figure 3, la largeur maximale des sur- faces 20 ou 28 de coupe est représentée avec une valeur supérieure à la largeur maximale des surfaces 26 ou 34 de traînée Les surfaces 20 et 28 de coupe sont décalées de façon générale par rapport à l'axe principal transversal a de l'extrémité pilote elliptique et parallèlement à cet axe afin que celui-ci soit délimité Les surfaces de traî- née 26 et 34 sont disposées de manière analogue par rap- port à l'axe transversal b Un trou pilote formé par dé- coupe par les arêtes 22, 24 et 30, 32 a donc un diamètre supérieur au petit are b de l'extrémité pilote Ainsi, les sur- faces de traînée 26 et 34 qui délimitent le petit axe b ne sont pas dirigées radialement vers l'extérieur au point d'être au contact des parois latérales d'un trou pilote formé par les arêtes de coupe De même, les parties cour- bes de l'extrémité pilote, entre les surfaces de coupe et de traînée, appelées 36 et 38, ne sont pas non plus au contact des parois latérales d'un trou pilote. La description des figures 1 à 3 qui précède concerne-la structure représentée dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 395 603 et on peut trouver dans ce brevet une discussion des avantages et des détails de cette structure. On se réfère maintenant aux figures 4 à 7 qui représentent un organe de fixation analogue à celui dé- crit précédemment mais réalisé selon l'invention. Les figures 4 à 7 représentent un organe de fixation ayant un corps 110 de vis qui comporte une tige 112 et une extrémité pilote 116 L'organe de fixation a en outre des goujures longitudinales 118 et 119 formées dans des quadrants opposés de l'extrémité pilote 116. La goujure 118 est délimitée en partie par une surface 120 de coupe qui a des arêtes 122 et 124 de coupe De même, la goujure 119 est délimitée en partie par une sur- face 128 de coupe ayant des arêtes 130 et 132 de coupe. Les parties courbes de l'extrémité pilote 116 qui sont délimitées par les surfaces 120 et 128 de coupe sont donc appelées portées 146 et 148. L'organe de fixation décrit ainsi a une construc- tion analogue à l'organe connu et représenté sur les figures 1 à 3, les parties analogues portant des références iden- tiques précédées du chiffre 1 pour les centaines. Comme représenté sur la figure 6, la longueur L de l'extrémité pilote 116 doit être mesurée depuis la pointe de l'extrémité pilote jusqu'au dernier filet por- tant la référence T Comme indiqué précédemment, il est - souhaitable, dans de nombreuses applications de l'organe de fixation, que la longueur L soit réduite afin que les filets formés sur la tige aient une meilleure pénétration, l'organe de fixation conservant cependant la même longueur déterminée Dans ce cas, l'angle formé par la surface de tralnée 26 ou 34 de l'organe connu de fixation par rapport à la surface sur laquelle l'organe est appliqué est plus petit et laisse moins d'espace pour l'enlèvement des copeaux de perçage, circulant par les goujures 18 ou 19 de l'organe connu Cette situation a tendance à provoquer une obstruction de la goujure par la matière percée et peut ralentir le perçage par l'organe de fixa- tion, l'opération de fixation étant alors moins avantageuse. Dans l'organe de fixation selon l'invention -} représenté sur les figures 4 à 7, ce problème est résolu par réalisation des surfaces 40 et 42 de traînée de ma- nière qu'elles délimitent un plus grand espace pour le passage de la matière percée et qu'elles forment une sur- face qui guide la matière percée vers le haut et à dis- tance de l'extrémité pilote 116 du corps 110 de la vis. Comme l'indique la figure 7, les surfaces 40 ou 42 de traînée sont formées dans un plan qui fait un angle Y avec le plan de l'axe central du corps 110 qui est lui-même à 90 du plan de la surface de coupe 120 ou 128 Ainsi, le plan de la surface de traînée 40 ou 42 fait un angle égal à 900 augmenté de O avec la surface de coupe 120 ou 128 En pratique, l'angle O est en géné- ral de l'ordre de 150 et l'angle de la surface 40 ou 42 de traînée avec la surface de coupe 120 ou 128 est de Cet angle est utilisé déjà dans des constructions connues, mais il n'a pas permis la résolution des problèmes précités car la surface 40 ou 42 de traînée fait un angle très aigu avec la surface à percer par l'organe de fixation. Dans le mode de réalisation considéré, une partie de rayon R est formée de manière continue, le rayon étant constant du bout de l'organe de fixation jusqu'en un point sensiblement adjacent au dernier filet T de l'organe. Le rayon R qui peut être suffisamment grand pour qu'il laisse l'espace nécessaire à l'enlèvement du copeau, est formé perpendiculairement à un plan imaginaire qui fait un angle de 105 avec celui de la surface de coupe 120 ou 128, selon une courbe suivant pratiquement le plan de l'axe central comme représenté sur la figure 6 Ainsi, le plan imaginaire indiqué serait le plan de la surface de traînée selon la technique antérieure En pratique, on constate qu'un rayon R sensiblement égal à celui qui est utilisé dans les surfaces 120 et 128 pour l'obtention de l'angle convenable de coupe au niveau des arêtes, donne une dépouille satisfaisante pour que la matière puisse circuler régulièrement dans les goujures 118 et 119. En effet, la surface courbe et continue en direction longitudinale de l'organe de fixation laisse. de l'espace pour l'enlèvement des copeaux pendant l'opé- ration de perçage et forme aussi une surface qui facilite le déplacement des copeaux d'une manière continue à par- tir de l'orifice percé par l'organe 110 Ainsi, la carac- téristique essentielle de l'invention est obtenue par la simple formation d'une surface courbe continue sur la surface de traînée 40 et 42 de l'organe de fixation, analogue aux surfaces 120 et 128 de coupe de l'organe, ces surfaces formant une zone agrandie nécessaire à l'en- lèvement des copeaux pendant le perçage et formant une surface qui facilite à tous égards la circulation des copeaux formés par l'organe de fixation, vers le haut et-vers l'extrémité de l'orifice. REVENDICATIONS 1 Vis rotative perforante et auto-taraudeuse, ayant une tige filetée et une extrémité pilote dans la- quelle sont formées plusieurs goujures longitudinales, l'extrémité pilote ayant, en coupe par un plan transver- sal, un petit axe et un grand axe, des surfaces de coupe, formées par les goujures longitudinales, se trouvant dans un plan comprenant l'axe principal et aboutissant à l'ex- trémité des goujures, caractérisée par deux surfaces de traînée ( 40, 42) formées par les goujures ( 118, 119), chacune des surfaces de traînée ( 40, 42) ayant une sur- face courbe de rayon sensiblement constant (R) sur toute sa longueur et partant d'un point adjacent au bout de l'extrémité pilote ( 116) et rejoignant un point adjacent à la tige filetée ( 112). 2 Vis selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface de coupe ( 120; 128) et la surface de traînée ( 40; 42) ont pratiquement une même configuration courbe. 3 Vis selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque surface de traînée ( 40; 42) et la surface correspondante de courbe ( 120; 128) forment un angle supérieur à 100 au bout de l'organe de fixation.