Brevet FR2514844A1 — publié le 19830422

La présente invention concerne un dispositif pour la fixation et l'assemblage d'éléments dont l'un au moins d'entre eux présente une surface courbe. L'invention est particulièrement adaptée quoique non exclusivement à l'assemblage, soit de barres ou tubes cylindriques, entre eux, soit d'éléments plans et de barres ou tubes cylindriques. L'assemblage d'éléments présentant une surface courbe soulève des difficultés spécifiques dues notamment aux faibles surfaces de contact desdits éléments en regard. Les moyens connus pour l'assemblage d'éléments de surface courbe, tels que barres ou tubes, sont constitués généralement de brides, colliers ou analogues entourant lesdits éléments à l'endroit de leur jonction. Ces moyens connus parviennent à assurer une liaison efficace mais à l'aide d'organes relativement lourds et encombrant par rapport aux dimensions des éléments tubulaires assemblés. De plus, ces moyens de type connu, sont prévus pour des assemblages destinés a des applications particulières et généralement lourdes, tels que des échafaudages. Dans le cas d'éléments de surface courbe relativement léger ou de faible diamètre, ces moyens connus sont disproportionnés eu égard au but recherché. Il est également connu d'assembler des éléments de surface courbe à l'aide de boulons traversants, dans le cas où l'utilisation desdits éléments autorise le percement de lumière pour le passage desdits boulons. Néanmoins, ces boulons connus ne permettent pas d'assurer une liaison efficace, du fait que leurs surfaces de contact avec lesdits éléments est très faible, l'écrou et la tête de vis étant plans alors que lesdits éléments sont courbes. I1 est alors nécessaire de recourir à des oeillets intermédiaires dont une face courbe prend appui et épouse la surface complémentaire d'appui tandis que l'autre face constitue le siège récepteur de la sous face de l'écrou ou de la tete de la vis. Ce dispositif connu n'empeche cependant pas le desserrage spontané de l'ensemble. L'invention remédie à ces inconvénients et permet de réaliser un boulon permettant l'assemblage simple, tout en assurant une solidarisation efficace, grâce à l'adaptation des surfaces en contact, de la vis et de l'écrou d'une part et des éléments d'autre part. A cet effet, l'invention concerne un organe de fixation tel que vis ou écrou comportant une face d'appui venant porter contre la paroi de l'élément fixé, l'organe de fixation étant spécialement adapté à la fixation d'un élément à parois curviformes, tel qu'un élément tubulaire cylindrique, et il est caractérisé en ce que ladite face d'appui est prévue avec une forme concave complémentaire de la paroi convexe de l'élément fixé. Plus particulièrement, l'invention concerne un organe de fixation tel que vis ou écrou comportant une face d'appui venant porter sur la paroi de l'élément fixé et spécialement adapté à la fixation d'un élément tubulaire cylindrique, et l'organe de fixation est caractérisé en ce que sa face d'appui est de forme concave, suivant un segment de cylindre complémentaire du segment constituant la paroi de l'élément cylindrique fixé. L'invention concerne plus particulièrement un organe de fixation dont la face d'appui est prévue avec des moyens permettant la rotation de ladite face d'appui concave le long de la paroi convexe de l'élément fixé et autorisant le passage à force des arêtes ou cornes de la face d'appui concave, le long de la génératrice de la paroi cylindrique de l'élément fixé lorsqu'en cours de rotation, les génératrices respectivement de l'élément fixé et de la surface d'appui sont perpendiculaires, permettant ainsi le serrage jusqu'à une position stable d'indesserrabilité danslaquelle les génératrices sont parallèles, l'organe de fixation étant maintenu en pression contre la paroi-complémentaire de l'élément fixé. L'invention concerne plus spécialement un organe de fixation constituant un boulon et comportant une vis et un écrou, la sous-tête de vis d'une part, et la surface ou face d'appui de l'écrou d'autre part, étant prévue avec une forme concave les concavités se faisant face et ces faces d'appui a concavité symétrique étant aptes à prendre appui sur les surfaces complémentaires de deux tubes assemblés. Plus particulièrement-, les moyens permettant le passage a force des arêtes ou cornes relevées des surfaces d'appui concaves le long de la génératrice du cylindre de la paroi fixée sont constituées par un biseautage ou arrondi des arêtes ou cornes constituant les extrémités relevées de la surface d'appui concave, évitant ainsi d'entamer ou d'agresse la paroi cylindrique de l'élément fixé. Selon une variante, les moyens permettant le passage a force de la surface d'appui concave et sa rotation contre la paroi cylindrique de l'élément fixé sont constitués par l'élasticité de ladite surface d'appui permettant sa déformat élastique et passagère lors du passage des génératrices respectivement de la surface d'appui de l'organe de fixation et de la paroi du tube cylindrique en opposition. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit et qui est donnée en rapport avec une forme de réalisation particulière présentée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés. La figure 1 représente une vue en perspective de l'assemblage de deux tubes en croix au moyen d'un ensemble vis/écrou, la vis d'une part et l'écrou d'autre part étant réalisés avec une surface d'appui concave conformément à l'invention. La figure 2 représente une vue en coupe de l'assemblage de la figure 1 selon la génératrice médiane du tube supérieur. La figure 3 représente une vue en coupe de l'assemblage de la figure l selon un plan médian coupant le tube supérieur. La figure 4 représente une vis à bois réalisée selon le principe de l'invention. La figure 5 représente un boulon pour l'assemblage d'un tube sur une plaque et utilisant le dispositif de l'invention. La figure 6 représente une variante d'un écrou selon l'invention. Les figures 1, 2 et 3 représentent un boulon selon l'invention et constitué d'une vis l et d'un écrou 2 muni d'un taraudage 4 complémentaire du filetage 5 de la vis 1. Le boulon permet d'assembler, suivant l'exemple de la figure 1, deux tubes croisées 6 et 7 munis de lumières 8 et 9 autorisant le passage de la vis 1 ; la longueur du corps 10 de la vis est suffisante pour permettre au filetage 5 de déborder du deuxième tube 7, lorsque ladite vis a traversé lesdits tubes. L'écrou 2 comporte une face supérieure dite surface d'appui 11 dont la concavité est sensiblement complémentaire de celle du tube ; la surface d'appui il par exemple suit la forme d'un segment de cylindre. Il en est de même pour la tête 12 de la vis 1 qui comporte une surface d'appui 13 également constituée d'un segment de cylindre. Ainsi, la vis 1 ayant traversé les tubes 6 et 7, porte par sa surface d'appui 13 contre la paroi externe du tube 6, selon une surface de contact maximale. L'écrou 2 est ensuite vissé sur la partie du filetage 5 faisant saillie par rapport au tube 7. Dans la phase finale du vissage, du fait de la concavité de la surface d'appui 11, ledit écrou porte par ses arêtes 14 et 15 sur le tube 7, dans les positions instantanées de son mouvement de rotation pour lesquelles les génératrices du segment de cylindre ne sont pas parallèles audit tube 7. Au fur et à mesure du vissage, la pression desdites arêtes 14 et 15 est plus forte et la pression de la surface d'appui il sur les parois du tube 7 augmente.Le mouvement de vissage est poursuivi jusqu' une position pour laquelle la génératrice du segment de cylindre constitué par l'écrou est parallèle à la génératrice du cylindre constitué par le tube 7 et il n'est plus possible de tourner l'écrou 2 ; la surface d'appui 11 et ledit tube sont alors rapprochés au maximum et sont indesserrables. Les figures 2 et 3 montrent plus précisément l'adaptation des surfaces d'appui concaves respectivement 13, constituant la sous-tête de la vis 12 et Il constituant la surface ou face d'appui de l'écrou 2 sur les parois cylindriques de convexité complémentaire et constituées par les tubes 6 et 7. On comprend que lorsque la rotation de l'écrou de serrage 2 approche de la position de serrage final, l'écrou se trouve successivement en cours de sa rotation dans une position dans laquelle la concavité de la face d'appui 11 est concordance avec la convexité complémentaire de la paroi du tube 7 et, après rotation de 900, la concavité de la face 11 se trouve en opposition avec la face d'appui du tube ; lors de cette opposition, la génératrice de la section de cylindre constituée par la face d'appui 11 (représentée par la ligne AB sur la figure 1) se trouve perpendiculaire par rapport à la génératrice du cylindre 7 et les arêtes ou cornes relevées de l'écrou respectivement 14 et 15 viennent porter avec une pression croissante sur la paroi du cylindre 7. Pour permettre ce passage et éviter que les forces de friction ne s'opposent à la rotation de l'écrou jusqu'a la position de serrage finale, et pour éviter également que la paroi du tube 7 ne soit agressée et entamée par les arêtes 14 et 15, on a prévu selon l'invention un léger méplat constituant un biseau respectivement 24 et 25 et situé sur la paroi terminale des cornes ou arêtes 14, 15 situées aux extrémités relevées de la face d'appui 11. Ce méplat pourrait être également remplacé par un léger arrondi des arêtes empêchant l'agression de la surface du tube et permettant le passage à force des arêtes sur les parois du tube. La tête de la vis 12 comporte également une sous-face ou sous-tête 13 incurvée et concave permettant d'épouser comme on le voit à la figure 2, la paroi du tube porteur fixé 6. La fixation et le serrage se faisant par l'écrou 2, la tête de vis n'est pas appelée à être entraîné en rotation. Cependant, dans les cas où la tête de vis serait appelée a être tournée, et comporterait à cet effet des moyens d'entraînement (fente réceptrice d'un tournevis) on peut également prévoir sur les extrémités des arêtes ou cornes 16, 17 formant les pointes incurvées de la sous-tête concave 13 un méplat 26, 27 permettant, comme exposé ci-dessus pour l'écrou 2ole passage en rotation de ces arêtes sur la paroi du cylindre 6 lorsque les génératrices respectivement de ce cylindre (références A', B' sur la figure 1) se trouvent en opposition avec la génératrice du segment cylindrique constitué par la sous-tête 13 concave de la tête de vis 12. Selon une variante on pourrait obtenir la possibilité d'un passage à force de l'organe de fixation concave (tête de vis ou écrou) contre la paroi convexe du tube en réalisant la face d'appui en un matériau suffisamment élastique pour permettre une déformation passagère et élastique lors de chaque passage des arêtes relevées de l'organe de fixation contre les parois cylindriques. Cette élasticité pourra être obtenue dans le masse du matériau constituant l'ensemble du boulon ou de la tête de vis ; mais elle peut également être limitée à une partie constituant la face d'appui et rapportée contre la paroi éventuellement plane de la surface du boulon ou de la sous-tête de vis. Et dans ce dernier cas, l'organe de fixation selon l'invention serait caractérisé en ce qu'il comporte une face d'appui intermédiaire constituée d'une couronne en matériau élastiquement deformable et dont la paroi, venant au contact de la paroi à fixer, forme un berceau concave de profil complémentaire de la paroi convexe de la pièce à assembler. L'invention permet ainsi d'obtenir des moyens d'assemblage de pièces forme non plane, notamment de forme tubulaire. On obtient ainsi un organe de fixation et d'assemblage permettant une liaison pratiquement indesserrable. On comprend en effet que lors de chaque rotation de 3600, l'organe de fixation, (écrou ou tête de vis) doit franchir deux fois une position dans laquelle les arêtes relevées de la surface d'appui incurvée viennent porter avec une pressio plus forte contre la paroi du cylindre récepteur, les deux courbures étant alors en opposition ; ce qui signifie que le couple de serrage présente deux pointes pour chaque rotation d'un tour. Lorsqu'on a atteint la position de serrage final qui correspond a une position stable dans laquelle les courbes sont en concordance, le desserrement ne pourrait être obtenu que par rotation de l'organe de fixation franchissant une première fois l'obstacle que constituerait l'opposition des deux courbures et le couple nécessaire pour franchir cet obstacle est supérieur aux efforts des vibrations et contraintes normalement subies par l'écrou en période d'utilisation de sorte que ces vibrations et contraintes ne peuvent aboutir à débloquer I'écrou de sa position finale stable. Il n'est pas nécessaire dans le cadre de l'invention de préparer un siège récepteur pour l'organe de fixation puisque ce dernier est conformé de façon à venir épouser la forme extérieure de la paroi de l'élément fixé. Le dispositif de l'invention rend inutile les pièces telles que rondelles intermédiaires décrites précédemment et visant à constituer une interface entre la face d'appui plane de l'écrou ou de la tête de vis et la paroi concave convexe de l'organe assemblé ; on obtient ainsi une grande simplification dans le montage, dans l'assemblage, dans le stockage des pièces etc... Il est possible dans le cas d'assemblage de métaux d'utiliser des boulons dont la tête de vis restant apparente et accessible n'aura pas besoin de comporter de moyens d'entraînement (fente ou nervure réceptrice d'un tournevis) ; en effet, la tête de vis venant s'adapter et épouser le contour convexe du tube est elle-même empêchée d'être entraînée en rotation et la solidarisation par serrage du boulon à l'extrémité ne nécessite pas l'immobilisation de la tête de vis ; et la tête de vis peut alors rester apparente et accessible tout en offrant une simple calotte sphérique sans aucune prise extérieure et étant par conséquent inviolable. On peut en outre obtenir une fixation particulièrement ferme, efficace et durable étant donné que la pression des organes d'assemblage vient s'exercer non pas selon une ligne correspondant-à la tangente de la face d'appui sur la paroi cylindrique réceptrice mais bien selon toute les parois ou surfaces en contact. Les domaines d'application de l'invention seront multiples et permettront l'assemblage d'éléments tubulaires, notamment dans l'ameublement, la décoration, la réalisation d'éléments d'aménagement intérieur pour magasins, bureaux ou ateliers, surfaces de rangement, mobilier intérieur tel que lit canapé, table, chaises, tabourets, mobilier scolaire, véhicule, accessoires de puériculture ; voitures d'enfant, bicyclette, jouets, meubles de jardin, équipements sportifs, lampadaires, mobiliers urbains, bacs, rembardes, équipement intérieur de véhicule, notamment de transport en commun etc... La figure 4 montre une variante dans laquelle l'organe d'assemblage est constitué par une vis bois dont la tête 20 comporte une sous-tête de profil concave constituant un berceau venant s'adapter sur la paroi cylindrique du tube 30 fixé sur une paroi plane en bois 32 recevant la pointe de la vis 31 ayant traversé les lumières diamétralement opposées sur le tube 30. La figure 5 montre également une variante dans laquelle le boulon permet la fixation d'un tube sur une plaque métallique plane. La tête de vis comporte comme décrit précédemment une sous-tête concave venant s 'appuyer sur la paroi convexe du tube 33 maintenu contre une plaque métallique plane 34 par le boulon 35 rapporté a l'extrémité de la vis 36. Le boulon pouvant être ici conventionnel et comporter une face d'appui plane venant ainsi s'appliquer contre la paroi plane de la plaque 34. On a représenté à la figure 1, le boulon 2 avec une surface d'appui concave tandis que la face extérieure ou face opposée était plane ; on peut également prévoir que les deux faces soient parallèles, le boulon étant d'épaisseur constante et incurvée sur ses deux faces, comme illustré a la figure 6 ; et il comporte les méplats ou biseaux 24,25 facilitant la rotation lorsque les incurvations de l'écrou et du tube sont en opposition. REVENDICATIONS 1.-Organe de fixation tel que vis ou écrou comportant une face d'appui (11,13) venant porter contre la paroi de l'élément fixé, l'organe de fixation tel que vis (1) et/ou écrou (2) étant spécialement adapté à la fixation d'un élément à parois curviformes, tel qu'un élément tubulaire cylindrique (6,7), et il est caractérisé en ce que ladite face d'appui (11,13) est prévue avec une forme concave sensiblement complémentaire de la paroi convexe de l'élément fixé. 2.- Organe de fixation selon la revendication 1, tel que vis ou écrou comportant une face d'appui venant porter sur la paroi de l'élément fixé et spécialement adapté à la fixation d'un élément tubulaire cylindrique, et l'organe de fixation est, caractérisé en ce que sa face d'appui (11,13) est de forme concave, suivant un segment de cylindre complémentaire du segment constituant la paroi de l'élément cylindrique fixé (6,7). 3.- Organe de fixation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la face d'appui est prévue avec des moyens permettant la rotation de ladite face d'appui concave le long de la paroi convexité de l'élément fixé et autorisant le passage à force des arêtes ou cornes (14,15,16,17) de la face d'appui (11,13) concave, le long de la génératrice (C-D) de la paroi cylindrique de l'élément fixé lorsqu'en cours de rotation, les génératrices respectivement de l'élément fixé et de la surface d'appui sont perpendiculaire: permettant ainsi le serrage jusqu'à une position stable d'indesserrabilité dans laquelle les génératrices sont parallèles, l'organe de fixation étant maintenu en pression contre la paroi complémentaire de l'élément fixé. 4.- Organe de fixation selon l'une des revendications 1 à 3, constituant un boulon et comportant une vis et un écrou, la sous-tête (13) de vis (1) d'une part, et la surface ou face d'appui (11) de l'écrou (2) d'autre part, étant prévues avec une forme concave, les concavités se faisant face et ces faces d'appui à concavité symétrique étant aptes à prendre appui sur les surfaces complémentaires de deux tubes assemblés (6,7) 5.Organe de fixation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens permettant le passage a force des arêtes ou cornes relevées (14,15,16,17) des surfaces d'appui (11,13)concaves le long de la génératrice du cylindre de la paroi fixée sont constituées par un biseautage (25,26) ou arrondi des arêtes ou cornes constituant les extrémités relevées de la surface d'appui concave, évitant ainsi d'entamer ou d'agresser la paroi cylindrique de l'élément fixé. 6.- Organe de fixation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens permettant le passage à force de la surface d'appui (11,13) concave et sa rotation contre la paroi cylindrique de l'élément fixé (6,7) sont constitués par l'élasticité de ladite surface d'appui permettant sa déformation élastique et passagère lors du passage des génératrices respectivement de la surface d'appui de l'organe de fixation et de la paroi du tube cylindrique en opposition. 7.- Organe de fixation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une face d'appui intermédiaire constituée d'une couronne en matériau Qlastiquement déformable et dont la paroi, venant au contact de la paroi à fixer, forme un berceau concave de profil complémentaire de la paroi convexe de la pièce à assembler.