Brevet FR2529021A1 — publié le 19831223

La présente invention concerne un dispositif de serrage du genre vis/écrou, dit ci-après "serre-joint", à course contrôlée de serrage d'une pièce entre un talon d'appui solidaire d'une partie écrou et un talon de serrage disposé en bout d'une partie vis, notamment pour connecteurs électriques à perforation d'isolant. On connait déjà, dans le domaine de l'amplitude contrôlée d'un système de serrage par vis et écrou du genre serrejoint, plusieurs types de dispositifs qui peuvent se ranger en deux catégories principales. Dans une première catégorie l'arrêt du serrage, donc de la "course" vis/écrou, est obtenu par limitation du couple de serrage à une valeur prédéterminée, soit au moyen d'une clé dynamométrique à déformation mécanique élastique ou à indication électronique à partir d'une information issue d'un élément déformable sur lequel sont appliquées, par exemple, des jauges de contraintes (demande de brevet français déposée par la Demanderesse sous le NO 80 27898 le 31/12/1980) soit encore par la rupture, à une valeur prédéterminée du couple de serrage, d'une partie "cassable" delavisdeserrage. Dans une seconde catégorie, l'arrêt de serrage est obtenu au moyen d'un dispositif mécanique interposé entre les parties vis et écrou, assurant soit un patinage entre deux portions de la partie vis par un système à friction, soit un "débrayage du système vis/écrou par échappement de la vis de son écrou, ce dernier effet pouvant être obtenu, par exemple, par l'interruption, dans une zone déterminée, du filetage de la vis qui comporte alors une partie lisse de diamètre inférieur au diamètre sur filet de ladite vis0 Les inconvénients de ces systèmes résident essentiellement dans leur relative imprécision due, au principe même de leur conception, au manque de rigueur dans leur réalisation industrielle en grandes séries, à un vieillissement mécanique ou électrique de leurs composants, ou encore à des contraintes parasites, se superposant à la torsion pure, introduites inconsciemment par l'opérateur lorsqu'il met en oeuvre, sans précaution spéciale et contraignante, un outil banal tel qu'en général une simple clé de serrage ordinaire. Un contrôle de la course de serrage d'une vis dans un serre-joint, étau, écrou est tout particulièrement recherché lors de la mise en oeuvre de connecteurs électriques à perforation d'isolant à des fins de dérivation à partir de cables isolés à âme métallique, câblée ou massive, de lignes aériennes de distribution ou de transport d'énergie électrique. Comme on le sait, il s'agit, lorsqu'on utilise cette technique sur des constructions neuves ou pour des interventions de dépannage, d'obtenir, grâce aux dentures ou aux lames tranchantes de prise de courant qui constituent les organes essentiels du connecteur, un contact électrique avec l'âme métallique qui, après perforation de la gaine isolante soit "suffisant" pour assurer le transfert d'une intensité de courant importante sans toutefois détériorer gravement l'âme métallique conductrice, particulièrement fragile dans ses brins constitutifs lorsque ladite âme est câblée. On conçoit alors combien les systèmes à limitation du couple de serrage connus a' ce jour résolvent très imparfaitement le problème posé par la mise en oeuvre de tels connecteurs et ne constituent en fait qu'une apparence de solution, par suite des différences de dureté des gaines isolantes résultant de la pluralité des matériaux qui les constituent, des différences de mise en oeuvre d'un même matériau entre les divers constructeurs de câbles, de l'état de vieillissement de l'isolant des câbles exposés aux agents atmosphériques qui se traduit généralement par un durcissement progres sif dans le temps, enfin et surtout par les variations très importantes de la dureté de l'isolant en fonction de la température (hiver ou été, échauffement dû au courant de service du conducteur). De manière plus spécifique à ces opérations de dérivation, il est déjà connu, lors de la mise en oeuvre d'un connecteur, de repérer dans un premier temps l'établissement d'un contact "stricto sensu" entre les dents des organes de prise de courant du connecteur et l'âme métallique du câble grâce à l'apparition d'un signal acoustique ou lumineux ; ce dernier a pour origine ledit contact qui, par effet capaci tif électroniquement amplifié, déclenche ledit signal,l'ensemble du système faisant partie d'une clé de serrage électronique telle que décrite dans la demande de brevet fran çais de la Demanderesse déposée le 18/04/1977 sous le NO 77 11550 et publiée sous le NO 2.387.739.Dans un deuxiè- me temps, on provoque mécaniquement, après perception du signal de contact", un contact plus "profond" capable d'assurer le transfert d'une intensité appropriée de courant ; à cet effet on fait pénétrer d'une valeur déterminée les dentures des organes de prise de courant du connecteur dans l'âme métallique du câble en donnant pour instruction à l'utilisateur d'effectuer, après perception dudit signal de contact, un nombre prédéterminé de tours ou de fractions de tours de la vis de serrage du connecteur. Ladite vis de serrage ayant un pas bien déterminé, l'application de la consigne précitée provoque "ipso facto" la pénétration désirée dtes dentures dans l'âme conductrice. Cette technique écarte pratiquement les inconvénients graves précédemment évoqués à propos de l'application aux connecteurs à perforation d'isolant des dispositifs connus à course ou couple de serrage contrôlé. Toutefois, il faut noter que dans les conditions souvent difficiles de mise en oeuvre des connecteurs sur les réseaux électriques aériens en câbles isolés, il est contraignant, voire même peu commode et difficile d'appliquer de manière stricte la consigne du nombre de tours de vis à effectuer après perception du signal de "mise au contact". La présente invention vise à pallier les inconvénients propres aux connecteurs électriques de dérivation, ainsi que, de manière plus générale, ceux que présentent les dispositifs de serrage à course contrôlée connus à ce jour. L'invention propose à cet effet un dispositif de serrage d'une pièce, du genre serre-joint avec course contrôlée de serrage de la pièce entre un sabot d'appui solidaire d'une partie-écrou et un sabot de serrage disposé en bout d'une vis, en particulier pour connecteur électrique à perforation d'isolant, caractérisé par le montage avec jeu du sabot de serrage et d'une plaquette-écrou immobilisée en rotation par rapport à la partie-écrou sur un prolongement axial de la vis, et par l'association avec la vis d'une collerette immobilisée sur celle-ci, à une distance prédéterminée dudit bout de la viso Un dispositif selon l'invention présente le double avantage de supporter, par sa remarquable simplicité de structure, une fabrication industrielle en grande série, tout en conduisant, malgré sa remarquable facilité de mise en oeuvre, à un contrôle mécanique et positif (c'est-à-dire rigoureux) de l'amplitude du serrage appliqué à sa partievis à partir de l'instant où son talon de serrage, perforant ou non, entre en contact avec la pièce à serrer appliquée contre son talon d'appui, perforant ou non. Il est à noter que ladite pièce à serrer subit, outre une éventuelle perforation partielle, une certaine déformation par écrasement, en particulier dans le cas d'objets en élastomères ou de corps creux en matière plastique ou même métalliques, ou encore de câbles métalliques isolés. L'invention concerne bien sûr tout particulièrement des connecteurs conçus selon la structure des dispositifs de serrage précités. Les objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent d'ailleurs de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue en élévation avec arrachements partiels d'un connecteur électrique de dérivation selon l'invention avant serrage la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II du connecteur selon la figure 1 la figure 3 est une vue en élévation dudit connecteur, son sabot de serrage étant au contact du câble a serrer la figure 4 est une vue en élévation dudit connecteur à "fond" de serrage la figure 5 est une vue en élévation dudit connecteur après desserrage complet. Dans l'exemple de réalisation illustré par les figures 1 à 5, un dispositif de serrage, selon l'invention, pour connecteur électrique pouqdérivation impl, comporte un corps métallique conducteur 1, en forme de U avec une partie médiane la et deux petites branches lb et lco Grâce à un trou taraudé 3 ménagé dans une de ses petites branches lb, ce corps conducteur 1 sert de partie-écrou vis-à-vis d'une vis de pression ou de serrage 2, en un bout dit actif de laquelle est monté avec jeu axial un sabot de pression ou de serrage 7 en regard d'un sabot ou talon d'appui 8 porté par l'autre petite branche lc du corps 1.Les sabots 7 et 8 comportent des dentures ou lames tranchantes 13 et 14 adaptées à coopérer en vue d'enserrer avec perforation, en deux zones diamétralement opposées, un câble principal 17 dont l'âme métallique conductrice 16 est protégée par un isolant 15. Le corps 1 comporte de plus un canal 18 dans lequel est introduite une extrémité, dénudée telle que représentée sur les figures l à 5, d'un câble de dérivation 20 qui y est maintenu au moyen d'une vis de pression 19, perforante ou non équipée ou non du dispositif suivant l'invention. Selon l'invention, le dispositif de serrage que constitue le connecteur des figures 1 à 5 comporte en outre sur sa vis 2, une collerette 4 immobilisée par rapport à celleci, ainsi qu'une plaquette-écrou S immobilisée en rotation par rapport au corps 1 formant écrou. La collerette 4, représentée sur les figures î a 5 avec une forme annulaire, est en saillie radiale par rapport à la vis 2. Le jeu axial du sabot de pression 7 en bout de la vis est obtenu grâce au montage de celui-ci sur un prolongement axial 9 lisse de la vis. Tel que représenté sur les figures 1 à 5, ce prolongement est avantageusement constitué par un téton lisse assurant par un épanouissement 6 de son extrémité libre un sertissage tournant du sabot 7 sur la vis. La plaquette-écrou 5 est montée sur la vis 2 entre le sabot de pression 7 et la collerette fixe 4, à la faveur d'un trou taraudé 10. Son épaisseur e est inférieure au jeu axial d alloué au sabot 7, de sorte que, selon les cas, cette plaquette peut être ou non engagée sur les filets de la vis 2. La plaquette-écrou 5 est immobilisée en rotation par rapport au corps 1 formant écrou par affrontement, avec possibilité de glissement axial, d'une portion 11 de sa tran che axiale, non coaxiale avec la vis 2, contre une surface axiale 12 de la partie la du corps 1, dont le profil, perpendiculairement à la vis 2, est au moins partiellement complémentaire à celui de ladite portion ll. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 1 à 5, la plaquette-écrou 5 a un profil sensiblement rectangulaire, la portion ll de sa tranche étant plane, ainsi que la surface axiale 12 du corps 1. Pour des raisons qui apparaitront plus loin, elle est avantageusement maintenue en contact avec le sabot de pression 7 sous l'action d'un organe de rappel 21, tel qu'un ressort spirale, travaillant en compression et prenant appui sous la petite branche taraudée 16 du corps 1, et adapté à jouer sans contact avec la collerette fixe 4. Un chanfrein 22 est de manière également avantageuse ménagé au bout actif de la vis 2 pour faciliter son engagement dans la plaquette 5. Une disposition inverse rendrait les mêmes services. Dans la disposition du connecteur représentée sur la figure 1, le câble 17 repose sans pénétration sur les dents 14 du sabot d'appui 8, sans contact avec les dents 13 du sabot de pression 7. Une telle position est obtenue par exemple sous l'effet de la gravité si le connecteur est disposé verticalement. La plaquette-écrou 5 est dégagée des filets de la vis 2. Dans l'hypothèse d'une disposition verticale du connecteur, il est à noter que la gravité suffirait, même en l'absence de tout organe de rappel 21, à maintenir en contact le sabot 7 et la plaquette 5 en butée sur l'épanouissement 6 du téton lisse 9. La présence du ressort de rappel 21 permet en fait de ne pas avoir à tenir compte de l'orien- tation du connecteur ; son rôle essentiel est de pouvoir s'opposer aux poids du sabot 7 et de la plaquette-écrou 5. Compte tenu de la différence existant entre les grandeurs d et e il existe un jeu a pour la plaquette-écrou 5 entre le sabot 7 et les premiers filets de la vis 2. La figure 3 représente le connecteur dans une disposition où les deux sabots 7 et 8 sont au contact avec le câble 17 à serrer. La vis 2 est descendue suffisamment vers le câble 17 pour que le sabot 7 ne soit plus en butée contre l'épanouissement 6 du téton 9, mais pas assez pour que la plaquette-écrou 5 soit engagée sur ses filets. Le jeu a précité, alloué à la plaquette-écrou 5, est donc partiellement consommé. I1 existe en fait pour la vis 2 une course morte d diminuée de la hauteur du chanfrein 22, pendant laquelle le sabot de pression 7 est en contact sans serrage avec le cible 17. Après consommation totale de ce jeu a, le début de l'engagement de la plaquette-écrou 5 sur les filets de la vis 2 fixe le décalage axial qu'elle présente avec la petite branche lb : elle devient en pratique complètement immobilisée par rapport à la partie-écrou l ; déjà bloquée en rotation elle l'est désormais axialement car, traversant, dans l'exemple considéré, l'écrou 1 et la plaquette 5 selon des pas de vis identiques, la vis 2 se déplace en tournant selon des distances égales par rapport aux organes 1 et 5. I1 existe alors un décalage axial prédéterminé b entre la plaquette-écrou 5 et la collerette fixe 4.Au fur et à mesure que les filets de la vis 2 pénètrent plus avant dans la plaquette-écrou 5, la collerette 4 se rapproche de cette dernière tandis qu'un serrage progressif est supporté par le câble 17, dans lequel les dents 13 et 14 s'enfoncent petit à petit. A fond de serrage la configuration du connecteur électrique est telle que représentée sur la figure 4 : la collerette 4 est en butée contre la plaquette 5 puisque ladite plaquette est pratiquement fixe par rapport à la pièce 17 depuis son engagement sur les filets de la vis 2. En conséquence, quel que soit désormais le couple appliqué à la vis 2, il ne s'ensuit aucune pression supplémentaire de la vis sur le sabot de serrage 7, ni une pénétration plus profonde des dents ou lames 13 et 14 des sabots 7 et 8 dans le câble 17. I1 est à noter que l'application sur la vis 2 d'un couple de serrage élevé après butée de la collerette 4 sur la plaquette-écrou 5 entraine un blocage de la vis dans son écrou, d'où il découle une certaine insensibilité au desserrage de la vis 2 en présence de vibrations. On peut observer par ailleurs, en ce qui concerne les dimensions du disposi tif de serrage, que le décalage axial initial b entre les éléments 4 et 5 représente la somme de l'épaisseur e de la plaquette diminuée de la hauteur du chanfrein 22, de l'écra- sement du câble 17 par déformation, et des profondeurs cumulées de perforation par les dentures 13 et 14. En fin d'utilisation, on procède au desserrage de la vis. En un premier temps le sabot de serrage 7 cesse d'être en contact avec le bout actif de la vis 2, tandis que la collerette 4 cesse son contact avec la plaquette-écrou 5. Les dents 13 du sabot 7 ne commencent à sortir du câble 17 qu'à partir du moment où, lors de la remontée de la vis 2, l'épanouissement 6 du téton lisse 9 arrive en contact avec le sabot 7. L'opération de desserrage se poursuit jusqu'a une configuration de desserrage complet telle que représentée sur la figure 5. La collerette fixe 4 est ici en butée contre la partie lb de l'écrou. Comme dans le cas de la figure 4, 1'en- semble du système est bloqué et aucun desserrage complémentaire ne peut être obtenu. La plaquette-écrou 5 est par contre redevenue libre par rapport à la vis 2, ayant échappé à ses filets ; elle est appliquée contre le sabot 7 sous l'effet de l'organe de rappel 21 ; le jeu axial a est rétabli. La présence de la collerette fixe 4 constitue un apport important de l'invention. En effet, dans les connecteurs connus à ce jour, c'est le sabot 7 qui, en configuration de desserrage, vient directement en butée sur la partie écrou il en résulte que, si l'on ne modère pas le couple de desserrage, on exerce un effort d'arrachement considérable sur le sertissage tournant constitué par l'épanouissement 6 du téton lisse 9 de la vis 2 sur le sabot 7. Il en résulte une désolidarisation de la vis 2 et du sabot 7 qui rend impossible la réutilisation du connecteur. Le dispositif selon l'invention interdit par contre tout effort d'arrachement du sabot 7 par dévissage incontrôlé de la vis 2, ce qui constitue un énorme progrès en ce qui concerne la longévité du système très connu de solidarisation par sertissage tournant entre vis de pression et sabot de pression. En pratique cette collerette fixe peut faire partie in tégrante de la vis 2 ; elle peut également être formée d'un écrou ou bague filetée immobilisée complètement en un endroit de la vis, par exemple par matage des filets en regard. I1 est à noter que cette immobilisation peut, le cas échéant, n'être que temporaire, la position axiale de la collerette pouvant être réglée, par exemple, par pénétration dans la vis d'une petite vis liée à la collerette filetée 4 adaptée à pénétrer radialement dans l'un d'une pluralité de canaux radiaux ménagés dans la vis. Il peut par ailleurs être suffisant dans certains cas que la collerette 4 ne vienne en butée qu'au serrage : elle peut alors être disposée sur la vis à l'extérieur du corps 1 ; elle peut aussi être obtenue par une réduction brutale du diamètre de la vis, selon un plan transversal adapté à venir en butée sur la plaquetteécrou. Quant à l'organe de rappel 21, ressort, tube en élastomère ou autre, son rôle est de rétablir, dès que possible lors du desserrage, le jeu axial a entre vis 2 et la plaquette-écrou 5, et de le maintenir quelles que soient les condi- tions de manutention du connecteur avant son prochain serrage. I1 est important à ce propos de noter qu'il convient d'éviter au maximum tout engagement intempestif de la plaquetteécrou 5 sur les filets de la vis 2, sous l'effet de la pesanteur ou de l'inertie des pièces 5 et 7 par exemple. En effet, si ceci venait à se réaliser avant la mise en contact du sabot 7 avec une nouvelle pièce à serrer, la course de serrage, depuis le contact du sabot 7 avec ladite pièce jus qu'a la venue en butée de la collerette 4 sur la plaquetteécrou 5, s'en trouverait réduite : le connecteur serait complètement déréglé. Un contrôle positif, rigoureux, de la course de serrage d'un connecteur selon l'invention n'est donc assuré qu'à la condition que l'engagement de la plaquette-écrou 5 sur la vis 2 ne se produise par vissage de 2 dans le corps 1 que si, et seulement si, un corps généralement quelconque, et par exemple un câble isolé 17 immobilise 7 et 5 dans leur descente dans la première phase du serrage. Le dimensionnement des pièces doit être établi en conséquence. Afin de comprendre parfaitement le fonctionnement judicieux du dispositif selon l'invention, il faut remarquer que la cote b précédemment mentionnée est une caractéristique de construction d'un appareil conçu pour l'utilisation sur une gamme dimensionnelle déterminée d'objets à serrer présentant également des caractéristiques de déformation ou d'écrasement définies, ou de pénétration par perforation. Il est donc indispensable à chaque réemploi du dispositif d'être certain que la cote b est bien intégralement retrouvée après le desserrage précédent ; il faut donc absolument éviter de réutiliser le dispositif avant que la plaquetteécrou 5 ne soit retombée sur le sabot 7, c'est-à-dire que tout ou partie du jeu a initial, préalable absolu à tout serrage convenable et contrôlé, soit reconstitué, même si le dégagement du corps serré sous le sabot 7 a pu être réalisé auparavant. Pour s'assurer de façon simple que ce préalable est bien respecté il suffit d'opérer un dévissage à fond de 2 jusqu'a la position de butée de la collerette 4 sur le corps 1, ce dévissage à fond, sans précaution particulière, étant, comme il a été déjà dit, sans risque pour la solidarisation de 2 sur 7. On comprend aisément que le dispositif selon l'invention, décrit à titre d'exemple dans le cas d'un connecteur à perforation d'isolant ne constitue qu'un cas particulier et qu'il peut s'appliquer à toute autre utilisation dans laquelle on cherche à serrer de façon simple un corps plus ou moins déformable au moyen d'une vis de pression, dont la course de serrage est automatiquement et positivement contrô idée, indépendamment de l'outil de serrage utilisé aussi rudimentaire soit-il et du couple de serrage exercé par l'utilisateur. De nombreuses variantes de réalisation peuvent en fait être proposées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. On appréciera tout particulièrement la simplicité du système selon l'invention ainsi que sa facilité d'exécution en série industrielles importantes et on remarquera que le dit système fonctionne de manière identique, avec les mêmes effets, pour une large gamme d'encombrements dimensionnels (diamètres par exemple) d'objets à serrer. En ce qui concerne plus particulièrement l'application de l'invention aux connecteurs à perforation d'isolant, les résultats obtenus sont fiables et satisfaisants du fait des faibles tolérances d'épaisseur des isolants sur les câbles isolés, notamment ceux des réseaux aériens et des légères différences d'écrasement des câbles dans une gamme raisonnable de sections. Ces différences conduisent suivant la conception du système de l'invention à des différences de pe- nétration ou de déformation sous serrage, restant parfaitement acceptables dans la pratique tout en laissant à l'utilisateur une grande liberté de manoeuvre puisque des butoirs tant au serrage qu'au desserrage intempestifs sont automatiquement donnés par le système selon l'invention. En outre, contrairement aux systèmes à vis cassables, le système selon l'invention est très facilement et indéfiniment réutilisable même sur des corps, ou câbles, de dimensions successivement différentes entre elles, ce qui est un avantage considérable dans le cas des connecteurs de dérivation où l'on exige que le connecteur dérivé 20 soit démontable et remontable plusieurs fois au niveau du câble principal et/ou au niveau du câble dérivé. Il est entendu qu'il peut y avoir plusieurs câbles dérivés sur un même connecteur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de serrage d'une pièce, du genre serrejoint avec course contrôlée de serrage de la pièce (17) entre un sabot d'appui (8) solidaire d'une partie-écrou (1) et un sabot de serrage (7),disposéeen bout d'une vis (2), en particulier pour connecteur électrique à perforation d'isolant, caractérisé par le montage avec jeu du sabot de serrage (7) et d'une plaquette-écrou (5) immobilisée en rotation par rappor-t -à la partie-écrou (1) sur un prolongement axial (9) de la vis (2), et par l'association avec la vis d'une collerette (4) immobilisée sur celle-ci, à une distance prédéterminée dudit bout de la vis (2)o 2.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie-écrou (1) est une pièce en U dont une branche (16) est traversée par la vis (2), l'autre branche (lc) porte le sabot d'appui (8) et dont la partie médiane (la) présente une portion axiale (12) adaptée à bloquer en rotation la plaquette-écrou (5). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un chanfrein (22) est ménagé en bout de la vis (2) en vue de faciliter son engagement dans la plaquetteécrou. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications l à 3, caractérisé en ce qu'un organe de rappel (21), tel qu'un ressort spirale, travaillant en compression, est intercalé, autour de la vis (2), entre la partie-écrou (1) et la plaquette-écrou (5). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plaquette-écrou (5) est rectangulaire. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la collerette (4) est annulaire. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la position axiale de la collerette (4) est réglable le long de la vis. 8. Connecteur électrique à dérivation sur câble, en particulier câble isolé, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, la pièce serrée étant le câble (17) ou un quelconque câble dérivé (20).