Brevet FR2558220A1 — publié le 19850719

La présente invention concerne des vis et en particulier des vis conçues pour être utilisées avec des couples de serrage de préci- sion, comprenant une tête avec une surface pour l'engagement d'une clé de serrage. Selon l'art antérieur, une telle surface d'engagement peut être constituée par la surface extérieure de la tête de la vis ou par la surface d'un évidement axial formé dans la tête de la vis. Les principaux types de tête couramment utilisés sont la tête hexagonale, la tête carrée, la tête à double hexagone (c'est-à-dire une tête ayant, dans un plan perpendiculairement à l'axe de la vis, un profil déterminé par la superposition de deux hexagones concentriques de même dimension décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle de 30 ), la tête à double carré (avec un profil défini par deux carrés décalés de ), la tête à évidement carré, la tête à évidement hexagonal, la tête à évidement à double carré, la tête à évidement à double hexagone, la tête à évidement à double triangle (dans laquelle le profil de l'évidement, dans un plan perpendiculaire à l'axe de la vis est défini par la superposition de deux triangles équilatéraux de même dimension, décalés par rapport à l'autre d'un angle de 60 ) et la tête à évide- ment cruciforme. Dans tous les types de vis connus spécifiés ci-dessus, les surfaces de contact et de réaction contre lesquelles la clé s'engage pendant l'utilisation de la vis ne sont pas des plans radiaux conte- nant l'axe de la vis. Par conséquent, les forces générées et appli- quées à ces surfaces d'appui au moment du serrage de la vis ne sont pas perpendiculaires à ces surfaces. Les composantes de ces forces qui n'agissent pas perpendiculairement aux surfaces d'appui donnent lieu à une déformation des surfaces de contact entre la vis et la clé de serrage et empêchent de déterminer avec précision l'amplitude du couple de serrage. Pour limiter ces inconvénients, on est forcé d'adop- ter des tolérances de fabrication qui sont très étroites à la fois en ce qui concerne la surface d'engagement de la tête ou l'évidement formé dans la tête et la surface d'engagement de la clé de serrage afin de rendre la surface de contact aussi grande que possible et de limiter la charge spécifique de déformation. Autrement dit, le jeu minimal et le jeu maximal qui interviennent du fait de la différence entre les dimensions de la clé de serrage et les dimensions soit de la tête de vis soit de l'évidement formé dans la tête, doivent être réduites autant que faire se peut. Ladite limitation sur les tolérances de fabrication rend par ailleurs difficile l'engagement de la clé de serrage dans la tête de vis en particulier lorsque l'on emploie des systèmes automatiques de vissage. En outre, l'impossibilité mentionnée ci-dessus de déterminer précisément le couple de serrage empêche l'emploi des vis dans des montages o existe une précontrainte axiale proche de la limite élastique. En fait, dans ce dernier cas, toute déformation permanente résultante des surfaces d'appui de la clé de serrage et de la vis rendrait à la fois la vis et la clé de serrage inutilisables pour un emploi correct au bout d'une courte période. Il a également été proposé (par exemple dans le cas de vis ayant des têtes avec des évidements cruciformes) de former des surfa- ces d'engagement avec la clé de serrage qui soient des parties d'une surface conique coaxiale avec la vis afin de faciliter l'insertion de la clé de serrage sans nécessiter des tolérances de fabrication-très étroites. Cependant, dans ce dernier cas, les inconvénients mentionnés cidessus qui résultent du fait que les surfaces d'appui et de réaction de la vis et de la clé de serrage ne sont pas soumises à des forces exclusivement perpendiculaires aux surfaces elles-mêmes pendant l'uti- lisation de la vis, demeurent encore. Enfin, il a déjà été proposé (voir brevet G.B. n 1.032.144) de former une tête de vis avec, sur la circonférence, une série de saillies radiales ayant chacune deux faces contenues dans des plans radiaux passant par l'axe de la vis. Mais, même cette application connue n'est pas complètement satisfaisante étant donné la nécessité d'utiliser des tolérances très étroites dans la fabrication de la vis et de la clé de serrage, avec les inconvénients qui en découlent et qui ont déjà été mentionnés ci-dessus. En outre, ce dernier type de vis est d'une construction relativement complexe et coûteuse. L'invention a pour but de proposer une vis capable de remé- dier à tous les inconvénients exposés ci-dessus. Pour atteindre ce but, l'invention propose une vis dont la caractéristique principale est due à l'association des deux caracté- ristiques suivantes: -3- a) la tête de la vis possède une surface d'engagement avec une clé de serrage, ayant un profil polylobé dans un plan perpendicu- laire à l'axe de la vis et comprenant une série de lobes équiangulaire- ment répartis sur la circonférence et faisant saillie radialement vers l'extérieur, chaque lobe comprenant deux faces radiales situées au moins partiellement dans deux plans passant par l'axe de la vis, et une section centrale qui réunit les extrémités radiales externes des deux faces de chaque lobe, b) les portions de ladite surface d'engagement avec la clé de serrage définissant lesdites sections centrales des lobes du profil polylobé sont situées sur une surface imaginaire unique, conique ou pyramidale, coaxiale avec la vis. Ladite surface d'engagement avec la clé de serrage peut être constituée par la surface latérale d'un évidement axial formé dans la tête de la vis ou par la surface latérale d'un appendice axial dont la tête de vis est munie. La clé de serrage a une surface d'engagement correspondante dont la forme est complémentaire de la surface d'enga- gement de la vis. Grâce à ces caractéristiques, les surfaces d'appui et de réaction de la tête de vis et de la clé de serrage sont constituées au moins partiellement par des plans radiaux passant par l'axe de la vis de sorte que les forces créées pendant le serrage sont perpendiculaires à ces plans, ce qui a l'avantage de supprimer les inconvénients exposés ci-dessus, et qui se produisent avec les formes de vis connues. En même temps, la forme conique des surfaces d'engagement mutuel de la vis et de la clé de serrage évite d'avoir à spécifier des tolérances étroites dans la fabrication de la vis et de la clé de serrage. De plus, les sections reliant un lobe au lobe suivant dudit profil polylobé sont de préférence disposées le long des côtés d'un polygone régulier ayant son centre sur l'axe de la vis et les portions de ladite surface d'engagement qui déterminent ces sections sont des plans parallèles à l'axe de la vis. Grâce à cette caractéristique, la vis peut être manoeuvrée en urgence, même avec une clé classique, comme on va l'indiquer ci- dessous avec davantage de détails. D'autres caractéristiques et avantages de la présente inven- tion ressortiront de la description qui va suivre en se référant au dessin annexé, présenté uniquement à titre d'exemple non limitatif, et dans lequel: La figure 1 est une vue en perspective en coupe partielle d'une vis selon la présente invention; La figure 2 est une vue en perspective d'une variante de la figure 1; La figure 3 est une coupe selon III-III de la figure 1; La figure 4 est une vue en perspective d'une clé de serrage qui permet de tourner la vis de la figure 1; et La figure 5 est une vue schématique en coupe dans un plan perpendiculaire à l'axe de la vis représentant la clé de serrage 4 lorsqu'elle est engagée avec la vis. En se référant à la figure 1, le repère 1 désigne d'une façon générale une vis comprenant une tige filetée 2 et une tête 3 avec, dans sa surface d'extrémité 4, un évidement axial 5 dans lequel s'engage une clé de-serrage 6 (voir figure 4). Comme représenté sur la figure 3, la surface latérale de l'évidement 5, qui constitue-une surface d'engagement avec la clé de serrage 6, a un profil polylobé 7 comprenant une série de lobes radiaux équiangulairement. répartis sur la circonférence et dont chacun comprend deux faces radiales 8 situées dans des plans passant par l'axe 9 de la vis et une section centrale 10 qui relie les extrémités extérieures radiales des deux faces 8. Sur la figure 3, le chiffre 11 désigne les sections reliant un lobe du profil polylobé 7 avec le suivant. En se référant à la figure 1, on voit que les lobes du profil polylobé sont délimités par des rainures radiales 12 formées dans l'évi- dement 5. Chaque rainure 12 comprend une paroi de base 13 qui correspond à la section centrale 10 mentionnée ci-dessus et deux faces 14 corres- pondant aux côtés du-profil de la section, qui sont situées au moins partiellement, comme cela a été indiqué ci-dessus, dans des plans ra- diaux passant par l'axe 9 de la vis. Les parois de base 13 de la rainure 12 de l'évidement 5 sont -5- toutes situées sur une surface imaginaire conique ou pyramidale coaxiale avec la vis. Les chiffres 15 désignent les faces de l'évidement disposées entre les rainures 12, qui correspondent aux sections 11 du profil de l'évidement dans une section perpendiculaire à l'axe de la vis. Selon le mode de réalisation préféré illustré sur la figure 1, les faces 15 sont situées dans des plans parallèles à l'axe de la vis et sont toutes équidistantes de cet axe. Autrement dit, selon ce mode de réalisation, les sections 11 (voir figure 3) du profil polylobé 7 correspondent aux côtés d'un polygone régulier ayant son centre sur l'axe 9 de la vis. Du fait de cette caractéristique, la vis peut être tournée en cas d'urgence au moyen d'une clé de serrage classique (dans le cas représenté, il s'agit d'une clé hexagonale pour vis ayant une tête à évidement hexagonal) pouvant venir en contact uniquement avec les faces internes 15 de l'évidement 5. A titre de variante, les faces 15 peuvent former une partie d'une seule surface imaginaire conique ou pyramidale coaxiale avec la vis. A proximité de la surface d'extrémité 4 de la tête, la surface latérale de l'évidement présente un biseau 5a qui suit tout le périmètre de l'évidement. La clé de serrage 6 représentée sur la figure 4 et destinée à être engagée dans l'évidement 5 pour tourner la vis, a une surface latérale dont la forme est complémentaire de la surface latérale de l'évidement 5. Par conséquent, la partie utile de la clé de serrage comprend une tige 16 portant une série de dents radiales 17 destinées à pénétrer dans les rainures radiales 12 de l'évidement de la tête de vis. Chaque dent radiale 17 possède deux faces radiales 18 situées dans des plans passant par l'axe 19 de la tige 16 et une surface extérieure 20. Les surfaces extérieures 20 des dents radiales 17 sont situées sur une seule surface imaginaire conique ou pyramidale coaxiale avec la tige 16 et identique à la surface imaginaire sur laquelle sont situées les parois de base 13 des rainures radiales 12 de l'évidement de la tête de vis. Le chiffre 21 désigne les portions de la surface de la tige 16 situées entre les dents 17. -6- Sur une coupe effectuée dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tige 16 (voir figure 5), la clé 6 a également un profil polylobé comprenant une série de lobes équiangulairement répartis sur la circon- férence et définis par les dents radiales 17. Comme représenté sur la figure 5, l'angle que font les deux faces 18 de chaque dent radiale 17 (désigné par G) est inférieur à l'angle formé par les deux faces 14 de chaque rainure radiale 12, désigné par B. De plus, la distance P (voir figure 5) entre deux faces 21 diamétralement opposées est inférieure à la distance entre deux faces 15 opposées de l'évidement 5. Par consé- quent, quand la clé de serrage 6 est introduite dans l'évidement 5 de la tête de vis, il existe des écarts indiqués en ú et f sur la figure 5 entre les surfaces en regard de l'évidement et de la clé. Comme représenté sur la figure 4, chaque dent radiale 17 présente deux biseaux latéraux 17a à proximité de l'extrémité du plus petit diamètre de la clé. Lorsqu'il est nécessaire de serrer la vis, la clé de serrage 6 est introduite dans l'évidement 5 formé dans la tête de vis et le couple de serrage désiré est appliqué à la vis au moyen de la clé 6. Après engagement de la tige 16 de-la clé dans l'évidement 5, la tige est poussée dans le sens de l'axe jusqu'à ce que les faces extérieures 20 de la clé viennent en contact avec les parois des bases 13 des rainures de l'évidement de la vis. Comme on peut le voir nettement sur la figure 5, ceci peut être obtenu sans nécessiter l'emploi de tolérances de fabrication sévères pour la vis et pour la clé. Lorsque l'engagement axial de la clé dans l'évidement de la tête de vis a été réalisé, la clé est tournée de façon à amener l'une des faces 18 de chaque dent radiale 17 en contact avec la face radiale en regard 14 de la rainure correspondante 12. La force créée par le couple de serrage qui correspond à ces surfaces est normale à ces surfaces, ce qui permet d'obtenir les avantages mention- nées ci-dessus. L'invention a été illustrée dans le dessin annexé en se réfé- rant à un exemple d'évidement comprenant six rainures équiangulairement espacées. Mais, il est évident qu'il peut y avoir un nombre quelconque de rainures et un nombre correspondant de dents radiales sur la clé de serrage. Les solutions à six ou quatre rainures sont cependant préférées. -- L'angle d'inclinaison de la paroi de base 13 des rainures 12 par rapport à l'axe 9 de la vis, peut également avoir une amplitude quelconque même si l'angle préféré se situe-entre 5 et 7 afin de ne pas trop limiter la valeur des faces radiales 14 qui servent de surfaces de portée et de réaction pendant le serrage. La solution dans laquelle les parois de base 13 sont des portions d'une surface conique est également préférée à la solution dans laquelle les parois de base constituent une partie des faces d'une pyramide ayant une base régulière coaxiale avec l'axe de la vis. Les angles A et B qui déterminent la largeur et l'espacement des rainures 12 de l'évidement de la vis peuvent également être diffé- rents l'un de l'autre selon les jeux souhaités et les caractéristiques de robustesse qui doivent être obtenues pour les dents de l'évidement et pour les dents de la clé de serrage. Le diamètre de la plus petite extrémité de la clé de serrage doit être choisi de façon à empêcher que cette extrémité de clé vienne en contact avec le fond de l'évidement de la tête de vis. L'accouplement "conique" entre la clé de serrage et la tête de vis pendant l'engagement de la clé avec la tête permet d'obtenir un centrage parfait de la clé. La figure 2 représente une variante dans laquelle la tête de vis présente, à la place de l'évidement, un appendice axial 22 dont la forme est complémentaire de celle de l'évidement 5 illustrée sur la figure 1. Dans ce cas, la clé de serrage doit évidemment avoir une surface d'engagement complémentaire de celle de l'appendice axial 22. Sur les figures 1 et 2, les parties ayant des fonctions équivalentes sont désignées par les mêmes chiffres de référence. En conclusion, grâce aux caractéristiques qui viennent d'être présentées, les avantages suivants sont obtenus: a) il n'est pas nécessaire d'adopter des tolérances de fabri- cation sévères ni pour la vis ni pour la clé de serrage, b) l'engagement de la clé de serrage dans la tête de vis est facilité par la possibilité d'écarts "g" et "f" plus grands, illustrés sur la figure 5, par les biseaux d'entrée 5a, 17a et par la forme conique des surfaces d'engagement de la tête de vis et de la clé des 255822O serrage, c) une fois la clé de serrage engagée dans la tête de vis, le couplage conique mutuel permet d'obtenir un centrage parfait de la clé par rapport à la vis, d) au début et pendant l'opération de vissage, les surfaces d'appui et de réaction sur lesquelles agissent les forces générées par le couple de serrage sont situées dans des plans radiaux passant par l'axe de la vis. Les forces sont donc perpendiculaires à ces surfaces et ne créent pas de déformation au-delà des limites de déformation élasti- que; par conséquent, il est également possible de déterminer le couple de serrage avec une grande précision, *À ee) la possibilité de desserrer la vis serrée est également assurée à la fois au moyen de la clé spécifique décrite ci-dessus et au moyen de clés classiques capables de venir en contact avec les faces internes 15 de l'évidement 4 ou de l'appendice axial 22. Dans le premier cas, une clé hexagonale ordinaire suffit tandis que dans le second, on peut utiliser une clé connue ayant des dents articulées. Naturellement, l'invention s'étend également à d'autres variantes prouvant le même résultat par application du même principe. -9- REVENDICATIONS 1. Vis, caractérisée par la combinaison des caractéristiques suivantes: a) la tête (3) de la vis (1) présente une surface d'engagement (22) avec une clé de serrage, ayant un profil polylobé (7) dans un plan perpendiculaire à l'axe de la vis et comprenant une série de lobes équiangulairement répartis sur la circonférence et faisant saillie radialement vers l'extérieur, chaque lobe comprenant deux faces radiales (8) situées au moins partiellement dans deux plans passant par l'axe (9) de la vis, et une section centrale (10) qui réunit les extrémités radiales externes des deux faces (8) de chaque lobe, b) les portions (13) de ladite surface d'engagement avec la clé de serrage définissant lesdites sections centrales des lobes du profil polylobé sont situées sur une surface imaginaire unique conique ou pyramidale, coaxiale avec la vis. 2. Vis selon la revendication, 1, caractérisé par le fait que la surface d'engagement avec la clé de serrage est la surface latérale d'un évidement axial (5) formé dans la tête (3) de la vis'(1). 3. Vis selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la surface d'engagement de la clé de serrage est la surface latérale d'un appendice axial (22) de la tête (3) de la vis (1). 4. Vis selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les sections (11) de liaison d'un lobe au suivant dudit profil polylobé (7) sont disposées sur les côtés d'un polygone régulier ayant son centre sur l'axe (9) de la vis. 5. Vis selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les portions (15) de ladite surface d'engagement (5) avec la clé de serrage qui définissent les sections (11) reliant un lobe au lobe suivant du profil polylobé (7) sont des plans parallèles à l'axe de la vis. 6. Vis selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les portions (15) de la surface d'engagement (5) avec la clé de serrage qui définissent les sections (11) reliant un premier lobe au lobe suivant du profil polylobé (7), se situent sur une surface imaginaire unique, conique ou pyramidale, coaxiale avec la vis. -1p- 7. Clé de serrage permettant d'agir sur une vis selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle possède une surface d'engagement complémentaire à la surface d'engagement correspondante de la vis.