Brevet FR2628491A1 — publié le 19890915

L'invention a pour objet une piece destinée à être insérée dans une autre, pouvant être de type ouvert-ou fermé, à filets extérieur et intérieur trapézoïdaux, symétriques ou asymétriques; une telle pièce d'insertion se visse par son filetage extérieur dans une autre pièce, métaLLique de préfé- rence, ayant un filetage intérieur correspondant. Le filetage intérieur de la pièce d'insertion sert au vissage d'une vis à résistance élevée à filetage correspondant approprié. Pour des assemblages à vis o Le filetage femelle est prévu directement dans la matière de l'un des deux éléments du vissage, on utilise très souvent des pièces rapportées ou pièces d'insertion filetées, pour les raisons suivantes: - La résistance de la matière de la pièce de base,ou pièce principale, n'est pas suffisante pour assurer la durée du filetage femelle, ce qui est fréquemment le cas quand des vis à résistance élevée sont utilisées, - le filetage doit avoir ur résistance a l'usure par- ticulièrement élevée et une grande réserve en matière de durée car l'assemblage à vis doit être fréquemment desserré puis à nouveau resserré, en même temps qu'il faut s'attendre à ce que le serrage de la vis soit défectueux et en particulier exagéré- ment élevé. - Les filetages femelles de pièces de construction particulièrement grandes et coûteuses ont été confectionnés avec des défauts, ou bien, quand il s'agit de pièces exigeant leur étanchéité aux liquides ou aux gaz, ils 'ont montré un manque d'étanchéité-après la finition. Dans les cas de ce genre, en mettant en oeuvre un filetage femelle plus grand et en rappor- tant une pièce filetée appropriée, il est possible, sans changer la vis elle-même, d'éviter une coûteuse mise au rebut. Dans toutes ces circonstances, de bons résultats ont été obtenus avec des pièces d'insertion filetées, de type massif, à paroi épaisse, ou bien lorsque l'étanchéité du filetage femel- le n'est pas à considérer, avec des pièces d'insertion en fil tréfilé à profil trapézoidal, par exemple des pièces d'insertion en fil enroulé héLicoldalement. Malheureusemert, de telles pièces d'insertion rapportées ne peuvent pas être utilisées: - lorsqu'en raison du peu de place disponible pour le montage et pour éviter un affaiblissement inadmissible de la structure porteuse, tout en assurant l'étanchéité du filetage femelle, le diamètre extérieur de la pièce d'insertion filetée doit être petit; - lorsque des pièces d'insertion en fil tréfilé au profil, dont le diamètre extérieur doit être faible,ne peuvent pas convenir en raison de l'utilisation de filetages spéciaux, par exemple asymétriques, ou lorsque le filetage femelle doit être étanche. L'invention a pour but principal de parvenir à une pièce d'insertion filetée, du type indiqué au début, qui pré- sente un faible diamètre extérieur adapté à un espace de mon- tage réduit et qui évite ainsi un affaiblissement inadmissible de la structure porteuse. En même temps,-cette pièce d'inser- tion filetée doit convenir aussi à des filetages spéciaux (par exemple de type asymétrique) et doit procurer aussi bien une étanchéité parfaite du filetage femelLe (lorsqu'il s'agit d'un type fermé). Ce résultat est obtenu par l'invention quand on donne à la pièce filetée d'insertion les caractéristiques sui- vantes: Le filetage intérieur(du côté de la vis)et le file- tage extérieur(du côté de la pièce principaLe)de la pièce file- tée d'insertion sont tracés parallèlement l'un à l'autre de façon que le profil de base de cette pièce filetée présente la configuration d'un quadrilatère circonscrit à quatre sommets A, B, C, D, ce quadrilatère étant un losange lorsque le filet trapézoidal est symétrique et un parallélogramme lorsqu'il est asymétrique; les profils des quadrilatères successifs sont re'liés par une barrette S parallèle à l'axe de la pièce filetee d'insertion, avec une épaisseur de paroi minimale Smin égale à environ 30 % de la hauteur utile SP du profil du filet mâle de la vis et au moins égale à 0,3 mm, et le diamètre extérieur (D2a) de la'pièce filetée d'insertion est fixé à une valeur telle que les surfaces annulaires constituées à la périphérie extérieure par les projections des flancs des filets utilisés entre le diamètre du filetage extérieur (D2a) de la pièce d'in- sertion et le diamètre du filetage intérieur (D3i) de la pièce principale, et à la périphérie intérieure entre le diamètre du filetage mâle de la vis (Dla) et le diamètre du filetage inté- rieur (D2i) de la pièce d'insertion, ont la même surface. Grâce à ce profil de base prescrit de la pièce d'in- sertion à configuration de losange ou de parallélogramme, cette même pièce a une structure compacte qui, de façon analogue à celle des pièces d'insertion en fil tréfilé au profil désiré ayant fait leurs preuves, permet un transfert optimal rectili- gne des forces du filetage mâle de la vis jusqu'au filetage femelle de la pièce principale par l'intermédiaire de la pièce filetée d'insertion. Ainsi est évitée l'apparition de points d'entaille avec des concentrations inadmissibles de contraintes comme il y en aurait avec le décalage en sens axial des deux filetages (intérieur et extérieur) de la pièce d'insertion. La barrette parallèle à l'axe facilite la fabrication de la p.ièce d'insertion en tant que pièce filetée massive (par exemple par tournage) et sert en même temps à l'étanchéité du filetage femelle lorsqu'il s'agit d'une pièce d'insertion fermée. Grâce aux dimensions indiquées, la section transversale annulaire de la barrette est nettement plus petite que celle du profil en losange ou en parallélogramme de sorte que la barrette peut s'adapter élastiquement et plastiquement à de petites déforma- tions de la pièce d'insertion soumise à des contraintes, sans que puissent apparaître des concentrations inadmissibles de contrain- tes. Pour obtenir un diamètre extérieur du filetage extérieur de la pièce d'insertion aussi faible que possible, et pour obtenir des pressions élevées égales sur les flancs du filetage extérieur et ceux du filetage intérieur de la pièce d'insertion, le diamètre extérieur de cette pièce est dimensionné pour que les projections des flancs du filetage des surfaces annulaires soient identiques du côté de La pièce principale et du côté de la vis. Ce diamètre extérieur correspond sensiblement à celui des pièces d'insertion existantes en fil tréfilé au profil (pour le domaine des filetages en question) avec l'avantage de plus petits diamètres extérieurs en comparaison des pièces d'insertion filetées massives dont les filetages intérieur et extérieur ne sont pas parallèles. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui sera donnée mainte- nant uniquement à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1-est une coupe longitudinale d'une pièce d'insertion conforme à L'invention, fermée à sa partie infé- rieure, vissée dans une pièce principale, - la figure la montre uniquement la pièce d'insertion fermée de la figure 1, - la figure lb montre en coupe une pièce d'insertion filetée du type "ouvert", conforme à l'invention, la figure 2 est une représentation à plus grande échelle d'un détail de la figure 1 correspondant à la partie délimitée par le cercle X sur cette figure 1, le filetage étant un filetage trapézoidal symétrique, - la figure 3 est une vue agrandie du même détail que celui de la figure 2 mais avec un filetage trapézoidal du type asymétrique. La figure 1 montre une pièce filetée d'insertion 2 (fermée en bas) qui est vissée dans une pièce principale 4. La p!èce d'insertion est représentée seule sur la figure la. La figure lb montre une pièce fiiletée d'insertion de type "ouvert". En raison du coût inférieur de cette dernière en comparaison de celui des pièces d'insertion fermées, une telle pièce ouverte est avantageusement utilisée partout o une étanchéité supplé- mentaire du filetage femelle n'est pas nécessaire. Les caractéristiques remarquables selon l'invention de la pièce d'insertion 2 sont visibles sur la figure 2 qui 2 6 284.9 1 montre à plus grande échelle un détail (détail X) de La figu- re 1. Sur cette figure, la référence numérique 1 désigne le filetage mâLe de La vis et la référence 3 le filetage femelle de la pièce principale 4. Le filetage utilisé est du type tra- pézoldal symétrique. La pièce d'insertion 2 a un filetage intérieur 2i (du côté de la vis) et un fiLetage extérieur 2a (du côté de La pièce principale), le diamètre du filetage intérieur étant désigné par D2i et celui du filet extérieur par D2a. De plus, le diamètre extérieur.et le diamètre intérieur du filetage femelle 3 de la pièce principale 4 sont désignés respectivement par D3a et D3i et le diamètre extérieur du filetage mâle 1 de la vis par Dla. Les jeux Xmin et Xmrrax nécessaires au vissage sont donnés par les tolérances de fabrication du filetage mâl; 1 de la vis, des filetagesde la pièce d'insertion 2 et du file- tage femelle 3 de la pièce principale qui correspondent aux tolérances usuelles des filetages. Une caractéristique remarquable de l'invention est que le filetage intérieur 2i et le filetage extérieur 2a de la pièce d'insertion 2 sont réalisés suivant un tracé parallèle de sorte que le profil de base de la pièce d'insertion filetée est celle d'un quadrilatère circonscrit (un losange quand il s'agit d'un filet trapézoïdal symétrique) ayant quatre sommets A, B, C, D. Cette structure de la coupe transversale de la par- tie portante de la pièce d'insertion permet d'obtenir un trans- fert optimal des forces du filetage intérieur 2i au filetage extérieur 2a. Les profils en losange superposés sont réunis respec- tivement les uns aux autres, en sens vertical, par une barret- te S qui, selon l'invention, est égale à environ 30 % de la hauteur utile SP du profil du filet mâle 1 de la vis, avec une valeur minimale de 0,3 mm. De ce fait la section transversale annulaire de la barrette S est notablement plus petite que celle du profil en losange. La barrette S peut, par cela même, s'adap- ter à de petites déformations de la pièce d'insertion lorsque 26Z8491 celle-ci est sous contrainte, de sorte que des concentrations inadmissibles de contraintes sont évitées. De plus, la barret- te S assure l'étanchéité du filetage femelle 3 quand une pièce d'insertion 2 fermée est utilisée. La barrette la plus grande possible est indiquée sur la figure 2 par Smax et la barrette la plus petite possible par Smin. Alors que le filetage intérieur 2i est adapté au filetage mâle 1 de la vis en ce qui concerne son profil géomé- trique, le diamètre extérieur D2a de la pièce d'insertion 2 est dimensionné de telle façon que les projections des surfaces annulaires du côté de la pièce d'insertion et du côté de la vis, c'est-à-dire les projections des flancs utilisés des filets entre les diamètres D2a et D3i à la périphérie extérieure, et Dla et D2i à la périphérie intérieure, sont identiques suivant l'égalité suivante: (D2a)2. r (D3i)2. r (Dla)2. (D2i)2. 4 4 4 4 Avec D3i = Dla + 4. Xmin + 2. Smax, et xmin utilisé pour la zone de la barrette S, le diamètre extérieur D2a a la valeur suivante: D2a = (Dla)2 (D2i)2 + (Dia + 4. Xmin + 2. Smax)2 Grâce au fait que les surfaces annulaires des projec- tions des flancs des filets sont identiques, les pressions éle- vées de serrage sur les flancs du filetage extérieur 2a et du filetage intérieur 2i sont égales. Par suite du diamètre plus grand du filetage extérieur 2a, il existe une surface de pro- jection de même grandeur du filetage 2a pour une extension moin- dre en sens radial par rapport au filetage intérieur 2i (la barrette S est plus longue à l'extérieur) ce qui confère au file- tage extérieur D2a un diamètre extérieur aussi petit que possible. Il faut signaler encore pour compléter que sur la figure 2 a été indiqué aussi le pas P du filetage. La figure 3 montre un filetage trapézoidal asymé- trique de même pas P qui a les mêmes caractéristiques remarqua- bles que le filetage trépazoîdal symétrique de la figure 2. Le profil de base circonscrit de la pièce d'insertion 2 a la confi- guration d'un parallélogramme ayant quatre sommets A. B, C, D. On obtient donc ainsi, avec même des filetages spéciaux, une pièce d'insertion à petit diamètre extérieur car il n'existe pas sur le marché, pour des profils spéciaux de ce genre, de pièces d'insertion en fil tréfilé au profil désiré. Il y a lieu encore de signaler que, de préférence,on utilise comme matière pour la fabrication des pièces d'inser- tion filetées de l'invention, de l'acier de décolletage ou de l'acier de traitement ayant un allongement a la rupture de 8% au moins. Les pièces filet-ées d'insertion sont utilisées'en particulier dans la construction des moteurs et des engrenages, de préférence pour des filetages mâLes de 12 à 22 mm de diamè- tre et de pas quelconques. REVENDICATIONS 1. Pièce filetée d'insertion de type ouvert ou fermé avec filetage extérieur et filetage intérieur trapézoïdaux symé- triques ou asymétriques, se vissant par son filetage extérieur dans une pièce principale de préférence métallique ayant un filetage intérieur (filetage femelle) correspondant, et le file- tage intérieur de cette pièce d'insertion servant à recevoir une vis à résistance élevée comportant un filetage complémentai- re, caractérisée en ce que le filetage intérieur (2i) (du côté de la vis) et le filetage extérieur (2a) (du côté de la pièce principale) de la pièce d'insertion (2) sont tracés parallèle- ment l'un à l'a.utre de façon que le profil de base de cette pièce filetée (2) présente la configuration d'un quadrilatère circonscrit à quatre sommets A, B, C, D, ce quadrilatère étant un losange lorsque le filet trapezoidal est symétrique et un parallélogramme lorsqu'il est asymétrique, cependant que les profils des quadrilatères successifs sont reliés par une barrette S parallèle à l'axe de la pièce d'insertion, avec une épaisseur de paroi minimale Smin égale à environ 30% de la hauteur utile SP du profil du filet mâle de la vis (1) et au moins égale à 0,3 mm, et que le diamètre extérieur (D2a) de la pièce filetée d'insertion (2) est fixé à une valeur telle que les surfaces annu- laires constituées à la périphérie extérieure par les projec- tions des flancs des filets utilisés entre le diamètre du file- tage extérieur (D2a) de la pièce d'insertion (2) et le diamètre du filetage intérieur (D3i) de la pièce principale (3), et à la périphérie intérieure entre le diamètre du filetage mâle de la vis (Dla) et le diamètre du filetage intérieur (D2i) de Fa pièce d'insertion (2), ont la même superficie. 2. Pièce filetée d'insertion selon la revendication 1 caractérisée en ce que la matière utilisée est de préférence - de l'acier de décolletage ou de l'acier de traitement ayant un allongement à la rupture de 8% au moins. 3. Pièce filetée d'insertion selon les revendications 1 et 2 réunies caractérisée en ce qu'elle est utilisée dans la construction de moteurs et d'engrenages, en particulier pour des filetages mâles de 12 à 22 mm de diamètre et de pas quel- conques.