Brevet FR2643844A1 — publié le 19900907

CLE DE SERRAGE PERFECTIONNEE EN MATIERE PLASTIQUE AVEC INSERT METALLIQUE. L'invention concerne une clé de serrage perfection- née en matière plastique dont la tête de serrage com- porte un insert métallique noyé, formant mors ou mâ- choire de serrage. Il est bien connu de réaliser des clés de serrage en matière plastique chargée de fibres de verre, dans la tête de laquelle on noie un insert métallique formant mors ou mâchoire de serrage (ou de desserrage). De tel- les clés ont déjà été décrites par exemple dans le docu- ment US-A-2 909 954 et GB-A-1 251 419. Pour mieux absor- ber les contraintes de serrage qui s'exercent au point de contact entre l'insert et l'écrou, on a préconisé d'utiliser des inserts polygonaux. Bien que connues depuis fort longtemps, ces clés ne se sont pas dévelop- pées, car sous l'effet des forces de serrage, l'insert a la fâcheuse tendance, à la longue, de tourner dans la tête. Dans le document GB-A-2 018 179, on a suggéré de garnir les mâchoires de l'ouverture d'une épaisseur de métal. Malheureusement, la résistance de ces clés est peu différente de celle du manche en matière plastique, ce qui en limite considérablement l'usage. Dans le docu- ment W0-84.-04721, on a alors suggéré de recouvrir les mâchoires de l'ouverture sur toute leur épaisseur d'un insert métallique en forme de U. Cette -disposition amé- liore certes le couple de serrage de près de la moitié, c'est-à-dire permet d'obtenir des couples maximum de serrage de 30 à 40 Nm, selon l'ouverture des mâchoires, mais ne permet pas d'atteindre les planchers qui sont exigés par les normes industrielles et qui, pour des ouvertures de treize à seize millimètres, sont compris entre Nm 45 à 60. L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise une clé perfectionnée du type en question, c'est-à-dire en matière plastique, qui soit facile à fabriquer et ne présente pas les inconvénients ci-dessus. Elle vise plus particulièrement une clé du type en question qui soit légère, facile à fabriquer, même en petites séries, mais dont les performances soient comparables à celles des clés métalliques existantes, et qui permette d'obtenir des performances au moins égales à celles des normes actuellement en vigueur. Cette clé de serrage en matière plastique, consti- tuée d'un manche et d'une tête de serrage qui comporte une ouverture polygonale dans laquelle est noyé un in- sert métallique ouvert, également polygonal, et dont les parois forment mâchoires de serrage (ou de desser- rage), se caractérise: - d'une part, en ce que les parois de l'insert métallique formant machoire de serrage sont parallèles aux faces latérales de l'ouverture de la tête de serrage et dépassent légèrement de celle-ci; - d'autre part, en ce que l'insert est réalisé dans un métal dur et résilient; - et enfin, en ce que, au niveau des mâchoires, l'épaisseur de l'insert est comprise entre 0,5 et 0,7 fois l'épaisseur de la tête de serrage. En d'autres termes, l'invention consiste à réaliser l'insert en un matériau métallique dur et résilient, à ménager les parois de l'insert légèrement dépassantes des faces latérales de l'ouverture de la tête, et enfin à avoir déterminé un rapport optimal entre l'épaisseur de l'insert et celui de la tête de serrage proprement dite. Avantageusement, en pratique: - les parois de l'insert formant mâchoires ou mors sont comme déjà dit légèrement dépassantes pour que, lors du serrage (ou du desserrage)-, les contraintes soient pour l'essentiel concentrées sur l'insert lui- même et non plus sur la tête de serrage proprement dite; on a déterminé que plus l'ouverture de la clé est importante, plus le dépassement devait être consé- quent; ainsi, on a observé que pour les plus petites ouvertures, c'est-à-dire pour les clés de 10, ce dépas- sement pouvait être de l'ordre de quelques dizièmes de millimètre, par exemple de trois dixièmes, alors pour que les grosses clés (clés de 32), ce dépassement peut être de deux à trois millimètres; - comme matériau de l'insert, on utilise un métal présentant un coefficient de dureté compris entre 45 et HRC, de préférence voisin de 48 à 50 HRC; en effet, on a observé que si le coefficient de dureté est infé- rieur à 45, la tête de l'écrou risque à la longue d'en- tailler les parois de l'insert formant mors; en revan- -che, si cette dureté excède 55 HRC, on supprime cet inconvénient de déformation, mais on risque à la longue des cassures de l'insert; comme déjà dit, de préféren- ce, on fait appel à des métaux dont le coefficient de dureté est compris entre 48 et 50, c'est-à-dire à des métaux souples, résilients, mais non fragiles; de pré- férence, on utilise un acier type 35 CD4, voir 55 S7; - l'épaisseur de l'insert doit être au moins égale à la moitié de l'épaisseur de la tête de serrage, mais de préférence inférieure à 0,7 fois cette épaisseur; en effet, si on excède ce dernier rapport, l'épaisseur résiduelle de la matière plastique est trop faible pour pouvoir absorber valablement les contraintes transmises par l'insert, de sorte qu'à la longue, on provoque l'ap- parition de fissures; 2643844- - le corps (manche + tête de serrage) de la clé est comme déjà dit en matière plastique chargée en fibres de verre ou analogue; on utilise de préférence des ma- tières plastiques dont le module de Young est supérieur à 100 MPa; la proportion en poids entre les fibres de verre et la matière plastique augmente avec l'ouverture et est d'au moins 30 % pour les petites clés, et peut aller jusqu'à 60 % pour les grosses clés; comme matière plastique, on utilise de préférence celles à hautes per- formances, telles que celles en polyamide, de préférence en polyarylamide, voire en résine thermodurcissable, notamemnt vinyle ester; - les faces de l'insert destinées à être noyées dans la tête de serrage en matière plastique, subissent un traitement approprié destiné à améliorer l'adhérence aux matières plastiques, tel que sablage, dents de scie, stries-; de même, on améliore l'adhérence entre l'insert et la tête de serrage en matière plastique en ménageant dans l'insert des orifices traversants qui, lors de l'injection de la matière plastique, se rempliront de celle-ci; - l'insert a une forme générale en plan hexagonale, l'ouverture étant disposée sur un des côtés de cet hexa- gone, et est symétrique par rapport au plan médian de l'ouverture; - le rapport entre la grande surface de l'insert métallique et la grande surface de la tête de serrage en matière plastique, hors l'ouverture de serrage, est d'au moins 70 %, de préférence de l'ordre de 75 %. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, à l'appui des figures annexées. La figure 1 montre en vue de dessus une clé plate conforme à l'invention. La figure 2 est une représentation vue de dessus d'un insert caractéristique de l'invention. La figure 3 est une vue agrandie d'une tête de serrage caractéristique de l'invention. La figure 4 est une coupe selon l'axe IV-IV' de la figure 1. La clé plate désignée par la référence générale (1) montrée à la figure 1, est une clé sensiblement à l'échelle un de 22/24 d'ouvertures. Elle est constituée essentiellement d'un corps (1) comportant un manche (2) et de deux têtes de serrage, respectivement (3) et (4) d'ouvertures (5) et (6). L'ouverture (5) (voir figure 3) est destinée à recevoir un boulon ou un écrou (7) de 22, alors que l'ouverture (6) est destinée à recevoir un écrou, un boulon ou analogue de 24. De manière connue, chacune de ces ouvertures (5,6) a une forme pentagonale, symétrique par rapport à un axe. Selon une première caractéristique de l'invention, chacune des deux ouvertures (5) et (6) comporte un in- sert métallique (10,11) noyé dans le corps (1) réalisé lui-même en une résine synthétique de polyarylamide chargé à 60 % en poids de fibres de verre, commercialisé par SOLVET sous la marque déposée *IXEF". Selon une première caractéristique de l'invention, ces inserts (10,11) sont en acier 35 CD4, présentant un coefficient de dureté de 48 HRC. Selon une seconde caractéristique de l'invention, ces inserts (10,11) ont une forme générale hexagonale, irrégulière, mais symétrique par rapport à l'axe de l'ouverture (1,1') (voir figures 2 et 3). Dans une forme de réalisation pratique correspon- dant à la réalisation montrée aux figures 2 et 3, l'in- sert présente les caractéristiques suivantes: - ouverture L1: 32 mm profondeur L2:30 mm - longueur L3: 54 mm - largeur L4:68 mm - angle alpha: 25 - angle beta: 30 - angle gamma:27 . Les raccords des parois actives (12,13,14) sont effec- tuées par des rayons d'environ un millimètre. Selon une caractéristique importante de l'inven- tion, les quatre parois actives (12,13,14,15) dépassent des parois correspondantes parallèles (16,17 18) de l'ouverture (5) de la tête de serrage (10) d'environ - 1,5 millimètre. Dans une forme de réalisation avantageuse, les surfaces principales des inserts (10,11) sont sablés, striés ou analogues, de manière à faciliter l'adhésion à la matière plastique lors de l'injection. Dans une va- riante, pour faciliter cette adhésion, les inserts (10,- 11) présentent au voisinage de la base (21) des orifices traversants (22, 23,24), par exemple de deux à quatre millimètres de diamètre, à travers lesquels passe la matière plastique lors de l'injection. Selon une autre caractéristique essentielle de l'invention, l'épaisseur E2 de l'insert caractéristique (10,11) est au moins égale à la moitié et de préférence voisine de 0,6 fois l'épaisseur E1 de la tête de serrage (3, 4), du moins au niveau des parois (12-15) concernées. La surface principale de l'insert caractéristique (10,11) représente environ les trois-quarts de celle de la tête de serrage (3,4). Selon une autre caractéristique de l'invention (voir figure 3), le rapport, hors l'ouverture (5), entre l'insert métallique (10) et la tête de serrage (3) est compris entre 75 et 80 %. Cette clé permet d'obtenir un couple de résistances voisin de celui des normes actuellement en vigueur, notamment normes ISO, ce que l'on ne savait obtenir jusqu'alors avec des clés en matières plastiques. En effet, pour les petites clés, on obtient aisément un couple de résistances près de deux fois égal à la norme contre seulement 40 % pour l'art antérieur, et pour les grosses clés, c'est-à-dire d'ouvertures 32 mm, un couple de résistances égal à celui de la nor- me. A l'instar des autres clés en matière plastique, les clés conformes à l'invention sont légères, isolan- tes. En outre, on n'observe pas à la longue de phénomè- nes de fissuration ou de décollement de l'insert dans la tête de serrage et cela, grâce à la forme hexagonale caractéristique de l'insert et le rapport en surface avec la tête de serrage. De la sorte, ces clés peuvent être utilisées avec succès dans l'industrie ou le bricolage, soit sous forme de clés plates, de clés à molette, de clés à douille, etc.. 26 43844 REVENDICATIONS 1/ Clé de serrage en matière plastique constituée d'un manche (2) et d'une tête de serrage (3,4), compor- tant une ouverture polygonale (5,6), dans laquelle est noyé un insert métallique (10,11) ouvert, également polygonal, et dont les parois forment mâchoires de ser- rage, caractérisée: - en ce que les parois (12,13,14,15) de l'insert (10, 11) formant mâchoire sont parallèles et dépassent légèrement des faces latérales (16-19) des ouvertures (5,6) de chaque tête (3,4) de serrage; en ce que l'insert métallique (10,11) est réalisé dans un métal dur, souple, et résiliant, ayant un coef- ficient de dureté compris entre 45 et 50 HRC; - et en ce que, au niveau des mâchoires (12-15), l'épaisseur E2 de l'insert (10,11) est comprise entre 0,5 et 0,7 fois l'épaisseur El de la tête de. serrage (3,4). 2/ Clé selon la revendication 1, caractérisée en ce que pour les petites clés, les parois (12-15) de l'in- sert métallique (10,11) dépassent de quelques dizièmes de millimètres par rapport aux faces latérales (16-19) de la tête de serrage (3,4), alors qu'elles dépassent de quelques millimètres pour les clés de grande ouverture. 3/ Clé de serrage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'insert métallique (10,11) est en acier présentant un coefficient de dureté compris entre 48 et 50 HRC et en ce que le corps en matière * plastique (2,3,4) est en polyamide chargé fibres de verre. 4/ Clé de serrage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'insert métallique (10,11) a une forme générale hexagonale, irrégulière, symétrique par rapport à l'axe médian (1,1') de l'ouverture (5,6) dans laquelle est ménagée une ouverture (1215) symétri- que, dont les parois (12-15) forment machoires de ser- rage (ou de desserrage). / Clé de serrage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le rapport, hors l'ouverture (5,6), entre la surface de l'insert (10,11) métallique et la tête de serrage (3,4) est d'au moins 70 %.