Brevet FR2667913A1 — publié le 19920417

Système pour l'assemblage d'au moins deux éléments par vis ou analogue La présente invention concerne les systèmes pour 11 assemblage d'au moins deux éléments par vis ou analogue. Dans de nombreux domaines, il est souvent nécessaire d'assembler au moins deux éléments pour obtenir leur solidarisation. L'un des moyens le plus couramment utilisés pour réaliser cet assemblage est une vis ou analogue. Une telle vis est généralement constituée d'une tige filetée terminée, à l'une de ses extrémités, par une tete formant épaulement et s'utilise de la façon suivante bien connue. Dans l'un des deux éléments à assembler, on réalise un orifice dans lequel est introduite la tige filetée. Cette dernière est vissée dans le second élément qui, du fait de la forme hélicoldale du filet et de l'existence de la tête de vis formant épaulement contre le bord de l'orifice, est rapproché du premier élément jusqu'à un contact plus ou moins serré. Les deux éléments sont maintenus assemblés par les réactions mutuelles se créant entre les bords du filet de la tige et la matière constituant le second élément. Cependant, on constate parfois que les deux élements ainsi assemblés ont tendance à se désolidariser sous l'action de phénomènes entraînant le dévissage involontaire de la tige filetée, par exemple des vibrations, des variations de température produisant des dilatations ou des contractions des matériaux en contact, etc. Pour pallier cet inconvénient, on a l'habitude de disposer, entre le premier élément et la tête de vis, une rondelle qui agit comme un ressort en absorbant ou compensant les forces dues aux phénomènes extérieurs pouvant entrainer le dévissage de la tige filetée comme mentionné ci-dessus. Parmi les rondelles qui sont les plus couramment utilisées à cet effet, on peut citer les rondelles Grovers, à dents, Belleville, etc. Ces moyens sont bien connus en eux-mêmes et sont couramment décrits dans tous les ouvrages techniques et de mécanique. L'utilisation d'une telle rondelle donne de bons résultats, mais il est parfois difficile de la mettre en oeuvre. Tel est par exemple le cas où il est nécessaire de fixer des plaques ou analogue sur des os ou de réaliser des implantations de prothèses. La présente invention a pour but de réaliser un système pour l'assemblage d'au moins deux éléments par vis ou analogue, qui permette de supprimer l'emploi d'une rondelle élastique comme dans les systèmes selon l'art antérieur, tout en donnant d'aussi bons résultats en ce qui concerne la longévité de l'assemblage des éléments par vissage ou analogue, dans l'un d'eux, d'une tige filetée. Plus précisément, la présente invention a pour objet un système pour l'assemblage d'au moins deux premier et second éléments par vis ou analogue, ladite vis comportant une tête de vis et une tige filetée, ladite vis étant montée en coopération avec les deux éléments en les traversant de façon que ladite tête de vis vienne en butée contre le premier d'entre eux, caractérisé par le fait que ladite tête de vis est constituée d'une zone sphérique mâle définie entre une grande base et une petite, ladite tige filetée étant solidaire de ladite petite base, et que ledit premier élément comporte un logement en creux formé par une zone sphérique femelle définie entre une grande base et une petite délimitant respectivement deux ouvertures, les rayons des deux zones sphériques ayant des valeurs différentes, la valeur du rayon de la grande base de ladite zone sphérique mâle étant inférieure à la valeur du rayon de la grande base de la zone sphérique femelle, et au moins l'un des matériaux constituant ladite tête et ledit premier élément présentant une certaine élasticité de déformation. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif, mais nullement limitatif, dans lesquels La figure 1 représente un mode de réalisation avantageux d'un système selon l'invention pour l'assemblage de deux éléments par vis ou analogue, dans une vue en éclaté et partiellement en coupe, et La figure 2 représente le système selon la figure 1, mais sous forme assemblé et en coupe partielle. Les deux figures représentant un même mode de réalisation du système selon l'invention pour l'assemblage de deux éléments par vis ou analogue, les mêmes moyens y porteront les mêmes références, quelle que soit la figure sur laquelle seront portées ces références. Les deux figures 1 et 2 représentent un mode de réalisation d'un système pour l'assemblage d'au moins deux premier 1 et second 2 éléments par vis 3 ou analogue. Par vis, on entend, dans la présente description, soit une vis proprement dite comportant une tige qui peut elle-même se visser dans le second élément 2 par autotaraudage, soit un boulon qui comporte une tige filetée mais dont la mise en place nécessite la réalisation d'un orifice traversant les deux éléments et le vissage, sur la tige filetée, d'un écrou pour parachever l'assemblage. -Ceci étant précisé, la vis 3 comporte une tête 4 et une tige filetée 5. La vis 3 est montée en coopération avec les deux éléments 1 et 2 en les traversant, au moins partiellement en ce qui concerne l'élément 2, de façon que la tête 4 vienne en butée contre le premier d'entre eux 1. Selon une caractéristique de la présente invention, la tête 4 de la vis est constituée d'une zone sphérique mâle 6 définie entre une grande base 7 et une petite base 8, la tige filetée 5 étant solidaire de la petite base, tandis que le premier élément 1 comporte un logement en creux 10 formé par une zone sphérique femelle 11 définie entre une grande base 12 et une petite 13, ces deux bases formant respectivement les bords de deux ouvertures qui, avec le logement 10, permettent une traversée de part en part du premier élément 1. Selon une autre caractéristique de l'invention, les rayons des deux zones sphériques ont des valeurs différentes. Dans le mode de réalisation illustré permettant d'obtenir un résultat optimum, la valeur du rayon "r' de la zone sphérique femelle 11 est inférieure à la valeur du rayon "R' de la zone sphérique mâle 6. Par ailleurs, la valeur du rayon de la grande base 7 de la zone sphérique mâle 6 est inférieure à la valeur du rayon de la grande base 12 de la zone sphérique femelle 11 et l'un au moins des matériaux constituant la tête de vis 4 et le premier élément 1 présente une certaine élasticité de déformation, bien qu'il soit avantageux que ce soit la tête de vis qui soit réalisée en un tel matériau, par exemple un alliage à base de titane ou analogue, étant précisé que le coefficient de déformation élastique n'a pas besoin d'être très élevé. Dans l'exemple illustré sur les deux figures, la vis est du type à autotaraudage, c'est-à-dire comporte un filetage permettant à la tige, par simple rotation, de pénétrer dans le matériau de l'élément 2. Il est cependant évident que l'invention peut s'étendre à tout moyen équivalent à ce type de vis, notamment l'ensemble boulon-écrou pour lequel les deux éléments sont alors tous les deux percés de part en part, le système d'assemblage comportant, en plus de l'ensemble boulon-écrou, un logement en creux réalisé dans le premier élément 1 et identique au logement 10 décrit ci-dessus, la tête du boulon étant strictement identique à la tête de vis 4, ainsi que la nature du matériau la constituant. Le système d'assemblage dont la structure vient d'être décrite s'utilise de la façon suivante On choisit d'abord la vis en fonction de la nature des éléments à assembler et des contraintes auxquelles ils seront soumis lors du fonctionnement du dispositif, ou analogue, auquel ils appartiennent. De ce choix, se déduit, notamment, la valeur "R" du rayon de courbure de la zone sphérique mâle 6 de la tête de vis 4 définie ci-dessus. La valeur de ce rayon étant connue, on réalise, dans le premier élément l, le logement en creux 10 formant une zone sphérique femelle il d'un rayon de courbure "r" adapté au rayon de courbure "R" de la tête de vis, c'est-à-dire d'une valeur légèrement inférieure à "R" > et de façon que le rayon de ltouverture formant sa grande base 12 soit supérieur au rayon de la grande base 7 de la tête de vis 4. De ce fait, lorsque la vis est enfichée dans le logement, la tige filetée 5 ayant traversé l'ouverture définie par la petite base 13 de la zone sphérique femelle ll, la tête de vis vient au contact de cette zone sphérique li par son bord 20 suivant une courbe circulaire 21 de cette zone sphérique femelle, tout en laissant apparaftre, entre les deux zones sphériques mâle et femelle, un espace libre de révolution en forme sensiblement de croissant sphérique 22. Dans le cas où la vis comporte une tige filetée autotaraudante comme il en existe de nombreuses formes, l'extrémité de cette tige pénètre, par simple rotation, dans le second élément 2, la forme hélico#dale du filet 23 entraînant automatiquement le rapprochement du second élément, de la face inférieure 24 du premier, jusqu'a son contact. A cet instant, on continue à appliquer le couple de forces de rotation sur la tête de vis 4 pour forcer la tige filetée à s'enfoncer encore dans le second élément 2. Comme ce dernier est au contact du premier et que le bord de la tête de vis, comme décrit ci-dessus et illustré sur les figures, est au contact de ce second élément, la tige filetée ne devrait plus pouvoir, théoriquement, se déplacer. Mais, du fait de la nature du matériau dans lequel est réalisée la tête de vis, matériau présentant notamment une certaine élasticité de déformation, cette tête se déforme pour venir, comme illustré de façon exagérée sur la figure 2, épouser la forme de la zone sphérique femelle ll en emplissant l'espace libre 22 en forme de croissant sphérique mentionné ci-dessus. Dans cette position, l'élasticité du matériau constituant la tête de vis engendre, en chaque point de la zone sphérique mâle, une force élastique 25 comme celle illustrée sur la figure 2, lthomogénéité du matériau élastique permettant aux forces exercées en des points situés sur un même cercle centré sur l'axe 26 de la vis d'avoir sensiblement la même intensité et la même orientation par rapport à cet axe. Selon les règles élémentaires de la Physique, chacune de ces forces 25 peut se décomposer en deux forces, une première composante 27 suivant une direction perpendiculaire à l'axe de révolution 26 et une seconde 28 suivant la direction de cet axe 26. L'ensemble des premières composantes 27 n'a en fait que peu d'influence sur l'assemblage des deux éléments puisque, à la première composante correspondant à la force élastique s'exerçant en un point de la zone sphérique mâle, il est opposé une composante semblable correspondant à la force exercée au point diamétralement opposé. La résultante des composantes perpendiculaires à l'axe de la vis est donc sensiblement nulle. Par contre, les secondes composantes 28 ont toutes la même direction, parallèle à l'axe 26 de la vis, et le même sens, ascendant sur le dessin. La résultante de ces secondes composantes 28 est donc une force élastique agissant sur la tête de vis en tendant à la tirer vers la grande base 12 de la zone sphérique femelle 11, et donc en plaquant encore plus fermement le second élément contre le premier. Il est bien précisé que le mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, et décrit ci-dessus, est un exemple avantageux de mise en oeuvre de l'invention. Dans cet exemple, le rayon "R" de la zone sphérique mâle est supérieur au rayon "r" de la zone sphérique femelle. On pourrait cependant concevoir, selon la même invention, un système d'assemblage dans lequel le rayon de la zone sphérique mâle serait inférieur au rayon de la zone sphérique femelle, ce qui entratnerait un premier contact entre la tête de la vis et le logement en creux par le bord circulaire de la petite base de la zone sphérique mâle.Dans ce cas, lors du vissage, le logement aurait tendance, du fait de ltélasticité du matériau constituant le premier élément, à se déformer en se refermant par réduction de son rayon, jusqu'a ce que sa paroi vienne au contact de celle de la tête de la vis. De même, on pourrait concevoir un système dans lequel les deux matériaux constituant la tête de vis et le premier matériau auraient une certaine élasticité de déformation. En pratique, il est cependant préférable que la tête de vis, seule, présente cette déformation élastique, comme dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2. En effet, le premier élément est généralement, par destination, l'élément de référence par rapport auquel doit être réalisé l'assemblage et il ne devra donc pas se déformer. C'est le cas, notamment, dans les prothèses où ce premier élément peut être une plaque de rigidification d'un os fracturé, un cotyle dans une prothèse de hanche, etc. REVENDICATIONS 1. Système pour l'assemblage d'au moins deux premier (1) et second (2) éléments par vis (3) ou analogue, ladite vis comportant une tête de vis (4) et une tige filetée (5), ladite vis étant montée en coopération avec les deux éléments en les traversant de façon que ladite tête de vis vienne en butée contre le premier d'entre eux, caractérisé par le fait que ladite tête de vis est constituée d'une zone sphérique mâle (6) définie entre une grande base (7) et une petite (8), ladite tige filetée (5) étant solidaire de ladite petite base, et que ledit premier élément (1) comporte un logement en creux (10) formé par une zone sphérique femelle (11) définie entre une grande base (12) et une petite (13) délimitant respectivement deux ouvertures, les rayons des deux zones sphériques ayant des valeurs différentes, la valeur du rayon de la grande base (4) de ladite zone sphérique mâle (6) étant inférieure à la valeur du rayon de la grande base (12) de la zone sphérique femelle, et l'un au moins des matériaux constituant ladite tête et ledit premier élément présentant une certaine élasticité de déformation. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la valeur du rayon (r) de la zone sphérique femelle (10) est inférieure à la valeur du rayon (R) de la zone sphérique mâle (6). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite tête (4) est réalisée en un matériau présentant une certaine élasticité de déformation. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit matériau est un alliage à base de titane. 5. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite tige filetée (5) est autotaraudante.