Brevet FR2703619A1 — publié le 19941014

La présente invention est relative à un outil de serrage/desserrage d'un organe fileté mené comportant un profil mené polygonal, du type comprenant une tête active dont la section a une forme grossièrement polygo- nale. L'invention s'applique aussi bien aux outils femelles destinés à entraîner un écrou mâle, qu'aux outils mâles destinés à entraîner une vis dont la tête présente un évidement polygonal. Les outils disponibles comportent des profils à peu près polygonaux symétriques par rapport aux deux sens de rotation Par suite, une contrainte donnée subie par l'outil correspond à un même couple et une même contrainte appliqués à l'organe mené, que ce soit dans le sens du serrage ou dans celui du desserrage. Plus précisément, les nombreux profils proposés pour les outils de serrage/desserrage (dénomina- tions commerciales Snap-On, Facom, Kaynar, Wera, Kevalar, ) visent à obtenir un compromis aussi judicieux que possible entre, d'une part, la contrainte induite dans l'élément mâle, et, d'autre part, la contrainte d'éclate- ment du profil femelle, notamment lorsque ce dernier est le profil de l'outil. Or, en pratique, les conditions à remplir ne sont généralement pas les mêmes dans les deux sens de rotation Par exemple, il est impératif de protéger un écrou que l'on serre, alors qu'il est souvent acceptable de détériorer un écrou récalcitrant que l'on desserre, par exemple s'il est rouillé ou grippé, pourvu qu'on parvienne à le desserrer. Par ailleurs, il peut être nécessaire, dans certains cas, de pouvoir développer avec un outil donné un couple de serrage nettement supérieur aux couples de serrage habituels. L'invention a pour but de fournir un outil mieux adapté aux différentes nécessités d'utilisation réelles. A cet effet, l'invention a pour objet un outil du type précité, caractérisé en ce qu'un côté au moins de la section de la tête de l'outil est constitué de deux demi-côtés dont les zones actives sont asymétri- ques l'une de l'autre par rapport au plan axial médian de ce côté, de façon que, pour un couple donné appliqué à l'outil, les contraintes induites dans l'outil soient moins importantes dans un premier sens que dans l'autre tandis que, inversement, les contraintes induites dans l'organe mené sont plus importantes dans ledit premier sens que dans l'autre, ce qui permet d'appliquer à l'organe mené un couple supérieur dans ledit premier sens que dans l'autre sens avant destruction de la tête de l'outil. Suivant d'autres caractéristiques L'asymétrie définit, dans ledit premier sens, un bras de levier supérieur à celui correspondant à l'autre sens; La différence de bras de levier est obtenue par une différence de distance au plan axial médian des deux zones de contact et/ou par une différence d'incli- naison d'application de l'effort par rapport à ce plan; Le contact dudit côté avec le profil mené s'effectue par une surface de rayon plus petit dans ledit premier sens que dans l'autre sens; La surface de contact dans ledit premier sens est réduite à une arête; L'outil est à sens d'utilisation imposé, notamment du type douille, clé à pipe, clé coudée, clé contre-coudée, tournevis, clé mâle ou embout mâle, ledit premier sens étant le sens du desserrage. L'outil est à double sens d'utilisation, notamment du type clé à oeil, un des sens favorisant la sauvegarde de l'organe mené et l'autre sens favorisant la capacité, pour l'outil, d'appliquer des couples élevés. Des exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels: Les figures 1 à 4 représentent en vue de dessus une partie du profil actif de quatre outils diffé- rents conformes à l'invention; La figure 5 A illustre le dévissage d'un écrou au moyen d'un outil femelle suivant la figure 1, en supposant les cotes de l'outil à leur valeur minimale et celles de l'écrou à leur valeur maximale; La figure 5 B illustre le serrage du même écrou au moyen du même outil; Les figures 5 C et 5 D sont des vues analo- gues respectivement aux figures 5 A et 5 B mais correspon- dant au cas o les cotes de l'outil sont à leur valeur maximale et celles de l'écrou à leur valeur minimale; Les figures 6 A à 6 D sont des vues analogues aux figures 5 A à 5 D respectivement, mais correspondant à l'outil femelle suivant la figure 2; Les figures 7 A à 7 D sont des vues analogues aux figures 5 A à 5 D respectivement, mais correspondant à l'outil femelle suivant la figure 3; La figure 8 A illustre le desserrage d'une vis au moyen d'un outil mâle suivant la figure 4, en supposant les cotes de l'outil à leur valeur maximale et celles de l'évidement d'entraînement de la vis à leur valeur minimale; La figure 8 B illustre le serrage de la même vis au moyen du même outil; Les figures 8 C et 8 D sont des vues analo- gues respectivement aux figures 8 A et 8 B mais correspon- dant au cas o les cotes de l'outil sont à leur valeur minimale et celles de l'évidement d'entraînement de la vis à leur valeur maximale. Sur chacune des figures 1 à 4, O désigne le centre de la section de la tête de l'outil, laquelle a un profil grossièrement hexagonal dont on n' a représenté qu'environ un tiers du pourtour Dans chaque cas, on décrira un côté 1 du profil, s'étendant entre deux coins virtuels et vu du point O sous un angle de 600 délimité par deux rayons 2 et 3. Dans l'exemple de la figure 1, le côté 1 com- prend successivement, de gauche à droite sur le dessin: un arc de cercle concave 4, constituant une partie de l'arrondi du coin, de rayon rn relativement petit, centré en A sur le rayon 2; un arc de cercle convexe 5, de rayon r 2 également relativement petit, quoique, dans cet exemple, supérieur au rayon rn; cet arc 5 se raccorde tangentiel- lement à l'arc 4 et est centré en B, à l'extérieur du profil; un segment de droite 6 perpendiculaire à la bissectrice 7 des rayons 2 et 3, se raccordant tangen- tiellement à l'arc 5; un arc de cercle convexe 8, de rayon R 2 très supérieur au rayon r 2, se raccordant tangentielle- ment au segment 6; et un arc de cercle concave 9, de rayon voisin de rn, et de préférence plus petit, centré en C sur le rayon 3 ou au voisinage de ce rayon et se raccordant tangentiellement à l'arc 8 ainsi qu'à l'arc 4 du côté adjacent du profil. Dans l'exemple de la figure 2, le profil ne diffère du précédent que par le fait que r 2 = 0, c'est-à- dire que l'arc 5 est remplacé par une arête 5 A. Dans l'exemple de la figure 3, le profil com- porte douze coins arrondis, définis comme précédemment par deux arcs de cercle 4 et 9 de rayon rn et espacés angulairement de 300 Entre l'extrémité droite d'un arc 4 et l'extrémité gauche de l'arc 9 suivant, se trouvent deux segments de droite: un segment 10 qui se raccorde à l'arc 4 par une arête 11, et un segment 12 qui se raccorde à l'arc 9 par une arête 13. En considérant deux côtés du profil, c'est-à- dire la portion de profil comprise entre les rayons 2 et 3, on trouve ainsi successivement, de gauche à droite, un arc 4, un segment 10, un segment 12, un arc 9, un arc 4, un segment 10, un segment 12 et un arc 9 Le segment de gauche est perpendiculaire à la bissectrice 7, tandis que le segment 12 de droite a son extrémité gauche sur le prolongement du segment 10 de gauche mais diverge légèrement de ce prolongement, suivant un petit angle x qui est typiquement de l'ordre de 30. La figure 4 représente le profil à peu près hexagonal d'une tête d'outil mâle dont le côté 1 com- prend, de gauche à droite: un demi-arrondi de coin 13 constitué par un arc de cercle convexe de rayon r aussi petit que possible centré au voisinage du rayon 2; un arc de cercle convexe 14 de grand rayon, se raccordant tangentiellement au précédent; un segment de droite 15, se raccordant tangentiellement à l'arc 14, perpendiculaire à la bissectrice 7 et s'étendant sensiblement jusqu'à celle- ci; un dégagement 16 constitué par un arc de cercle concave de grand rayon, se raccordant au segment par une arête 17; et un demi-arrondi de coin 18 de rayon r, se raccordant à l'arc 16 par une arête 19 et, de l'autre côté, se raccordant tangentiellement au demi-arrondi 13 du côté suivant du profil. On décrira maintenant, en regard des figures A et 5 B, l'utilisation de l'outil de la figure 1 pour serrer et desserrer un écrou hexagonal 20, dans le cas d'un outil de cotes minimales et d'un écrou de cotes maximales, c'est-à-dire avec un jeu minimal entre l'outil et l'écrou. Dans le sens du serrage (figure 5 B), chaque côté de l'outil attaque le côté correspondant de l'écrou par un point D de l'arc de grand rayon 8 situé au voisinage de l'extrémité gauche de cet arc Dans le sens de desserrage (figure 5 A), c'est, de même, un point E de l'arc 5 voisin de l'extrémité droite de cet arc qui attaque l'écrou. Du fait de la grande différence entre les rayons r 2 et R 2 des arcs 5 et 8 et des raccordements tangentiels de ces deux arcs aux parties adjacentes du profil de l'outil, la force de serrage F s'applique plus près du milieu du côté, et est moins inclinée par rapport à la bissectrice 7, que la force de desserrage Fd Il en résulte un bras de levier plus grand au desserrage (Dd) qu'au serrage (D). Dans la situation de jeu maximal, c'est-à- dire avec l'outil aux cotes maximales et l'écrou aux cotes minimales (figures 5 C et 5 D), l'outil agit, dans chaque sens, très près de l'extrémité du côté de l'écrou. Dans le sens du serrage (figure 5 D) il agit par un point F voisin de l'extrémité droite de l'arc 8, et, dans l'autre sens (figure 5 C), par un point G voisin de l'extrémité gauche de l'arc 5. De nouveau, la différence importante entre les rayons r 2 et R 2 conduit à un bras de levier nettement supérieur dans le sens du desserrage, du fait d'une plus forte inclinaison des forces. Dans les deux cas, mais plus particulièrement quand 1 'écrou et l'outil sont de qualité, c'est à dire quand le jeu est réduit, l'effort de contact est supé- rieur en serrage Ceci entraîne dans l'outil des con- traintes supérieures, mais le mode d'application de l'effort à l'écrou a pour résultat que la préservation de cet écrou est améliorée au serrage. Par contre, en desserrage, le phénomène est inversé: la capacité de l'outil à transmettre un couple élevé est améliorée par une réduction de l'effort de contact et par sa meilleure orientation Mais l'écrou est davantage sollicité, au point que, si le couple appliqué dépasse largement les valeurs considérées comme normales, il ne pourra plus être envisagé de réutiliser l'écrou. Les autres exemples qui suivent montrent d'autres applications menant, à des degrés divers, aux mêmes résultats. Ainsi, des considérations analogues s'appli- quent au profil d'outil de la figure 2 (figures 6 A à 6 D), mais le remplacement de l'arc 5 par l'arête 5 A accentue les phénomènes décrits, en inclinant encore plus la force de desserrage du fait de l'accroissement de la pression de Hertz, et en l'éloignant encore plus du milieu du côté. Dans le cas de l'outil de la figure 3 (figures 7 A à 7 D), dans la situation "jeu minimal", le côté de l'écrou est attaqué, au serrage (figure 7 B), par l'arête 21 de raccordement des segments 10 et 12 et, au desserrage (figure 7 A), par l'arête 11 de raccordement du segment 10 et de l'arc de cercle 4 Ainsi, grâce à la différence d'orientation des segments 10 et 12 décrite plus haut, le point d'application de la force est plus éloigné du milieu du côté lors du desserrage, et la force est plus inclinée, ce qui conduit à un bras de levier supérieur dans ce sens. Dans la situation "jeu maximal", l'outil attaque dans les deux sens l'écrou près de l'extrémité du côté de celui-ci Au serrage (figure 7 D), il agit par l'arête 13 de raccordement du segment 12 et de l'arc 9, et, au desserrage (figure 7 C), par l'arête 11 de raccor- dement du segment 10 et de l'arc 4 Dans ce cas, l'incli- naison différente des segments 10 et 12 conduit à une inclinaison supérieure de la force Fd, pour aboutir à un bras de levier supérieur dans le sens du desserrage. Il est à noter que, dans chaque cas décrit ci-dessus, la plus forte inclinaison de la force au desserrage a pour conséquence que, pour un couple de desserrage donné exercé sur l'écrou, l'effort d'éclate- ment de l'outil femelle rst réduit En d'autres termes, le couple applicable à l'écrou est supérieur dans le sens du desserrage avant destruction de la tête de l'outil par éclatement. Dans le cas de l'outil mâle de la figure 4, au serrage (figures 8 B et 8 D), la vis 22 à évidement six- pans 23 est attaquée par un point H de l'arc convexe à grand rayon 14 situé près du segment 15 en situation "jeu minimal" (figure 8 B) et par un point I du même arc situé près de l'arrondi 13 en situation "jeu maximal" (figure 8 D) Au desserrage (figures 8 A et 8 C), le point de contact est l'arête 19 d'intersection de l'arrondi 13 et de l'arc concave 16 Ainsi, dans tous les cas, l'incli- naison de la force et la pression de Hertz sont supérieu- res au desserrage, et de plus, dans la situation "jeu minimal", le point d'application de la force est plus éloigné du milieu du côté lors du desserrage Par conséquent, de nouveau, le couple de desserrage applica- ble est supérieur au couple de serrage applicable avant destruction de la tête de l'outil, ce qui signifie, dans le cas, avant arrondissement du profil polygonal de cet outil. REVENDICATIONS 1 Outil de serrage/desserrage d'un organe fileté mené ( 20; 22) comportant un profil mené polygonal, du type comprenant une tête active dont la section a une forme grossièrement polygonale, caractérisé en ce qu'un côté au moins ( 1) de la section de la tête de l'outil est constitué de deux demi-côtés dont les zones actives ( 5, 8; 5 A, 8; 10 à 13; 14, 19) sont asymétriques l'une de l'autre par rapport au plan axial médian de ce côté, de façon que, pour un couple donné appliqué à l'outil, les contraintes induites dans l'outil soient moins importan- tes dans un premier sens que dans l'autre tandis que, inversement, les contraintes induites dans l'organe mené sont plus importantes dans ledit premier sens que dans l'autre, ce qui permet d'appliquer à l'organe mené un couple supérieur dans ledit premier sens que dans l'autre sens avant destruction de la tête de l'outil. 2 Outil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'asymétrie définit, dans ledit premier sens, un bras de levier (Dd) supérieur à celui correspondant à l'autre sens (D). 3 Outil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la différence de bras de levier est obtenue par une différence de distance au plan axial médian des deux zones de contact et/ou par une différence d'inclinaison de ces deux zones par rapport à ce plan. 4 Outil suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le contact dudit côté avec le profil mené s'effectue par une surface ( 5; 5 A; 11; 19) de rayon plus petit dans ledit premier sens que dans l'autre sens. Outil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la surface de contact dans ledit premier sens est réduite à une arête (SA; 11; 19). 6 Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est à sens d'utilisation imposé, notamment du type douille, clé à pipe, clé coudée, clé contre-coudée, tournevis, clé mâle ou embout mâle, ledit premier sens étant le sens du desserrage. 7 Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est à double sens d'utilisation, notamment du type clé à oeil, un des sens favorisant la sauvegarde de l'organe mené et l'autre sens favorisant la capacité, pour l'outil, d'appliquer des couples élevés