Brevet FR2778130A1 — publié le 19991105

-1- La présente invention concerne un dispositif de vissage noyant la tête polygonale d'une vis lors de son introduction par vissage dans une matière tendre, notamment du bois. Ce dispositif doit être utilisé avec des perceuses-visseuses à moteur. La forme même d'une vis à tête polygonale, souvent utilisée pour des fixations lourdes, exige pour l'application d'un couple de rotation, un outil d'entrainement (une clé) venant se coupler en périphérie de ladite tête, ce qui exclut toute pénétration de cette dernière à l'intérieur de la pièce ainsi assemblée. Or certains assemblages par vis à tête polygonale exigent que ladite tête n'apparaisse pas en surface pour être ni gênante ni blessante. La technique actuelle nécessite, avant le vissage proprement dit, le forage d'un trou, puis un fraisage destiné à accueillir la tête polygonale et son outil d'entrainement. Traditionnellement, cette occultation de tête polygonale de vis est donc possible par une succession d'opérations, demandant plusieurs outils. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Il comporte en effet selon une première caractéristique un corps de base cylindrique ayant un évidement axial destiné à recevoir la tête polygonale d'une vis. L'extrémité du corps de base cylindrique présentant l'évidement circulaire est munie d'une partie fraisante circulaire (trépan annulaire), l'autre extrémité porte un arbre d'entrainement du dispositif monté dans le sens axial. L'évidement axial est constitué de deux tronçons différents, coaxiaux, l'un à profil polygonal destiné à recevoir la tête polygonale de la vis, couplant ainsi en rotation ladite tête au dispositif, l'autre à profil intérieur cylindrique destiné à libérer automatiquement la tête de vis du couple de rotation appliqué par le dispositif lorsque celle-ci atteint sa position finale dans la pièce à assembler. La partie fraisante circulaire (trépan annulaire) est destinée à creuser un forage annulaire dans la pièce à assembler permettant la progression en profondeur du dispositif et de la tête de vis lors du vissage. L'arbre d'entrainement est destiné à coupler l'ensemble du dispositif à un outil motorisé. -2- Ainsi, le dispositif, mis en rotation à l'aide d'un outil motorisé, va entrainer simultanément la vis et venir creuser un forage annulaire. La tête de vis venant se loger dans l'évidement polygonal va servir d'axe de rotation à l'ensemble du dispositif lors de l'opération de vissage, et notamment à la partie fraisante annulaire (trépan annulaire). Pour rendre possible l'ensemble des opérations de vissage et de forage d'une façon simultanée, des modes de réalisations particuliers sont préférables: - La profondeur de l'évidement à profil intérieur polygonal recevant la tête de vis est supérieure à la hauteur de ladite tête pour permettre de compenser la différence de vitesse de pénétration du trépan annulaire et de la vis et permettre au trépan annulaire de se présenter à la surface de la pièce à assembler avant le contact tête de vis/pièce à assembler. - La longueur et le diamètre intérieur du tronçon à profil intérieur cylindrique destiné à libérer la tête de vis du couple de rotation lorsque ladite tête a atteint sa position définitive dans la pièce à assembler doit permettre d'accueillir la totalité de la tête de la vis, donc doit être d'une longueur équivalente (ou supérieur) à une hauteur de tête de vis, et d'un diamètre sensiblement équivalent au diamètre du cercle inscrivant la forme polygonale de la tête. L'évidement polygonal s'inscrit par conséquent sensiblement dans l'évidement circulaire. - Pour permettre l'écrasement de la matière résiduelle emprisonnée sous la tête de la vis, la profondeur de la partie fraisante annulaire (trépan annulaire) est telle qu'elle vient creuser un forage annulaire venant plus profondément que la base de la tête de vis dans sa position finale. Par conséquent, la profondeur du trépan annulaire s'ajoute à la longueur du tronçon à évidement cylindrique. - Le trépan annulaire procure un forage annulaire de diamètre intérieur de préférence sensiblement égal au diamètre du cercle inscrivant la forme de la tête polygonale de la vis pour éliminer le maximum de matière emprisonnée sous la tête de la vis, et de diamètre extérieur supérieur au diamètre du cylindre formant le corps de base du dispositif pour permettre -3- l'évacuation des copeaux. Le trépan annulaire est constitué de dents de scie, ou de couteaux, ou de dents de râpe ou de tous corps abrasifs. L'ensemble du dispositif va ainsi permettre d'entrainer en rotation une vis et de forer un logement destiné à recevoir la tête de ladite vis d'une façon simultanée. Dans les cas o l'outil motorisé destiné à entraîner le dispositif n'est pas muni d'un dispositif de réglage de profondeur, le corps de base cylindrique peu comporter sur sa surface d'enveloppe externe une bague annulaire enveloppante, coaxiale au reste du dispositif, s'étendant radialement, sous forme de surépaisseur du corps de base cylindrique ou sous la forme d'une bague coulissante axialement, couplable au corps de base cylindrique en différentes positions par un élément de maintien. Ce dernier arrangement a l'avantage de permettre le réglage de la profondeur finale à laquelle sera positionnée la tête de la vis. Une rainure extérieure longitudinale peut être prévue pour recevoir l'élément de maintien transversal de la bague coulissante, axé radialement par rapport au dispositif, permettant un blocage bague/corps cylindrique résistant aux chocs dus à la rotation lors du contact dispositif/pièce à assembler. La face de la bague venant en contact avec la pièce à assembler peut, selon un mode particulier de réalisation, présenter une légère courbure évitant de blesser, lors de la butée, la pièce à assembler. Pour des dispositifs à utilisation intensive, il peut être prévu une bague sur roulement à billes supprimant totalement les risques de blessure de la pièce à assembler. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente, en coupe longitudinale, le dispositif de l'invention. La figure 2 représente en coupe transversale, le dispositif de face. La figure 3 représente, en coupe longitudinale, une variante de ce dispositif, en situation. Les figures 4 et 5 représentent le dispositif en 3 dimensions. En référence à ces dessins, le dispositif comporte un -4- corps de base cylindrique (1) ayant un évidement axial (2) constitué de deux tronçons différents, coaxiaux, l'un à profil intérieur cylindrique (P2) et l'autre à profil intérieur polygonal (P2') destiné à recevoir la tête de vis polygonale (3), et muni à l'extrémité évidée circulairement d'une partie fraisante circulaire (4) (trépan annulaire) et à l'autre extrémité d'un arbre d'entrainement (5) axial destiné à prendre place dans les mâchoires d'un mandrin ou dispositif similaire destiné à mettre le dispositif en rotation. L'agencement ainsi défini va permettre au dispositif d'entrainer en rotation la vis et de forer un logement destiné à recevoir la tête de ladite vis d'une façon simultanée. L'évidement correspondant à la section à profil intérieur polygonal (P2') est destiné à recevoir la tête de vis (3) polygonale et ainsi à transmettre le couple de rotation appliqué par le dispositif à ladite vis. Sa profondeur est substantiellement supérieure à la hauteur de la tête de la vis (3) qui vient s'enficher à l'intérieur pour permettre son coulissement axial destiné à compenser la différence de vitesse de pénétration du trépan annulaire (4) et de la vis (3). L'évidement correspondant à la section à profil intérieur circulaire (P2), dont le diamètre interne est égal au diamètre du cercle inscrivant le polygone du tronçon à profil intérieur polygonal (P2'), et dont la profondeur est égale à la hauteur de la tête de vis (3), est destiné à libérer automatiquement la tête de vis (3) du couple de rotation appliqué par le dispositif à ladite tête de façon à ce que la base de celle-ci reste toujours placée moins profondément dans la pièce à assembler (7) que le fond du forage annulaire créé par le trépan annulaire (4). Cette différence de profondeur de pénétration a pour but de rendre facilement compressible la matière résiduelle restant sous la tête de vis (3). Cette matière compressée joue alors le rôle d'une rondelle, consolidant la liaison tête de vis (3)/pièce assemblée (7). La partie fraisante (4) (trépan annulaire) est destinée à creuser un forage annulaire pour désolidariser la matière résiduelle restant sous la tête de la vis (3) et pour permettre la progression en profondeur du dispositif dans la -5- pièce à assembler (7). Ce trépan annulaire (4) est constitué de dents de scie. Pour permettre l'évacuation des copeaux de matière, le diamètre extérieur du trépan annulaire (4) est supérieur au diamètre extérieur du cylindre formant le corps de base (1) du dispositif. Ce trépan annulaire (4) prend pour axe fixe de rotation la vis (3) dont la tête polygonale est enfichée dans l'évidement axial (2). Lors du vissage, le forage du puits annulaire précède l'arrivée de la tête polygonale de la vis (3). Le corps de base cylindrique (1) comporte sur sa surface d'enveloppe externe une bague annulaire (6), enveloppante, coaxiale au reste du dispositif, s'étendant radialement, coulissante axialement et couplable au corps de base cylindrique (1) en différentes positions par une vis (8) axée radialement, traversant la bague (6) et venant se loger dans une rainure (9) extérieure longitudinale. La face de la bague (6) venant en contact avec la pièce à assembler (7) présente une légère courbure pour éviter de la blesser, lors de la butée. Selon une variante illustrée, la bague annulaire (6) constitue une partie du corps de base cylindrique (1), sous forme de surépaisseur annulaire s'étendant radialement. La bague (6) est moulée en même temps que le reste du dispositif. La profondeur du vissage est alors prédéterminée par le dispositif, sans possibilité de réglage. Selon une autre variante non illustrée, pour des dispositifs à utilisation intensive, la bague (6) coulissante ou fixe peut être montée sur roulement à billes. A titre d'exemple non limitatif, la profondeur de l'évidement à profil intérieur polygonal (P2') peut être d'environ 3 fois la hauteur de la tête de vis (3), et la longueur du trépan annulaire d'environ 0,5 fois la hauteur de la tête de vis (3). A titre d'exemple d'utilisation et de fonctionnement: - L'utilisateur introduit la vis dans le dispositif, et vient appliquer la pointe de celle-ci (qui dépasse du dispositif) en contact avec la pièce à assembler.(Dans le cas o la matière de la pièce à assembler est très dure, ou dans le cas o le diamètre de la vis est important, un pré-trou -6- peut être foré dans la pièce à assembler pour faciliter le vissage.) - L'utilisateur met l'outil motorisé qui est couplé avec le dispositif en rotation. - Le trépan annulaire arrive en contact avec la pièce à assembler et creuse un forage annulaire. La vis continue pendant ce temps à progresser en profondeur, à sa propre vitesse, différente de celle de progression du trépan annulaire, le dispositif compensant ces vitesses de progressions différentes. - La profondeur suffisante du forage étant atteinte, l'ensemble du dispositif est alors stoppé dans sa progression en profondeur par la bague prévue à cet effet en venant buter la pièce à assembler, ou par un dispositif propre à l'outil motorisé. A cet instant, la base de la tête de la vis n'étant toujours pas arrivée en contact avec la pièce, celle-ci est la seule à continuer de progresser. - La base de la tête de la vis arrive alors en contact avec la pièce. La progression de la vis continue en écrasant la matière résiduelle emprisonnée sous la tête de la vis. (Cette matière résiduelle ayant été préalablement désolidarisée du reste de la masse grâce au forage annulaire, celle-ci est facilement compressible.) - Tout en écrasant alors cette matière emprisonnée sous la tête de la vis, la vis progresse jusqu'à se libérer du couple de rotation lorsque celle-ci s'échappe totalement de l'évidement polygonal pour se loger dans l'évidement circulaire. - Le vissage est terminé, l'utilisateur stoppe l'outil motorisé couplé au dispositif, et le retire de la pièce ainsi assemblée. Le dispositif, selon l'invention est particulièrement destiné aux professionnels du bâtiment, notamment les charpentiers bois et les menuisiers réalisant des fixations temporaires ou non à l'aide de vis à tête polygonale. Le dispositif leur permet de visser jusqu'à noyer la tête d'une telle vis en n'exécutant qu'une seule opération, sans actes de forage et de fraisage préliminaires. --7- REVENDICATIONS 1) Dispositif de vissage pour outil motorisé noyant la tête polygonale (ou équivalent) d'une vis lors de son introduction par vissage dans une matière tendre, notamment du bois, caractérisé en ce qu'il comporte un corps de base cylindrique (1) ayant un évidement axial (2) constitué de deux tronçons différents, coaxiaux, l'un à profil intérieur polygonal (ou équivalent) (P2') destiné à recevoir la tête de vis (3), l'autre à profil intérieur cylindrique (P2) destiné à libérer la tête de la vis (3) du couple de rotation, et muni à l'extrémité évidée circulairement d'un trépan annulaire (4) destiné à creuser un forage annulaire dans la pièce à assembler (7) venant plus profondément que la base de la tête de la vis (3) dans sa position finale pour permettre la progression en profondeur du dispositif et permettre l'écrasement de la matière résiduelle emprisonnée sous la tête de la vis (3), et à l'autre extrémité d'un arbre d'entrainement (5) monté axialement destiné à prendre place dans les mâchoires d'un mandrin ou dispositif similaire destiné à mettre le dispositif en rotation. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la profondeur du tronçon à profil intérieur polygonal (P2') (ou équivalent) destiné à recevoir la tête de vis (3) est substantiellement d'une dimension supérieure à la hauteur de la tête de vis (3). 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'évidement polygonal (P2') s'inscrit sensiblement dans l'évidement circulaire (P2). 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la profondeur du tronçon à profil intérieur cylindrique (P2) destiné à libérer la tête de la vis (3) du couple de rotation est de dimension équivalente (ou supérieure) à la hauteur de la tête de vis (3). ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la profondeur du trépan annulaire (P4) s'ajoute de façon substantielle à la profondeur du tronçon à évidement cylindrique (P2). 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce -8-- que le trépan annulaire (4) procure un forage annulaire de diamètre intérieur de préférence sensiblement égal au diamètre du cercle inscrivant la forme de la tête polygonale de la vis (3) et de diamètre extérieur supérieur au diamètre extérieur du cylindre formant le corps de base (1). 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le trépan annulaire (4) est constitué de dents de scie, ou de couteaux, ou de dents de râpe ou de tout dispositif abrasif. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le corps de base cylindrique (1) comporte sur sa surface d'enveloppe externe une bague (6) annulaire, enveloppante, coaxiale au reste du dispositif, s'étendant radialement. 9) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que la bague (6) constitue une partie du corps de base cylindrique (1), sous forme de surépaisseur annulaire s'étendant radialement. ) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que la bague (6) puisse être une bague coulissante axialement, enveloppant le corps de base cylindrique (1), couplable au dit corps de base en différentes positions par un élément de maintien (8). 11) Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que l'élément de maintien (8) soit une vis axée radialement au corps de base cylindrique (1), traversant la bague et venant se bloquer dans une rainure (9) externe longitudinale. 12) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que la face de la bague (6) venant en contact avec la pièce à assembler (8) présente une légère courbure. 13) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que la bague (6) puisse être montée sur roulement à billes.