Brevet FR2791404A1 — publié le 20000929

L'invention a trait à une vis à serrage calibré, à un système de raccordement électrique incorporant au moins une telle vis et à un procédé de fabrication d'une telle vis. Dans les systèmes de raccordement électrique, tels que connus par exempie de FR-A-2 670 614, de FR-A-2 715 775 ou de FR-A-2 751 465, on peut utiliser des vis à tête sécable pour immobiliser et relier électriquement deux éléments d'un circuit électrique. Le principe de fonctionnement de ces vis connues est fondé sur le fait que la tête de la vis se rompt lorsque le couple de serrage souhaité est atteint. Les tolérances de fabrication de ces vis sont telles que le couple de serrage obtenu est relativement imprécis. De plus, pour certaines utilisations au moins, il est parfois nécessaire de démonter la liaison électrique ainsi réalisée, puis de la remonter. Si l'on conserve la vis déjà utilisée, sa tête sécable n'est plus disponible, de sorte qu'il faut la manoeuvrer grâce à sa tête hexagonale classique restée solidaire du corps de la vis et qu'il n'est plus possible de garantir un couple de serrage avec une valeur prédéterminée. Si l'on utilise une nouvelle vis, le coût de chaque intervention est majoré d'autant. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant une vis à serrage calibré qui peut être serrée et desserrée plusieurs fois, son couple de serrage nominal demeurant identique après la première utilisa- tion. Dans cet esprit, l'invention concerne une vis à serrage calibré, incluant une tige avec une partie filetée et une section à profil polygonal. Cette vis comprend une coiffe formant une tête de manoeuvre et se prolongeant par une jupe entourant la section à profil polygonal de la tige et pourvue, sur sa face interne, de reliefs. Cette vis comprend également une bague élastique logée entre la section à profil polygonal de la tige et la jupe de la coiffe, cette bague étant pourvue, sur sa surface radiale externe, de reliefs aptes à coopérer avec les reliefs de la jupe pour l'entraînement en rotation de la bague. Sur sa surface radiale interne, cette bague est pourvue d'au moins un ergot apte à transmettre un mouvement de rotation de la bague à la tige, au niveau de la section à profil polygonal, et à glisser sur ce profil lorsque l'effort résistant de la tige est supérieur à une valeur prédéterminée. Grâce à l'invention, le mouvement de glissement de la bague par rapport à la section à profil polygonal de la tige résulte dans une limitation du couple transmis à la tige sans rupture d'une partie de la vis, de telle sorte que la vis peut être serrée et desserée plusieurs fois de suite jusqu'à ou à partir de son couple de serrage nominal. L'invention tire parti de la déformation élastique de la bague qui est prévue dans un matériau adapté, notamment en acier à ressort. L'invention permet également d'obtenir une plus grande précision dans la définition du couple de serrage nominal de la vis, dans la mesure o celui-ci ne dépend pas d'éventuels défauts d'homogé- néité du matériau constitutif de la tige filetée. Selon des aspects avantageux de l'invention, la vis incorpore une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la coiffe est montée libre en rotation et immobili- sée en translation par rapport à l'axe principal de la tige. En particulier, la tige peut être pourvue d'une gorge périphérique externe de réception d'une collerette interne de la coiffe. - la tige se prolonge par un téton à section globale- ment circulaire formant âme pour la tête de manoeuvre de la coiffe. - le profil de la tige comprend, en coupe transversa- le, plusieurs rampes, reliant chacune un nez et un talon en creux. Dans ce cas, l'ergot et le profil de la tige sont avantageusement conformés de telle sorte que, lors du serrage de la vis, l'ergot est apte à glisser sur une des rampes et à dépasser le nez voisin par déformation élastique de la bague. On peut également prévoir que lors du desserrage de la vis, l'ergot est apte à se bloquer contre une surface d'un talon en creux voisin. L'invention concerne également un système de raccordement électrique qui comprend au moins une vis à serrage calibré tel que précédemment décrite. Un tel système est plus facile à utiliser par un opérateur, puisqu'il n'est pas nécessaire de manoeuvrer une vis par une tête de faible hauteur telle qu'il en demeure sur les vis à tête sécable après leur rupture. En outre, il n'est pas nécessaire de changer la vis après chaque démontage et la fonction de calibrage du couple de serrage demeure, même si l'opérateur oublie qu'il doit procéder à un serrage calibré. L'invention concerne enfin un procédé de fabrication d'une vis telle que précédemment décrite qui consiste à monter une coiffe, formant tête de manoeuvre et se prolongeant par une jupe entourant une section à profil polygonal d'une tige filetée, libre en rotation et fixe en translation par rapport à l'axe principal de cette tige, et à insérer une bague élastique de transmission d'efforts entre la surface interne de cette jupe et cette section à profil polygonal. Selon un aspect avantageux de l'invention, le procédé consiste à surmouler la coiffe sur la tige, ce qui permet d'obtenir un montage particulièrement efficace et résistant. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'une vis à serrage calibré conforme à l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée partielle d'une vis conforme à l'invention; - la figure 2 est une coupe longitudinale partielle de la vis de la figure 1 montée; - la figure 3 est une coupe transversale selon la ligne III-III à la figure 2; - la figure 4 est une coupe analogue à la figure 3 lors d'une étape de serrage de la vis; - la figure 5 est une coupe analogue à la figure 3 lors d'une étape de desserrage de la vis et la figure 6 est une vue partielle de détail à plus grande échelle du profil de la tige de la vis de la figure 1. La vis 1 représentée sur les figures comprend une tige 2 en acier ayant subi un traitement de surface du type zingué- bichromaté ou équivalent. La tige 2 comprend une partie filetée 3 destinée à coopérer avec un taraudage ou un écrou non représenté. La tige 2 comprend également une section 4 à profil polygonal dont la géométrie apparaît plus clairement à la figure 6. Le profil P de la section 4 a, en vue de dessus ou en coupe dans le plan des figures 3 à 7, une forme telle qu'il s'inscrit dans un hexagone H représenté en traits mixtes à la figure 6, de telle sorte qu'il peut coopérer avec une clé de manoeuvre classique, la distance d entre deux bords parallèles de l'hexagone H ayant une valeur normalisée, par exemple de mm. Le profil P est divisé en six secteurs angulaires autour de l'axe principal X- X' de la tige 2 de la vis 1. Chaque secteur angulaire comprend une rampe 5, au moins partiellement rectiligne, et dont la distance à l'axe X-X' varie entre une valeur r et une valeur r, la valeur r étant inférieure à la valeur r. Au niveau d'un premier bord 5a de chaque rampe 5 de rayon r, le profil P définit un nez 6 raccordé, par une surface de transition 7, à un talon en creux 8 formé au voisinage du second bord 5b de chaque rampe 5 dont la distance r par rapport à l'axe X-X' est minimale. Chaque rampe 5 est partiellement coplanaire avec l'un des côtés de l'hexagone H. Les rampes sont décalées deux à deux d'un angle de 120 correspondant aux six pans de l'hexagone H. Le profil P comprend six rampes 5, six nez 6 et six talons en creux 8, les nez 6 étant définis au niveau des sommets de l'hexagone H précité. La tige 2 comprend également une gorge 9 formée entre la section 4 et une collerette 10 de diamètre sensiblement égal à celui de la partie filetée 3 et inférieur ou égal à la distance d. L'extrémité de la tige 2 opposée à la partie filetée 3 est formée par un téton 11 à section globalement cylindrique et de diamètre inférieur à celui de la collerette 10. Une coiffe 20, en matière plastique isolante, est prévue pour être montée sur la partie de la tige 2 qui n'est pas filetée, c'est-à-dire sur les éléments 4 à 11. Cette coiffe forme une tête de manoeuvre 21 à profil externe hexagonal adapté pour coopérer avec une clé de manoeuvre classique. La tête de manoeuvre 21 est creuse, de telle sorte que le téton 11 en constitue l'âme centrale, ce qui lui permet de résister aux efforts de compression et de torsion exercés par une clé. En outre, le fait de réaliser la tête 21 sous forme creuse évite de mouler une partie massique de matière plastique de section relativement importante, ce qui s'avère généralement délicat. A partir de la tête 21, la coiffe 20 se prolonge par une jupe 22 prévue pour entourer la section 4 et dont la surface interne porte des cannelures 23. La coiffe 20 comprend égale- ment une collerette interne 24 adaptée pour pénétrer dans la gorge 9. Le diamètre interne D de la jupe 22 est sensiblement supérieur à la distance d. La coiffe 20 peut être moulée dans un moule prévu à cet effet, puis mise en place sur la tige 2 par déformation élastique de la collerette 24. Cependant, selon un aspect particulièrement avantageux de l'invention, on prévoit de surmouler la coiffe 20 directement sur l'extrémité de la tige 2, de telle sorte que la collerette 24 est parfaitement adaptée aux dimensions de la gorge 9 et que le verrouillage en transla- tion de la coiffe 20 parallèlement à l'axe X-X' est particuliè- rement efficace, car la section de la collerette 24 peut être prévue suffisamment importante pour éviter toute déformation de celle-ci parallèlement à l'axe X-X'. Un tiroir adapté permet, lors de l'injection de la coiffe 20, de ménager un espace libre entre la jupe 2 et la section 4 de la tige 2. Lorsque la coiffe a été surmoulée sur la tige 2, la coiffe est donc libre en rotation et immobilisée en translation par rapport à l'axe X- x'. On insère alors une bague 30 réalisée en acier à ressort entre la jupe 22 et la section 4 de la tige 2. Sur sa surface radiale externe, la bague 30 porte des cannelures 33 dont la géométrie correspond aux cannelures 23 de la jupe 22, de telle sorte qu'un mouvement de rotation de la coiffe 20 autour de l'axe X-X' est efficacement transmis à la rondelle 30. Sur sa surface périphérique interne, la bague 30 porte trois ergots 34 adaptés pour venir en appui glissant sur trois rampes 5 non adjacentes. Les trois ergots 34 sont régulièrement répartis sur la surface périphérique interne de la bague 30, de telle sorte qu'ils définissent entre eux des angles de 120 . Le contact entre les surfaces 35 des ergots 34, destinées venir au contact des rampes 5, et les rampes 5 est un contact métal/métal, les matériaux de la tige 2 et de la bague 30 étant adaptés à ce contact, notamment grace à un traitement de surface approprié. Le fonctionnement est le suivant: Lorsqu'on serre la vis 1, on entraîne la tête de manoeuvre 21 au moyen d'une clé non représentée, de telle sorte que la jupe 22 qui est solidaire de la tête 21 entraîne, dans le sens de la flèche F à la figure 4, la bague 30 grâce à la coopéra- tion des cannelures 23 et 33. Tant que le couple résistant exercé par la tige 2 demeure faible, les ergots 34 demeurent dans la position de la figure 3. Lorsque ce couple augmente et atteint une valeur de seuil prédéterminée, la tige 2 ne tourne plus autour de l'axe X-X', de sorte que les ergots 34 glissent le long des rampes 5 sur lesquelles ils sont en appui, jusqu'à venir au niveau des nez 6, comme représenté à la figure 4. Dans cette position, si l'opérateur continue à faire tourner la tête 21, chaque ergot 34 dépasse le nez 6 correspondant et pénètre dans le talon 8 suivant, de sorte que la coiffe 20 a effectué une rotation d'un sixième de tour par rapport à la tige 2, ce que perçoit un opérateur par passage d'un "point dur" au niveau des nez 6. Comme le rayon apparent de chaque rampe 5 augmente progressivement de Lr à r dans le sens de la flèche F, l'effort que doit exercer l'opérateur pour déplacer les ergots 34 vers les nez 6 augmente progressivement, puis diminue brusquement dès le passage des nez 6. L'opérateur ressent donc le passage d'un "point dur". Le diamètre interne de la bague 30, défini au niveau des surfaces 35 des ergots 34, augmente lors du passage des nez 6, ce qui se produit par déformation élastique de la bague 30. On a alors atteint le couple nominal de serrage de la vis 1 sans rupture d'un de ses éléments constitutifs. Si l'opérateur continue à exercer un effort sur la tête 21 dans le sens de la flèche F à la figure 4, les ergots glissent sur les rampes suivantes et passent les nez suivants sans entraîner la tige 2. Il n'est plus possible d'entraîner la tige 2 dans le sens de la flèche F. Dans la position de la figure 4, en plus d'une légère déformation élastique des ergots 34 l'ensemble de la bague 30 est déformée en un "triangle curviligne", cette déformation étant transmise à la jupe 22. Cette déformation est cependant de faible amplitude et non destructive, compte tenu des matériaux utilisés. Lorsqu'il est nécessaire de desserrer la vis 1, il suffit d'exercer sur la tête de manoeuvre 21 un effort dans le sens de la flèche F' à la figure 5, cet effort ayant pour effet de plaquer les ergots 34 dans les talons en creux 8, contre les surfaces de transition 7. La géométrie des talons 8 est telle qu'un blocage efficace est obtenu, ce qui permet d'exercer un couple de desserage largement supérieur au couple de serrage prédéterminé. Après desserrage de la vis 1, un nouveau serrage demeure possible, le fonctionnement étant identique à celui décrit ci- dessus. Le fait que le profil P est inscrit dans un hexagone H permet également d'envisager, en cas de rupture de la coiffe 20 ou de déformation plastique de la rondelle 30, de retirer ces éléments et de manoeuvrer la tige 2 avec une clé classique par coopération avec le profil P. Le calibrage du couple de serrage n'est alors plus possible, mais ceci permet au moins de retirer la vis de l'ensemble auquel elle appartient. De plus, l'aspect particulier de la section 4 rappelle à l'opérateur que la vis 1 n'est pas en état de fonctionnement normal. Le nombre d'ergots 34 de la bague 30 dépend d'un choix de réalisation à la portée de l'homme du métier et de la forme du profil P de la tige 2. Il suffit que la bague 30 soit pourvue d'au moins un ergot pour réaliser la fonction recherchée. Cependant, la répartition des efforts sur la bague 30 est meilleure lorsque plusieurs ergots régulièrement espacés sont prévus. L'invention est particulièrement adaptée au serrage d'éléments de raccordement électrique ou à l'immobilisation d'un ou plusieurs câbles électriques dans un connecteur. Elle trouve également application dans le domaine de la mécanique et, plus généralement, dans tout domaine o une vis doit être serrée avec un couple nominal. Dans les applications électriques, l'invention présente l'avantage supplémentaire que la manoeuvre de la vis est effectuée par une pièce en matière plastique isolante, ce qui permet de garantir la sécurité de l'opérateur et d'éviter les court-circuits. La vis de l'invention est interchangeable avec les vis existantes, de sorte qu'elle permet une mise à niveau des systèmes existants, notamment des dispositifs de raccordement électrique, par échange standard. REVENDICATIONS 1. Vis à serrage calibré incluant une tige avec une partie filetée et une section à profil polygonal, caractérisée en ce qu'elle comprend: - une coiffe (20) formant une tête de manoeuvre (21) et se prolongeant par une jupe (22) entourant ladite section (4) à profil polygonal (P) et pourvue, sur sa face interne, de reliefs (23), et - une bague élastique (30) logée entre ladite section (4) à profil polygonal (P) et ladite jupe (22), ladite bague étant pourvue, sur sa surface radiale externe, de reliefs (33) aptes à coopérer avec les reliefs de ladite jupe pour l'entrai- nement en rotation de ladite bague, et, sur sa surface radiale interne, d'au moins un ergot (34) apte à transmettre un mouvement de rotation (F, F') de ladite bague à ladite tige au niveau de sa section à profil polygonal (P) et à glisser sur ledit profil polygonal (P) de ladite tige lorsque l'effort résistant de ladite tige (2) est supérieur à une valeur prédéterminée. 2. Vis à serrage calibré selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite coiffe (20) est montée libre en rotation et immobilisée en translation par rapport à l'axe principal (X-X') de ladite tige (2). 3. Vis à serrage calibré selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite tige (2) est pourvue d'une gorge (9) périphérique externe de réception d'une collerette interne (24) de ladite coiffe (20). 4. Vis à serrage calibré selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite tige (2) se prolonge par un téton (11) à section globalement circulaire formant âme pour la tête de manoeuvre (21) de ladite coiffe (20). 5. Vis à serrage calibré selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit profil (P) de ladite tige (2) comprend, en coupe transversale, plusieurs rampes (5) reliant chacune un nez (6) et un talon en creux (8). 6. Vis à serrage calibré selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit ergot (34) et ledit profil (P) sont conformés de telle sorte que, lors du serrage (F) de ladite vis, ledit ergot est apte à glisser sur une desdites rampes inclinées (5) et à dépasser le nez voisin (6), par déformation élastique de ladite bague. 7. Vis à serrage calibré selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que ledit ergot (34) et ledit profil (P) sont conformés de telle sorte que, lors du desserrage (F') de ladite vis, ledit ergot est apte à se bloquer contre une surface (7) d'un talon en creux (8) voisin. 8. Système de raccordement électrique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une vis (1) à serrage calibré selon l'une des revendications précédentes. 9. Procédé de fabrication d'une vis à serrage calibré à partir d'une tige comportant une partie filetée et une section à profil polygonal, caractérisé en ce qu'il consiste à monter une coiffe (20), formant tête de manoeuvre (21) et se prolon- geant par une jupe (22) entourant ladite section (4) à profil polygonal (P), libre en rotation et fixe en translation par rapport à l'axe principal (X-X') de la tige (2) et à insérer une bague élastique (30) de transmission d'efforts entre la surface interne de ladite jupe et ladite section à profil polygonal. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste à surmouler ladite coiffe (20) sur ladite tige (2).