Brevet FR2800311A1 — publié le 20010504

La présente invention est relative à un outil de serrage/desserrage d'un organe fileté mené associé comportant un profil mené polygonal régulier, outil du type comprenant une tête dont le profil actif a une forme grossièrement polygonale, avec un polygone régulier inscrit ou circonscrit dont le côté a une longueur 2L, un côté au moins du profil actif étant constitué de deux demi-côtés asymétriques l'un de l'autre par rapport au plan axial médian de ce côté. L'invention s'applique en particulier aux outils femelles destinés à entraîner un écrou ou une tête de boulon mâle, telles que les douilles, les clés à pipe, les clés à #il et les clés à tuyauter, mais également aux outils mâles destinés ' entraîner une vis dont la tête présente un évidement polygonal. Bien qu'il soit impératif de protéger l'écrou dans les conditions normales de serrage ou de desserrage, il est bien connu que, en pratique, les conditions ' remplir ne sont généralement pas les mêmes dans les deux sens de rotation ; il est souvent acceptable de dégrader un écrou récalcitrant que l'on desserre, par exemple s' est rouillé ou grippé pourvu qu'on parvienne à le desserrer et qu'il soit remplacé par un organe neuf. FR-A-2 703 619 propose des outils type précité qui permettent d'appliquer à l'organe mené un couple supérieur dans un premier sens que dans l'autre sens avant destruction de la tête de l'outil. Dans ce document, pour augmenter la puissance dans le premier sens plutôt que dans l'autre sens, il est prévu d'utiliser un arrondi, c'est-à- dire un petit rayon de contact, pour incliner les vecteurs de force et augmenter ainsi le bras de levier de manière à diminuer les contraintes induites dans l'outil tout en augmentant les contraintes induites dans l'écrou. L'inconvénient réside dans le fait que l'attaque localisée de chaque plat de l'écrou s'effectue près de chaque arête de 1 écrou et près de chaque angle du profil. L'invention a pour but d'obtenir une augmentation de puissance au desserrage avec une meilleure protection de organe fileté et de l'outil. A cet effet, l'invention a pour objet un outil du précité, caractérisé en ce que demi-côté correspondant audit premier sens comporte un arrondi ou une arete d'attaque dont le point le plus proche côté associé du polygone régulier inscrit ou circonscrit situé à une distance de la médiatrice de ce côté comprise entre L/4 2L/3, ledit demi-côté étant entièrement dégagé par rapport audit polygone dudit point au coin correspondant du polygone. Avec un tel outil, le contact outil/écrou est plus eloigné de l'arête de l'écrou et les contraintes sont mieux diffusées dans la tête de l'outil, dans ledit premier sens que dans l'autre sens. L'outil suivant l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément suivant toutes leurs combinaisons techniquement possibles - ladite distance est comprise entre et L/2, notamment sensiblement égale à 0,35L pour un profil actif femelle six-pans ; - ledit profil actif est un profil femelle à douze cotés et ladite distance est comprise entre 0,46L et 2/3L, notamment entre 0,46L et 0,5L ; - ladite distance est comprise entre L/3 et 2L/3, notamment sensiblement égale à 0,51L, pour un profil actif male six-pans ; - l'outil ayant un profil actif femelle, ledit demi- coté est raccordé à un arrondi de coin du profil actif ; - ledit raccordement est réalisé par un arc de cercle unique qui s'étend jusqu'à l'arrondi ou l'arête d'attaque ; - à partir dudit arrondi de coin, la tête comporte, en direction de la médiatrice dudit côté, une région d'épaisseur sensiblement constante, suivie d'une courbe de raccordement qui s'étend jusqu'à l'arrondi ou l'arête d'attaque ; la région d'épaisseur sensiblement constante est délimitée par deux arcs de cercle concentriques centrés au centre profil actif; - la courbe de raccordement est un de cercle, notamment de même rayon que l'arrondi de coin - l'arrondi d'attaque a un rayon voisin de 0,25L ; et l'arrondi d'attaque a un rayon égal au rayon de l'arrondi de coin. exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels - Figure 1A représente, en coupe transversale et en vue de dessus, une partie d'un outil femelle à six côtés conforme à l'invention, en cours de serrage d'un organe fileté male ; la Figure 1B est une vue analogue cours de desserrage de l'organe fileté ; - la Figure 2 est une vue analogue d'une variante ; - la Figure 3 est une vue analogue une autre variante ; - la Figure 4 est une vue analogue d'un outil femelle à douze côtés conforme à l'invention, en cours de desserrage d'un organe fileté mâle à six-pans ; - Figure 5 est une vue analogue de l'outil de la Figure 4, cours de desserrage d'un organe fileté à douze pans ; et - la Figure 6 est une vue analogue d'un outil mâle à six côtés suivant l'invention. Sur chacune des Figures 1 à 3, 0 désigne le centre de la section de la tête de l'outil, laquelle a un profil actif grossièrement hexagonal dont on n'a représenté qu'environ un tiers du pourtour. Dans chaque cas, on décrira un côté 1 profil, s'étendant entre deux coins virtuels et vu du point 0 sous un angle de 60 délimité par deux rayons 2 et 3. Dans l'exemple de la Figure 1, la tête 4 de l'outil comporte profil actif femelle 6 à six cotés et est délimitée extérieurement par un cercle 5 de centre 0. Le profil 6 est circonscrit à un hexagone H de même centre et de côté 2L, représenté en traits fins sur la Figure 1, dont les coins 7 se trouvent sur les rayons tels que et 3. Les organes filetés réels mâles à six pans 8, par exemple écrou ou une tête de boulon, comme représenté en traits pleins, sont plus petits que l'hexagone H et peuvent être coiffés avec un certain jeu, en fonction des tolérances de fabrication de ces organes 8 et de l'outil, par la tête 4. Dans l'exemple de la Figure 1, le côté 1 est constitue, gauche à droite sur le dessin, de deux demi- côtés, à savoir un demi-côté 1D qui correspond au sens du desserrage (action sur l'outil exercée dans le sens FD), et un demi-côte 1S qui correspond au sens du serrage (action de l'outil exercée dans le sens Fs). Le demi-côté 1D est constitué successivement, de gauche à droite - d'un arc de cercle 9 de centre 0 et de rayon R, concentrique par conséquent au cercle extérieur 5 ; - d'un arrondi de raccordement 10, de petit rayon ri ; - d'un arrondi d'attaque 11, de petit rayon r2 ; et - d'un segment droite 12, confondu avec le côté de l'hexagone H et qui termine en un point A situé sur la médiatrice 13 de ce côté. Dans une variante non représentée, le segment 12 pourrait être remplacé une courbe située à l'extérieur de l'hexagone H et raccordée tangentiellement à l'arrondi 11. Le rayon R est légèrement supérieur à la longueur du rayon 2, de sorte que 'arc 9 n'interfère pas avec le coin 7. La différence des deux longueurs est minime et, à la limite, peut être nulle, comme illustré sur les Figures 4 et 5. Les arcs 9 et une part, 10 et 11 d'autre part, se raccordent tangentiellement, de même que l'arc il et le segment 12 ou la courbe précitée, dont le point de raccordement est noté On peut ainsi définir un point B comme étant le point de l'arrondi d'attaque 11 le plus proche de l'hexagone H inscrit. Ce point B se trouve à une distance x = 0,34L de la médiatrice 13. Au-delà point B en allant vers le coin 7 le plus proche, le profil 6 est entièrement dégagé de l'hexagone H. Compte-tenu des tolérances de fabrication du profil actif 6, la distance nominale du point B par rapport à la médiatrice 13 est sensiblement égale à 0,35L. Le demi-côté 1S est constitué successivement, de gauche à droite - d'un segment de droite 14 confondu avec le côté de l'hexagone inscrit H, et prolongeant par conséquent le segment 12 ; - d'un arc de cercle d'attaque 15 de grand rayon R1 ; - d'un arrondi de coin 16 de rayon r3. Le segment 14 se raccorde tangentiellement à l'arc de cercle 15, lequel se raccorde tangentiellement à l'arrondi 16. Ce dernier, de même, se raccorde tangentiellement à l'arc de cercle 9 demi-côté 1D suivant, en tournant dans le sens horaire. Le demi-côté 1S est, dans cet exemple, tel que décrit dans le EP A-0 156 681 au nom de la Demanderesse. Des variantes analogues à ce qui a été décrit plus haut pour le demi-coté 1D sont possibles. Bien entendu dans tous les cas, le cété 1 doit comporter au moins deux points situés sur 1 hexagone H. En désignant par C soit le point de raccordement du segment 14 de l'arc 15, soit comme précédemment, le point de l'arrondi d'attaque 15 le plus proche de 'hexagone H, la distance y du point C à la médiatrice 13 est sensiblement y = 0 46L. La relation qui s'établit est que x est toujours inférieur à y, le ratio x/y étant d'environ X dans l'exemple représenté. Les rayons r1, r2 et r3 sont voisins les uns des autres. Pour des raisons de commodité de fabrication, on les choisit de préférence égaux, avec une valeur sensiblement égale à 0,25L. Comme représenté sur la Figure 1A, lorsque la tête 4 est entraînée dans le sens FS de serrage, du fait du jeu entre les deux pièces, le plat de l'organe 8 est attaqué par l'arc de cercle 15 après que la tête A a tourné d'un petit angle P par rapport à l'organe 8 avant d'entrer en contact avec lui. Ceci protège efficacement cet organe sur toute la gamme de tolérances de fabrication, comme expliqué dans le EP-A-0 156 681 précité. La distance à la médiatrice 13 du point de contact de l'arc 15 avec l'organe 8 est légèrement supérieure à y. Lorsque la tête 4 est entraînée dans le sens FD de desserrage, le plat de l'organe 8 est attaqué par l'arc cercle 11, comme représenté sur la Figure 1B, où la tête 4 tourné d'un petit angle a par rapport à l'organe 8 avant d'entrer en contact avec lui, du fait du jeu entre les deux pièces. Le point de contact du profil actif 6 avec l'organe 8 se trouve à une distance de la médiatrice 13 légèrement supérieure à _x. On comprend qu'au-delà du point de contact en allant vers le coin 17 de l'organe 8, le profil 6 entièrement dégagé de cet organe. En considérant la médiatrice 23 du plat de l'organe 8 et du fait de la relation établie entre les distances x chaque plat de l'organe 8 est attaqué au desserrage plus près de son plan médian P', dont la trace est la médiatrice 23, par rapport au serrage. En éloignant le contact coins 17, les zones fragiles de l'organe 8, c'est-à-dire les coins 17, sont donc mieux protégées qu'elles ne le sont avec 1 agencement du FR-A-2 703 619. Toutefois, la distance x reste suffisante pour conserver un bras de levier important lors de l'application du couple de desserrage, et pour ne pas augmenter de façon excessive la rotation a de la tête 4 par rapport à l'organe 8 pour un jeu donné, c'est-à-dire pour une différence donnée entre les distances entre plats de l'hexagone H et de 1 organe 8. La présence de l'arrondi d'attaque 11 de petit rayon produit par ailleurs, au desserrage, un effet d'inclinaison vecteur de force qui augmente le bras de levier, ce qui contribue à l'augmentation des contraintes induites dans l'organe 8 et donc à l'augmentation du couple de desserrage appliqué à l'organe fileté. De plus, les deux rayons, partant du centre 0, qui encadrent l'arc de cercle 9 définissent dans tête 4, entre cet arc 9 et le cercle extérieur 5, région 18 d'épaisseur radiale _e constante, hachurée sur la Figure 1. Cette région 18 est une région à déformabilité élastique particulièrement élevée. Des essais ont montré que la tête 4 permet d'augmenter très sensiblement, d'environ 10%, couple de desserrage que l'on peut exercer avant destruction de la tête de l'outil, par rapport à une tête classique de même rayon extérieur et circonscrite à un hexagone H de même distance plats a, conforme au EP-A-0 156 68 précité. Cet excellent résultat est dû à la position des arrondis arêtes d'attaque et à la présence des six zones déformables 18, qui contribuent à mieux diffuser répartir les contraintes dans la tête 4. variante de la Figure 2 ne diffère de la précédente que par le remplacement de l'arrondi par une arête vive 111, qui constitue le raccordement à angle vif de l'arrondi 10 et du segment 12. Cette arête définit au point B un point d'attaque unique de tous les organes 8, dans toute la gamme des tolérances de fabrication. Dans cette variante, on a x = 0,5L. L'effet d'inclinaison du vecteur de force, au desserrage, assuré dans le cas de la Figure 1 par l'arrondi 11, est ainsi encore renforcé. La variante de la Figure 3 diffère de celle de la Figure 1 par le remplacement des arcs 9 et 10 par un arc de cercle unique 109 qui se raccorde tangentiellement d'une part à l'arrondi de coin 16 du côté 1 de gauche, d'autre part à l'arrondi d'attaque 11. De même qu'à la Figure 1, on a x sensiblement égal à 0,35 L. Le rayon R2 de l'arc 109 est nettement supérieur à r1 et est par exemple 0,5L. On remarque que dans le cas de la Figure 3, à partir l'extrémité droite d'un arrondi de coin 16, la tête 4 comporte une épaisseur qui augmente progressivement jusqu'au point B. La Figure 4 illustre l'application de l'invention à tête 104 ayant un profil actif 106 à douze côtés. Pour cela, on reprend l'un des profils décrits plus haut, par exemple celui de la Figure 1, on supprime en quasi-totalité segments BA et AC, et on fait tourner le demi-côté 1S de dans le sens anti-horaire. Ainsi, chaque côté 10l du profil actif 106 est ramené à un angle au centre de 30 , compris entre les droites 2 et 13. Le point B ne doit pas se trouver à droite la bissectrice 19 dudit angle, ce qui impose x/L >_ tg /tg soit x >_ 0,46L. Dans l'exemple représenté, x = 0, On a donc, sur chaque côté 101, successivement de gauche à droite - pour le demi-côté 101D I: l'arc de cercle 9, est peu plus court que précédemment, l'arrondi de raccordement 10, l'arrondi d'attaque 11, lequel est tangent l'hexagone H au point B, et éventuellement une faible fraction du segment 12 ; - pour le demi-côté 101S : éventuellement une faible fraction du segment 14, l'arc de cercle 15 et l'arrondi de coin 16. Comme on le voit sur la Figure 4, l'arc de cercle 15 côté 101 suivant, dans le sens horaire ou dans le sens anti-horaire, est tangent à l'hexagone H à l'extrémité gauche de l'arc 15. La Figure 4 représente également l'utilisation de la tête 104 avec un organe fileté mâle 8 à six-pans. Dans le sens du desserrage, comme représenté, un côté l01 sur deux attaque les plats de l'organe 8 par son arrondi 11. Dans le sens du serrage, les six autres côtés 101 attaquent l'organe 8 par leurs arcs de cercle 15. Les effets techniques décrits plus haut en regard des Figures 1A et 1B restent présents, avec un bras levier accru dans la même proportion que la distance _x et jeu angulaire a réduit de façon correspondante. L'amplitude angulaire des zones 118 d'épaisseur constante _e est egalement réduite. De plus, l'élasticité de la tête 104 est moins maintenue du fait de la présence de douze creux au lieu de six dans le profil 106, et également du fait de la présence de douze zones 118 d'épaisseur e_ constante et deformabilité élastique importante. La Figure 5 représente l'utilisation de la même tête 104 avec un organe fileté 108 à douze pans (ou deux fois pans).Dans le sens du desserrage, chaque côté 101 attaque un plat de l'organe 108 par son arrondi 11. Dans le sens du serrage, chaque côté 101 attaque un autre plat de l'organe 108 par son arc de cercle 15. Le comportement de la tête 104 est sensiblement le même que dans le cas de la Figure 4. Dans chaque mode de réalisation des Figures 1 à 5, le couple maximal applicable à un organe fileté est nettement supérieur dans le sens du desserrage. La Figure 6 illustre l'application de l'invention outil ayant une tête active mâle 204 à six côtés 201 destinée à entraîner un organe fileté femelle 208, par exemple une tête de vis, en six-pans creux. Le demi-côté 201S, qui se trouve maintenant à gauche, peut être tout profil connu, par exemple un simple segment de droite comme représenté. Le demi-côté 201D est constitué successivement, à partir de la médiatrice 213 du côté 201 - d'un segment de droite 212 confondu avec le côté l'hexagone régulier H circonscrit au profil 206 ; - d'un arrondi d'attaque 211, convexe, qui se raccorde tangentiellement au segment 212 au point B - et - d'un segment de droite 210, en retrait à l'intérieur de l'hexagone. Ce segment 210 forme arête vive 220 avec le demi-côté 201S suivant. Dans une variante non représentée, le segment 212 peut etre remplacé par une courbe située à l'interieur de l'hexagone H et se raccordant tangentiellement à l'arrondi 211. Bien entendu, dans tous les cas, l'ensemble du côté 201 doit comporter au moins deux points sur l'hexagone H. La distance x est comme précédemment la distance du point B à la médiatrice 213. Elle est par exemple égale à 0,51L. On définit le point B comme étant le point de raccordement de 212 et de 211, soit, de façon générale, le point de l'arrondi 211 le plus proche de l'hexagone circonscrit H. Dans ce mode de réalisation, lors du serrage, les coins 220 attaquent les plats du six-pans creux. Au desserrage, au contraire, ces mêmes plats sont attaqués par les arrondis d'attaque 211. Par suite, les coins 220, qui constituent les régions fragiles de la tête , sont bien protégés, ce qui permet d'augmenter le couple maximal transmissible par l'outil. La distance du point de contact à la médiatrice 213 est légèrement supérieure à valeur 0,51L précitée. Dans tous les modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus, les contraintes qui s'exercent dans la tête de l'outil sont mieux diffusées dans un premier sens que dans l'autre, alors que les contraintes de contact sur 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. REVENDICATIONS 1 - Outil de serrage /desserrage d'un organe fileté mené associé (8 ; 108 ; 208) comportant un profil mené polygonal régulier, outil du type comprenant une tête (4 104 - 204) dont le profil actif (6 ; 106 ; 206) a une forme grossièrement polygonale, avec un polygone régulier inscrit ou circonscrit dont le côté a une longueur 2L, côté (1 ; 101 ; 201) au moins du profil actif étant constitué de deux demi-côtés (1D, 1S ; 101D, 101S ; 201D 201S asymétriques l'un de l'autre par rapport au plan axial médian (P) de ce côté, caractérisé en ce que le demi-côte (1D # 101D ; 201D) correspondant audit premier sens comporte un arrondi ou une arête d'attaque (11 ; 111 ; 211) dont le point (B) le plus proche du côté associé du polygone régulier inscrit ou circonscrit (H), est situé à une distance (x) de la médiatrice (13 ; 213) de ce côté comprise entre L/4 et 2L/3, ledit demi-côté étant entièrement dégagé par rapport audit polygone dudit point (B) au coin correspondant (7) du polygone. 2 - Outil suivant la revendication 1, caractérisé en ce ladite distance (x) est comprise entre L/3 et L/2, notamment sensiblement égale à 0,35L pour un profil actif femelle six-pans (6). 3 - Outil suivant la revendication 1, caractérisé en que ledit profil actif (106) est un profil femelle à douze côtés et en ce que ladite distance est comprise entre 0,46L et 2/3L, notamment entre 0,46L et 0,5L. 4 - Outil suivant la revendication 1, caractérisé ce que ladite distance (x) est comprise entre L/3 et 2L/3 notamment sensiblement égale à 0,51L, pour un profil actif mâle six-pans (206). 5 - Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, à profil actif (6 ; 106) femelle, caractérisé en ce que ledit demi-côté (1D ; 101D) est raccordé à un arrondi de coin (16) du profil actif. 6 - Outil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit raccordement est réalisé par un arc de cercle unique (109) qui s'étend jusqu'à l'arrondi (11) ou l'arête (111) d'attaque. 7 - Outil suivant la revendication 5 caractérisé en ce que, à partir dudit arrondi de coin (16), la tête (4 ; 104) comporte, en direction de la médiatrice ( ) dudit côté (1 ; 101) , une région (18) d'épaisseur (e) sensiblement constante, suivie d'une courbe de raccordement (10) qui s'étend jusqu'à l'arrondi (11) ou l'arête (111 d'attaque. 8 - Outil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la région d'épaisseur sensiblement constante (18) est délimitée par deux arcs de cercle concentriques (5, 9), centrés au centre (0) du profil actif (6 ; 106). 9 Outil suivant la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la courbe de raccordement (10) est un arc de cercle, notamment de même rayon que l'arrondi de coin (16). 10 - Outil suivant l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce l'arrondi d'attaque ( 1) a un rayon voisin de 0,25L. il - Outil suivant l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce l'arrondi d'attaque ( ) a un rayon égal au rayon de l'arrondi de coin (16).