Brevet FR2841946A1 — publié le 20040109

La présente invention se rapporte à un dispositif de serrage à limitation de couple, notamment destiné à la connexion d'au moins un câble à un appareil électrique. Un tel dispositif comprend une vis qui présente une tige filetée et une tête, ainsi qu'un organe de serrage, notamment apte à serrer le câble, sous l'effet de la rotation de la tige file5 tée produite par la manoeuvre de la tête. Il existe déjà des dispositifs permettant de limiter sans rupture, et donc avec possibilité de réutilisation, l'effort de serrage d'une vis au moyen d'un organe de débrayage à ressort limiteur. Dans un appareil électrique capable de conduire et de couper des courants de l'ordre de quelques dizaines d'ampères, voire de quelques centaines d'ampères, il importe d'éviter tout risque de desserrage des câbles de puissance connectés dans les bornes; c'est plus particulièrement le cas dans des appareils capables de conduire et de couper des courants de l'ordre de quelques dizaines d'ampères, voire de quelques centaines d'ampères. Il est donc souhaitable de serrer les câbles en exerçant sur leurs vis de serrage des couples atteignant un seuil déterminé. D'autre part, la dimension en largeur des bornes d'appareils électriques est en général restreinte par des exigences de construction ou des contraintes normatives, de sorte que l'organe de débrayage doit occuper un faible volume, et tout spécialement offrir un faible encombrement diamétral. L'invention a donc pour but, dans un dispositif de serrage notamment destiné à des appareils électriques, de limiter le couple de serrage de manière fiable et avec un di25 mensionnement minimal. Selon l'invention, dans le gabarit de la tête de la vis est inclus un organe limiteur de couple de serrage à ressort de débrayage. L'organe limiteur de couple est de préférence recouvert et protégé par une coiffe de la tête de la vis, laquelle coiffe est une pièce à jupe mince par exemple sertie radialement sur un épanouissement de la tige filetée ou sur une coupelle associée à un tel épanouissement, et détermine le gabarit diamétral de la tête. De préférence, l'organe limiteur de couple a une expansion limitée par l'espace interne de la jupe et il est dimensionné pour que la hauteur de la tête est inférieure à son diamètre, ce qui procure donc la fonction de débrayage recherchée sans modifier le gabarit usuel de la vis. L'organe limiteur de couple peut avantageusement comporter - un élément d'action5 nement de la tête, cet élément présentant à l'opposé de la tige filetée des empreintes pour un outil de manoeuvre, et présentant une face d'engrènement dotée en direction axiale de premières dents, - un épanouissement de la tige filetée, cet épanouissement étant muni vers la tête d'une face transversale d'engrènement dotée en direction axiale de secondes dents coopérant avec les premières dents, et - un ressort de compres10 sion logé dans une chambre de la tête de vis, le ressort étant appliqué axialement entre une première face d'appui propre à l'élément d'actionnement et une seconde face d'appui propre à l'épanouissement de la tige filetée. Dans un premier mode de réalisation, - l'élément d'actionnement est une pièce qui présente un noyau et une collerette annulaire solidaire du noyau, le noyau étant doté des empreintes de manoeuvre, la collerette annulaire présentant à l'opposé de la tige filetée la seconde face d'appui et vers la tige filetée les premières dents, et - la coiffe de la tête de vis présente un fond et une jupe cylindrique, le fond étant muni d'une ouverture traversante d'accès aux empreintes et déterminant la première face d'appui, et la jupe cylindrique de la coiffe étant assemblée rigidement à l'épanouissement de la tige filetée, de sorte que le dépassement du couple déterminé par le ressort se traduit par un déplacement de la pièce d'actionnement à l'intérieur du sous-ensemble rigide formé par la coiffe et la tige filetée. Dans un second mode de réalisation, l'élément d'actionnement est une pièce comprenant - la coiffe, qui présente une jupe cylindrique et un fond, le fond étant doté, à l'opposé de la tige filetée, des empreintes et, vers la tige filetée, de la face d'engrènement avec les premières dents, tandis que la jupe entoure l'épanouissement de la tige filetée pour former la chambre de logement du ressort, et - une coupelle de logement du res30 sort, qui présente une base déterminant la première face d'appui du ressort, et une paroi cylindrique assemblée rigidement à la jupe cylindrique de la cuvette, de sorte que le dépassement du couple déterminé par le ressort produit un déplacement axial du sous-ensemble rigide formé par la cuvette et la coupelle par rapport à la tige filetée. D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit, avec référence à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés. La figure 1 montre en perspective une vis d'un dispositif de serrage selon l'invention. La figure 2 représente en élévation et coupe axiale partielle le dispositif de serrage équipé de la vis de la figure 1. La figure 3 représente de même une variante de réalisation de l'invention. La vis S du dispositif de serrage illustrée sur la figure 1 comprend une tête 10 de diamètre dl et de hauteur hi inférieure à di, ainsi qu'une tige filetée 11 d'axe X raccordée à la tête par un col 12 non fileté. La tige filetée 11 est prévue pour coopérer avec un organe taraudé du genre écrou ou autre pièce à filetage femelle, cet organe tarau15 dé n'étant pas l'objet de l'invention. Dans les modes de réalisation des figures 2 et 3, le dispositif de serrage est agencé pour serrer des conducteurs de puissance dans une borne d'appareil électrique; l'organe taraudé est une cage métallique T traversée par une pièce métallique de contact K, tandis qu'un conducteur C à connecter à la pièce K est introduit entre celle-ci et la cage T. Quand on fait tourner la vis, le serrage du conducteur C s'effectue suite au déplacement de la cage T. D'autres réalisations usuelles en connectique sont bien sr possibles, notamment celles impliquant un serrage du conducteur entre un étrier inséré dans le col 12 et une pièce conductrice fixe. La tête 10 de la vis intègre dans son propre gabarit, tel que défini par la jupe d'une coiffe, un organe limiteur de couple de serrage à ressort de débrayage R protégé par ladite coiffe. Dans la forme d'exécution de la figure 1, l'organe limiteur de couple comporte un élément d'actionnement 20 de la tête, doté à l'opposé de la tige filetée 11 d'empreintes 21, par exemple à six pans ou cruciformes, pour un outil de manoeuvre de la vis. L'élément 20 présente du côté de la tige filetée 11 une face d'engrènement 22 pourvue en direction axiale de dents Dl à flancs de pentes déterminées ou éléments crantés analogues. La tige filetée 11 s'élargit vers la tête par un épanouissement 30 analogue à une coupelle. L'épanouissement 30 présente, vers la face 22 de l'élément d'actionnement 20, une face d'engrènement 31 perpendiculaire à la direction X et dotée en direction axiale de dents D2 coopérant avec les dents Dl. L'élément 20 présente un noyau 23 et une collerette annulaire 24. Le noyau offre les empreintes 21 et la collerette 24 possède d'un côté les dents Dl et de l'autre côté une face d'appui Fl pour le ressort R. Le ressort R est recouvert par une coiffe 40 qui constitue un sous-ensemble fixe avec l'épanouissement 30. Le ressort est ainsi logé dans une chambre annulaire 41 ménagée dans la tête de vis entre le noyau 23 et la collerette 24 et une face d'appui F2 prévue du côté interne de la coiffe 40. Selon les cas, le ressort R est constitué par un empilage de rondelles élastiques axialement compressibles ou par un bloc en élastomère axialement compressible. La chambre 41 a sensiblement pour hauteur la hauteur h2 du noyau 23, augmentée de la course de débrayage des dents. La coiffe 40 est une pièce mince emboutie qui présente un fond 41 et une jupe cylindrique 42. La jupe 42 détermine le gabarit diamétral de la tête et est assemblée rigidement, notamment par sertissage radial ou soudage, contre un rebord cylindrique de l'épanouissement 30, de préférence après pose sur un épaulement annulaire plan 32 de l'épanouissement, de sorte que la coiffe 40 et l'épanouissement 30 forment un bloc rigide. Dans la forme d'exécution de la figure 3, la collerette 30 qui termine la tige filetée 11 est entourée par une coupelle 50B. La coupelle 50B présente une base 53 et une paroi cylindrique 54, la base 53 déterminant la face d'appui Fl du ressort. Le ressort R est inséré entre les éléments 53,54, la collerette 30 (qui présente l'autre face F2 d'appui du ressort) et la partie adjacente, filetée ou non, de la tige 11. L'élément d'actionnement 20 comprend une coiffe mince 50A qui recouvre la tête sans offrir d'ouverture centrale et qui possède une jupe cylindrique 52 déterminant le gabarit de la tête 10. La coiffe 50A a un fond 51 qui présente les empreintes de manoeuvre 21 et qui présente vers la tige filetée 11 la face d'engrènement 22 à dents Dl. La jupe cylindrique 52 est posée sur une butée annulaire 55 de la coupelle 50B et est sertie sur la coupelle de manière que le sous-ensemble 50A,50B constitue un organe unitaire axialement mobile lors d'un dépassement du couple admissible. Le dispositif décrit en regard de la figure 1 fonctionne de la manière suivante. La mise en rotation de la vis au moyen d'un outil engagé sur les empreintes 21 provoque, grâce à l'engrènement des dents Dl,D2, l' entraînement de l'épanouissement 30 et donc de la tige filetée 11; il en résulte une approche axiale de la cage T et un serrage du conducteur C. Quand un couple prédéterminé est atteint, le ressort R est comprimé par l'effort que lui communique, sur la face FI, la collerette 22. Le déplacement correspondant du noyau 23 à l'intérieur du bloc rigide 30,40 de la tête est indiqué en tirets sur la figure 1. Les dents Dl se dégagent axialement des dents D2 et l'élément d'ac10 tionnement tourne dès lors librement sans entraîner la tige filetée. Dans la forme d'exécution de la figure 2, c'est le sous-ensemble formé par la coiffe A et la coupelle 50B qui se déplace en bloc axialement (voir position en tirets) en réponse au dépassement du seuil de couple déterminé par le ressort. Dans tous les cas, le dispositif assure de manière simple et peu encombrante l'obtention recherchée d'un couple de serrage déterminé. Revendications 1. Dispositif de serrage à limitation de couple, notamment pour la connexion d'au moins un câble à un appareil électrique, le dispositif comprenant une vis qui présente une tête de manoeuvre et une tige filetée se raccordant à la tête, ainsi qu'un organe de serrage, notamment apte à serrer le câble, sous l'effet de la rotation de la tête et de la tige filetée, caractérisé par le fait que dans le gabarit de la tête (10) de la vis (S) est inclus un organe limiteur de couple de serrage à ressort de débrayage (R). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe limiteur de couple est recouvert par une coiffe (40,50A) de la tête (10) de la vis (S), laquelle coiffe est une pièce mince dotée d'une jupe déterminant le gabarit diamétral (dl) de la tête, la hauteur (hi) de la tête étant inférieure au gabarit diamétral (dl). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'organe limiteur de couple comprend des dents axiales (D1,D2) et un ressort de débrayage (R) du type à compression axiale, le ressort étant logé dans une chambre (41) de la tête de vis et applicable axialement contre des faces d'appui propres à un épanouissement (30) de la tige filetée et à la coiffe (40) ou à une coupelle (50B) assemblée à la coiffe. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la coiffe (40) est appliquée sur un épaulement annulaire (32) de l'épanouissement (30) et est sertie radialement contre l'épanouissement. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'organe limiteur de couple comporte - un élément d'actionnement (20) de la tête, muni, à l'opposé de la tige filetée, d'empreintes (21) pour un outil de manoeuvre, et présentant une face d'engrènement (22) dotée de premières dents axiales (DI), - un épanouissement (30) de la tige filetée (11), cet épanouissement (30) étant muni vers la tête d'une face transversale d'engrènement (31) dotée de secondes dents axiales (D2) coopérant avec les premières dents (DI), - le ressort de débrayage (R) est du type à compression et est logé dans une chambre (41) de la tête de vis (10), en étant appliqué axialement entre une première face d'appui (Fl) propre à l'élément d'actionnement (20) et une seconde face d'appui (F2) propre à l'épanouissement (30). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'élément d'actionnement présente un noyau (23) et une collerette annulaire (24) solidaire du noyau, le noyau étant doté des empreintes de manoeuvre (21), la collerette annulaire présentant à l'opposé de la tige filetée la seconde face d'appui (F2) et vers la tige filetée les pre10 mières dents (Dl), - la coiffe (40) de la tête de vis présente un fond (41) et une jupe cylindrique (42), le fond (41) étant muni d'une ouverture traversante (43) d'accès aux empreintes et déterminant la première face d'appui (Fl), et la jupe cylindrique (42) de la coiffe (40) étant assemblée rigidement à l'épanouissement (30) de la tige filetée, de sorte que le dépassement du couple déterminé par le ressort se traduit par un déplacement axial de la pièce d'actionnement (20) à l'intérieur du sous-ensemble rigide formé par la coiffe et la tige filetée. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'élément d'actionne20 ment (20) comprend: - la coiffe (50A), qui présente une jupe cylindrique (52) et un fond (51), le fond étant doté, à l'opposé de la tige filetée, des empreintes (21) et, vers la tige filetée, de la face d'engrènement (22) avec les premières dents (Dl), tandis que la jupe entoure l'épanouissement (30) de la tige filetée pour former la chambre (41) de logement du res25 sort, - une coupelle (50B) de logement du ressort (R), qui présente une base (53) déterminant la première face d'appui (Fl) du ressort, et une paroi cylindrique (54) assemblée rigidement à la jupe cylindrique (52) de la cuvette, de sorte que le dépassement du couple déterminé par le ressort produit un déplace30 ment axial du sous-ensemble rigide formé par la cuvette (50A) et la coupelle (50B) par rapport à la tige filetée (11).