Brevet FR2842573A1 — publié le 20040123

La présente invention concerne un dispositif de vissage faisant intervenir une vis dont la tête est spécialement adaptée à un embout de préhension et de vissage d'un appareil de vissage tel que par exemple une visseuse/dévisseuse motorisée. D'une façon générale, on sait que les têtes de vis sont conformées en fonction des outils qui servent à assurer leur vissage ou leur dévissage et éventuellement de la nature du matériau dans lequel la vis vient se visser. Ainsi, dans le cas o le vissage/dévissage est effectué au moyen d'une visseuse équipée d'un embout de vissage la tête de la vis doit nécessairement comprendre trois types de formes: - des formes de guidage coopérant avec des formes correspondantes de l'embout pour assurer un centrage de la vis coaxialement à l'axe de rotation de l'embout, - des formes aptes à coopérer avec des moyens de retenue de la douille pour maintenir la tête de la vis engagée dans l'embout avec possibilité d'extraction, préalablement et pendant l'opération de vissage, - des moyens de couplage qui coopèrent avec des moyens correspondants de l'embout pour permettre à ce dernier d'entraîner la vis en rotation. -2 Habituellement, le processus de centrage est obtenu en utilisant des têtes de vis dont la surface cylindrique, prismatique, voir même conique et sensiblement complémentaire à au moins une portion de la surface intérieure de l'embout dans laquelle elle vient axialement s'engager. Les moyens de retenue de la tête de vis à l'intérieur de l'embout peuvent être réalisés de diverses façons à savoir, pince élastique, joints toriques élastiquement déformables, aimants permanents, mâchoires de préhension etc. Les moyens de couplage servant à l'entraînement en rotation de la vis font intervenir au niveau de la tête des formes concaves (par exemple des empreintes cruciformes), des formes convexes (par exemple des dentures) ou des méplats (pans), ces formes étant destinées à venir en prise avec des formes correspondantes de l'embout de vissage pour transmettre un couple de vissage. Dans le but d'améliorer la fonction de préhension de la tête de la vis par l'embout de vissage, le brevet US 6 240 811 propose une vis présentant une tête à bord circulaire et, en retrait par rapport audits bords, une portion soustête polygonale inscrite dans un cercle de diamètre inférieur à celui de la tête mais supérieur à celui de la tige filetée de la vis. Le vissage/dévissage de cette vis est obtenu au moyen d'un embout comprenant deux mâchoires de préhension et d'entraînement, mobiles axialement à l'intérieur d'une douille et pouvant basculer l'une par rapport à l'autre en se refermant l'une contre l'autre lors de leur déplacement vers l'intérieur de la douille grâce à l'action d'une forme conique de la douille sur une forme correspondante des mâchoires. Les extrémités extérieures des mâchoires présentent des conformations sensiblement complémentaires de celles de la tête de la vis et de la portion sous-tête. -3 Grâce à ces dispositions, en position ouverte des mâchoires, il est possible d'engager la tête d'une vis entre les susdites conformations. En provoquant ensuite un déplacement de l'ensemble vis/mâchoires vers l'intérieur de l'embout on provoque la fermeture des mâchoires. La tête de la vis se trouve alors emprisonnée dans les mâchoires dont les extrémités viennent en prise sur la portion sous-tête polygonale. Les fonctions de préhension de centrage et de couplage sont ici exclusivement assurées par les mâchoires. Il s'avère que cette solution présente un certain nombre d'inconvénients. Du fait qu'elles servent à assurer la transmission du couple d'entraînement en rotation de la vis, les mâchoires doivent présenter des dimensions relativement importantes et être réalisées en un matériau très résistant. En outre, le mécanisme associé aux mâchoires doit être conçu et dimensionné de manière à assurer une prise efficace des mâchoires sur la portion sous-tête de la vis (sur laquelle s'exerce le couple d'entraînement). En conséquence, l'embout de vissage est nécessairement long et volumineux, ce qui le rend inutilisable dans un certain nombre d'applications. Par ailleurs, en position fermée la partie des mâchoires venant en prise sur la portion sous-tête de la vis vient en saillie, à l'extérieur de la douille. De ce fait, lors du vissage les mâchoires risquent donc de venir au contact des pièces que l'on est en train de fixer et de les endommager. Cet inconvénient résulte également de la forme angulaire (voire dentelée) de la portion sous-tête de la vis qui vient au contact de la pièce à visser. Il se manifeste tout particulièrement lorsque la vis s'engage obliquement dans la pièce à visser. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. Elle propose, à cet effet, un dispositif de vissage faisant intervenir une vis comprenant une tête présentant à sa périphérie des conformations destinées à coopérer avec un outil de vissage pour exercer sur la vis un couple de vissage et une portion sous-tête cylindrique dont le diamètre est inférieur à celui de la tête mais supérieur à celui de la tige filetée de la vis, le raccord entre cette portion cylindrique avec la périphérie de la tête et avec l'extrémité de la tige s'effectuant grâce à des épaulements radiaux. Cette vis est spécialement conçue pour un embout de vissage comprenant une douille apte à être entraînée en rotation, par exemple par une visseuse/dévisseuse, cette douille présentant à l'une des ses extrémités une cavité coaxiale s'ouvrant à l'extérieur de manière à pouvoir recevoir la tête de la vis. La surface intérieure de la douille qui délimite cette cavité présente des conformations aptes à venir en prise avec celles de la tête de la vis, de manière à pouvoir assurer la transmission du couple de vissage. Cet embout est muni de moyens de préhension qui s'engagent dans l'espace compris entre les deux susdits épaulements, lors de l'introduction de la tête de la vis à l'intérieur de l'embout jusqu'à venir en butée contre la susdite portion sous-tête cylindrique, en fin d'engagement. Grâce à ces dispositions, la fonction d'entraînement en rotation est assurée séparément de la fonction de préhension. -5 La fonction d'entraînement est directement assurée par la douille de l'embout qui peut être conformée à la façon d'une clé à tube classique et présentée en conséquence une épaisseur minimale, compte tenu du couple qu'elle doit exercer sur la vis. Les moyens de préhension n'ayant plus de fonction d'entraînement en rotation peuvent en conséquence présenter des dimensions réduites sans pour autant perdre de l'efficacité. Les moyens de centrage peuvent être assurés à la fois par la douille et par les moyens de préhension: cette disposition permet d'utiliser des vis à têtes relativement plates qui risqueraient de rotuler légèrement dans un embout de vissage classique. Dans ce cas, l'action des moyens de préhension sur la partie cylindrique sous-tête vient confirmer ce centrage en fin d'introduction de la vis dans la douille. Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: Les figures 1 à 3 sont des vues respectivement en coupe axiale, en vue de côté et en vue de dessus d'une tête de vis selon l'invention. Les figures 4 et 5 sont des vues en perspective de la vis illustrée sur les figures 1 à 3. Les figures 6 et 7 sont les coupes axiales d'un embout de vissage, en position de vissage (fig. 6) et en position d'insertion/extraction d'une vis (fig. 7). -6 Les figures 8 et 9 sont des vues de l'extrémité de la visseuse dans laquelle s'engagent les vis, ces vues correspondant respectivement aux positions illustrées sur les figures 6 et 7. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 à 5 seule la tête de la vis a été représentée avec seulement le départ de la tige, étant entendu que l'invention ne se limite pas à un type de vis particulier. Ainsi, cette vis pourrait présenter un filet de type classique ou un filet autotaraudeur terminé par une pointe autoperforante. Cette tête de vis 1 présente une face supérieure bombée 2 avec au centre une cuvette d'injection 3. Le bord périphérique 4 de la tête 1 est dentelé et comprend ici quinze dents 5 séparées par des échancrures 6 formant un angle d'environ 1170. Cette tête 1 est reliée à une tige coaxiale 7 par l'intermédiaire d'une portion cylindrique sous-tête 8 dont le diamètre est sensiblement égal à la distance entre le fond des échancrures et l'axe X, X' de la vis. Dans cet exemple, la hauteur de la portion cylindrique 8 est sensiblement égale à la hauteur de la tête 1. Le diamètre de la tige 7 de la vis, au niveau de son raccordement à la portion cylindrique 8, est très inférieur à celui de la tête 1(environ 50%). Le raccord entre la portion cylindrique 8 avec la périphérie 4 de la tête 1 et avec l'extrémité de la tige 7, s'effectuant grâce à des épaulements radiaux R1, R2 Bien entendu, cette vis pourra être vissée à l'aide d'un outil à main présentant un embout tubulaire dont le profil intérieur correspond à la forme extérieure dentelée de la tête 1. -7 Néanmoins, elle convient tout particulièrement à l'embout de vissage illustré sur les figures 6 à 9 qui comprend essentiellement une douille tubulaire 10 refermée d'un coté par un fond 11 prolongé coaxialement par une tige 12 de section hexagonale destinée à s'engager dans le mandrin d'une visseuse. Cette douille 10 présente du coté opposé à la tige une cavité coaxiale comprenant trois chambres successives 13, 14, 15, à savoir: - Une chambre 13 destinée notamment à recevoir la tête 1 de la vis, cette chambre 13 présentant une section à profil dentelé (denture 16) sensiblement complémentaire de celui de la tête 1 de la vis. - Une deuxième chambre 14 dans laquelle s'engagent des mâchoires de préhension 17 lorsque la tête 1 de la vis est engagée dans la première chambre 13 et - Une troisième chambre 15 dans laquelle coulisse un noyau 19 d'actionnement des mâchoires 17, cette chambre 15 étant équipée d'un dispositif (non représenté) permettant au noyau 19 de se déplacer axialement dans les chambres 13, 14, 15 entre deux positions stables correspondant respectivement aux positions "ouverte et fermée" des mâchoires 17, en passant par un état instable dans l'intervalle des deux positions stables. Les mâchoires 17 sont constituées par des languettes d'acier comprenant chacune, à l'une de ses extrémités (coté extérieur de la douille) un bord oblique 20 et du coté opposé à ce bord une échancrure latérale 21 délimitée par un profil en forme de C dont les deux branches parallèles sont écartées l'une de l'autre d'une distance légèrement supérieure à l'épaisseur de la tête 1 de la vis. Cette échancrure 21 délimite avec le bord extrême 22 de la languette une protubérance de largeur au plus égale à la hauteur de la portion cylindrique sous-tête 8 de la vis. Par ailleurs, chaque languette comprend dans sa partie opposée à l'échancrure21, du même coté que celle-ci une protubérance 23 destinée à venir en prise sur un épaulement 24 du noyau. Chaque languette s'engage partiellement et peut axialement coulisser dans une gorge de guidage 25 formée dans la surface intérieure de la douille 10, au niveau de la première chambre 13, de manière à pouvoir prendre deux positions axialement décalées à savoir: - Une position rentrée dans laquelle les bords extrêmes 22 arasent l'extrémité antérieure de la douille 10, les échancrures 21 se trouvant en conséquence à l'intérieur de la douille 10 de manière à retenir la tête 1 de la vis, et - Une position déployée dans laquelle les extrémités des languettes ressortent de la douille 10 et sont orientées radialement vers l'extérieur de manière à ce que les échancrures 21 soient suffisamment espacées les unes des autres pour pouvoir recevoir la tête 1 de la vis. Pour pouvoir obtenir un tel espacement, le fond des gorges 25 de guidage s'étend obliquement par rapport à l'axe de la douille 10 et va en s'évasant vers l'extrémité de cette dernière. Par ailleurs, les extrémités antérieures des languettes comprennent à l'opposé des protubérances 23, des encoches par lesquelles passe un jonc coaxial élastique 26 dont l'action tend à maintenir leurs parties obliques 20 contre les fonds obliques des gorges 25. Grâce à ces dispositions, en position déployée (illustrée fig. 3) on engage la tête de la vis entre les mâchoires, au niveau des cavités 21, le sommet de la tête 1 venant en butée sur le noyau 19. -9 On exerce ensuite sur la vis une pression axiale qui provoque un déplacement axial de l'ensemble noyaul9/mâchoires 17 vers l'intérieur de la douille 10. Au cours de ce déplacement, les mâchoires 17 se referment en raison de l'action des fonds obliques sur les bords obliques 20 des languettes. Ce déplacement se poursuit jusqu'à ce que les mâchoires 17 se trouvent en position rétractée (deuxième position stable). Dans cette position, la tête 1 de la vis se trouve emprisonnée dans la douille 10, position dans laquelle, - Le profil dentelé de la douille 10 est en prise avec celui de la tête 1 de la vis de manière à pourvoir lui transmettre un couple de vissage, - Les protubérances 22 des languettes ne ressortent pas de la douille 10 et ne peuvent donc pas endommager la pièce à visser. Il en est de même pour les dentelures 16 de la douille 10 qui se terminent grâce à un chanfrein légèrement en amont de l'orifice de la douille 10, - Le centrage de la vis est assuré à la fois par l'engrènement des profils dentelés 16, 5 de la douille 10 et de la tête 1 de la vis et par l'action des protubérances 22 contre la portion cylindrique sous-tête 8 de la vis, - Les mâchoires 17 ne participent pas à l'entraînement en rotation et ne subissent donc pas de contraintes importantes: leur mécanisme peut donc être allégé et mieux adapté à leurs fonctions de préhension et de centrage, - L'entraînement en rotation de la vis est directement assuré par la douille 10. De ce fait, on utilise de façon optimale la forme tubulaire de cette douille pour assurer la transmission du couple de vissage. Le désengagement de la vis, hors de la douille, s'effectue en exerçant un effort de traction entre vis et douille 10. Sous l'effet de cette traction l'ensemble mâchoires 17/noyau 19 se trouve attiré vers l'extérieur de la douille 10 et subit un déplacement vers la position déployée. - 10 Au cours de ce déplacement les languettes sont maintenues sur le fond oblique des gorges 25 et se déploient en s'écartant les unes des autres. En fin de course (position déployée), les extrémités des languettes se trouvent suffisamment écartées les unes des autres pour que la tête 1 de la vis puisse être extraite. - il Revendications 1. Vis dont la tête est spécialement adaptée à des moyens de vissage et de préhension, caractérisée en ce qu'elle comprend une tête (1) présentant à sa périphérie (4) des conformations destinées à coopérer avec un outil de vissage pour exercer sur la vis un couple de vissage et une portion sous-tête cylindrique (8) dont le diamètre est inférieur à celui de la tête (1) mais supérieur à celui de la tige filetée (7) de la vis, le raccord entre cette portion cylindrique (8) avec la périphérie (4) de la tête (1) et avec l'extrémité de la tige (7) s'effectuant grâce à des épaulements radiaux (RI, R2). 2. Vis selon la revendication 1, caractérisée en ce que les susdites conformations consistent en des dentelures réalisées sur le bord périphérique (4) de la tête (1) de la vis. 3. Vis selon la revendication 2, caractérisée en ce que les dentelures comprennent des échancrures (6) formant un angle d'environ 1170. 4. Vis selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la hauteur de la susdite portion cylindrique (8) est sensiblement égale à la hauteur de la tête (1). 5. Vis selon la revendication 3, caractérisée en ce que le diamètre de la portion cylindrique (8) est sensiblement égal à la distance entre le fond des échancrures (6) et l'axe (X, X') de la vis. - 12 6. Vis selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le diamètre de la tige (7) de la vis, au niveau de son raccordement à la portion cylindrique (8), est très inférieur à celui de la tête (1). 7. Vis selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les susdits moyens de vissage comprennent d'une part une douille (10) apte à être entraînée en rotation et présentant à l'une de ses extrémités une cavité coaxiale s'ouvrant à l'extérieur de manière à pouvoir recevoir la tête (1) de la vis, la surface intérieure de la douille (10) qui délimite cette cavité présentant au moins une conformation apte à venir en prise avec celle de la tête (1) de la vis, de manière à pouvoir assurer un couple de vissage, et d'autre part des moyens de préhension (17) qui s'engagent dans l'espace compris entre les susdits épaulements (RI, R2) pour venir en prise sur la susdite portion cylindrique (8).