Brevet FR2867530A1 — publié le 20050916

4527DEP 2867530 1 La présente invention concerne les vis ou écrous permettant de produire un couple de serrage déterminé, s'opposant ainsi au desserrage de la vis ou de l'écrou après sa pose. Pour éviter le desserrage intempestif d'une vis ou d'un écrou, on a déjà imaginé de déformer les filets de la vis ou de l'écrou afin de produire des frottements sur les filets d'un élément complémentaire fileté avec lequel coopère la vis ou l'écrou. Mais une difficulté réside dans le besoin de fixer de manière relativement précise et constante le couple de serrage que doit présenter la vis ou l'écrou au cours de son utilisation. L'obtention de cette précision nécessite en effet une déformation très précise du filet de la vis ou de l'écrou, ce qui conduit à un coût de production relativement élevé. Pour réaliser une telle vis ou écrou ayant un couple de serrage déterminé, une idée peut consister à réaliser, dans la partie centrale de la vis ou de l'écrou, entre deux zones extrêmes filetées, deux fentes profondes, diamétralement opposées mais décalées axialement l'une de l'autre, la profondeur des fentes allant au-delà de l'axe longitudinal de la vis ou de l'écrou, pour définir entre les fentes une zone de liaison oblique que l'on peut déformer axialernent pour décaler les filets des deux zones extrêmes de la vis ou de l'écrou. Le décalage des filets produit alors des frottements qui résultent en un couple de serrage. Mais cette solution n'est pas satisfaisante, car le couple de serrage obtenu varie très sensiblement lors de l'utilisation de la vis ou de l'écrou, c'est-à- dire que le couple décroît très sensiblement lorsque l'on visse et que l'on dévisse plusieurs fois la vis ou l'écrou. En outre, cette solution n'est pas économique, car la réalisation des fentes nécessite une opération de reprise qui ne peut pas être effectuée sur un tour multibroches qui réalise le tournage de la vis ou de l'écrou. Le problème proposé par la présente invention est de concevoir une nouvelle structure de vis ou d'écrou à couple de serrage qui puisse être fabriquée directement sur le tour multibroches, sans reprise, afin d'abaisser sensiblement son coût de production. Un autre but de l'invention est d'améliorer la constance du couple de serrage, afin d'éviter la variation du couple lors des vissages et dévissages successifs de la vis ou de l'écrou. Pour cela, l'idée qui est à la base de l'invention est de mettre à profit la présence d'un alésage axial pour concevoir des fentes transversales de profondeur réduite qui peuvent être réalisées sur un tour en rotation par un appareil à 4527DEP 2867530 2 polygoner. Dans un écrou, il y a nécessairement un tel alésage axial. Dans une vis, on prévoit un tel alésage axial qui constitue simultanément un moyen d'entraînement de la vis, par une section transversale polygonale du trou. Par la réalisation des fentes, on constitue une zone intermédiaire de la vis ou de l'écrou qui est élastiquement déformable dans le sens axial, et qui contrôle ainsi efficacement la valeur d'un couple de serrage qui résulte lui-même d'un décalage axial des filets des zones extrêmes de la vis ou de l'écrou. Ainsi, l'invention propose une vis ou écrou à couple de serrage et à trou axial, dans laquelle: - la vis ou l'écrou comprend au moins un premier tronçon fileté et un second tronçon fileté, de mêmes diamètres et de mêmes pas de filetage pour venir en prise sur un même élément complémentaire fileté, - la vis ou écrou comprend un tronçon intermédiaire, reliant le premier tronçon fileté et le second tronçon fileté, et de diamètre différent approprié pour rester à l'écart dudit élément complémentaire fileté, - les filets du premier tronçon fileté et les filets du second tronçon fileté sont décalés axialement l'un de l'autre pour forcer axialement sur les filets dudit élément complémentaire fileté et produire ainsi un couple de serrage, - le tronçon intermédiaire comporte une pluralité de fentes radiales qui traversent sa paroi depuis l'extérieur jusqu'au trou axial, - les fentes radiales sont réparties axialement sur plusieurs zones successives, - les fentes radiales des zones successives sont décalées angulairement les unes par rapport aux autres autour de l'axe longitudinal de la vis ou de l'écrou, - les fentes radiales ont une profondeur inférieure au rayon du tronçon intermédiaire. Comme déjà indiqué, une telle vis ou écrou peut être réalisée par tournage, directement sur le tour multibroches, car les fentes peuvent être réalisées par fraisage au moyen d'un appareil à polygoner. Des fentes dont la profondeur dépasse l'axe longitudinal de la vis ou de l'écrou ne pourraient pas être réalisées par un tel appareil à polygoner, car il y aurait inversion du sens de progression de la dent dans la pièce, et donc défaut de taillage et rupture lorsque la dent dépasse l'axe longitudinal de la pièce. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la vis ou écrou est telle que, dans le tronçon intermédiaire, les fentes radiales sont réparties selon deux couples de fentes diamétralement opposées. De préférence, les deux couples de fentes sont alors disposés selon deux directions radiales respectives perpendiculaires l'une à l'autre. 4527DEP 2867530 3 La profondeur des fentes détermine la raideur du tronçon intermédiaire, et définit en conséquence la valeur du couple de serrage. On peut avoir intérêt à prévoir que les fentes radiales ont une profondeur supérieure à une profondeur minimale en deçà de laquelle les zones de matière restante respectives définies par les deux couples de fentes sont angulairement à l'écart les unes des autres. De la sorte, le couple de serrage reste suffisamment faible, et est bien maîtrisé, c'est- à-dire assez peu sensible aux tolérances de fraisage des fentes. Il ne faut pas, non plus, que le couple de serrage soit trop faible, et que la vis ou l'écrou présente des risques de rupture ou de déformation permanente lors du serrage. Pour cela, les fentes radiales doivent avoir une profondeur inférieure à une profondeur maximale, par exemple inférieure à environ le tiers du diamètre du tronçon intermédiaire. Selon un autre aspect, l'invention propose un procédé pour réaliser une vis ou écrou telle que définie ci-dessus, le procédé comprenant une étape de fraisage des fentes par un appareil à polygones monté sur un tour dont la broche entraîne en rotation la vis ou écrou pour son tournage. Selon un premier mode de réalisation, appliqué à la réalisation d'une vis, les filets des tronçons filetés sont réalisés directement avec leur décalage axial. Dans ce cas, il n'y a pas besoin de déformer ensuite le tronçon intermédiaire, ce qui évite d'écrouir le métal constituant ledit tronçon intermédiaire, et ce qui évite une opération de déformation. Selon un autre mode de réalisation, appliqué aussi bien à la réalisation d'une vis qu'à la réalisation d'un écrou, les filets des tronçons filetés sont réalisés sans décalage axial, et le décalage axial est ensuite réalisé par déformation axiale du tronçon intermédiaire. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: - la figure 1 est une vue de côté d'une vis selon un mode de réalisation de la présente invention; - la figure 2 est une coupe transversale selon le plan A-A de la figure 1; - la figure 3 est une coupe transversale selon le plan B-B de la figure 1; - la figure 4 est une vue de côté en coupe longitudinale d'un écrou selon un mode de réalisation de la présente invention; - la figure 5 est une vue en coupe transversale selon le plan A-A de la figure 4; et - la figure 6 est une vue en coupe transversale selon le plan B-B de la figure 4. 4527DEP 2867530 4 On considère tout d'abord les figures 1 à 3, qui illustrent une vis à couple de serrage et à trou axial selon un mode de réalisation de la présente invention. La vis 1 comporte un corps de vis 2, dans lequel on définit, le long d'un axe longitudinal 3, un premier tronçon fileté 4 ayant des filets 4a externes, un second tronçon fileté 5 ayant des filets 5a externes, et un tronçon intermédiaire 6. Le premier tronçon fileté 4 et le second tronçon fileté 5 ont les mêmes diamètres et les mêmes pas de filetage des filets 4a et 5a externes respectifs. De la sorte, lors du vissage de la vis 1 dans un élément complémentaire fileté, par exemple un trou taraudé, le premier tronçon fileté 4 et le second tronçon fileté 5 Io viennent en prise sur le même élément complémentaire fileté. Le tronçon intermédiaire 6 relie le premier tronçon fileté 4 et le second tronçon fileté 5. Le tronçon intermédiaire 6 présente un diamètre différent, approprié pour rester à l'écart dudit élément complémentaire fileté. Dans le cas de la vis, illustrée sur la figure 1, le tronçon intermédiaire 6 présente un diamètre inférieur au diamètre de fond de filet des premier tronçon fileté 4 et second tronçon fileté 5. Le tronçon intermédiaire 6 peut avantageusement être dépourvu de filets. Les filets 4a du premier tronçon fileté 4 et les filets 5a du second tronçon fileté 5 sont décalés axialement l'un de l'autre. C'est-à-dire que, lorsque la vis 1 est vissée dans un trou taraudé, les filets 5a du second tronçon fileté 5 coopèrent normalement avec les filets du trou taraudé, mais lorsqu'ensuite les filets 4a du premier tronçon fileté 4 s'engagent dans les filets du trou taraudé, ils présentent par rapport aux filets du trou taraudé un décalage axial approprié, égal à une fraction du pas de filet, qui produit des frottements sur les faces latérales des filets, réalisant ainsi un couple de serrage, et donc également un couple de desserrage. Le tronçon intermédiaire 6 comporte deux couples de fentes diamétralement opposées, à savoir un premier couple de fentes 7a et 7b (figures 1 et 2) diamétralement opposées dans le plan transversal A-A, et un second couple de fentes diamétralement opposées 8a et 8b (figure 3) dans le plan transversal B-B. Les deux couples de fentes respectifs 7a, 7b et 8a, 8b sont disposés selon deux zones successives, c'est-à-dire selon les plans A-A et B-B, qui sont décalés axialement selon une distance appropriée Ea. Comme on le voit sur les figures 2 et 3, les deux couples de fentes respectifs 7a, 7b et 8a, 8b sont orientés selon deux directions radiales respectives perpendiculaires l'une à l'autre, à savoir la direction radiale R7 illustrée sur la figure 2 pour les fentes 7a et 7b, et la direction radiale R8 illustrée sur la figure 3 pour les fentes 8a et 8b. 4527DEP 2867530 5 Les fentes radiales 7a, 7b, 8a, 8b ont chacune une profondeur inférieure au rayon du tronçon intermédiaire 6. Ainsi, les fonds des fentes 7a, 7b, 8a et 8b n'atteignent pas l'axe longitudinal 3 de la vis 1. Comme on le voit sur les figures, la vis 1 comprend un trou axial 9 qui se développe depuis une extrémité de la vis et qui occupe au moins la zone du tronçon intermédiaire 6. De la sorte, les fentes 7a, 7b, 8a et 8b traversent la paroi du tronçon intermédiaire 6 depuis l'extérieur jusqu'au trou axial 9. Comme on le voit sur la figure 2, les fentes 7a, 7b du premier couple de fentes sont séparées l'une de l'autre par deux zones de matière restante 7c et 7d, diamétralement opposées. De même, sur la figure 3, les fentes 8a et 8b du second couple de fentes sont séparées l'une de l'autre par deux zones de matière restante 8c et 8d, diamétralement opposées. Sur les figures 1 à 3, les zones de matière restante respectives 7c, 7d et 8c, 8d définies par les deux couples de fentes sont angulairement adjacentes, c'est-à-dire que, vues en bout, sur les figures 2 et 3, les extrémités de la zone de matière restante 7c viennent en regard d'extrémités correspondantes des deux zones de matière restante 8c et 8d, et les extrémités de la zone de matière restante 7d viennent en regard des extrémités correspondantes des zones de matière restante 8c et 8d. Selon une autre façon de définir cette disposition, on peut dire que les fonds des fentes 7a, 7b, 8a et 8b définissent un carré inscrit dans le cercle constitué par le trou axial 9. Cette disposition des fentes, dont les fonds définissent un carré inscrit dans le trou axial 9, est satisfaisante, à savoir qu'elle produit un couple de serrage suffisamment faible, et bien maîtrisé, c'est-à-dire assez peu sensible aux tolérances de fraisage des fentes. On définit ainsi une profondeur minimale des fentes, au-delà de laquelle les zones de matière restante respectives 7c et 7d, 8c et 8d définies par les deux couples de fentes sont angulairement à l'écart les unes des autres. Autrement dit, par rapport au mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 3, on pourrait légèrement augmenter les profondeurs des fentes. Mais il faut savoir qu'en augmentant la profondeur des fentes, on diminue simultanément la section des zones de matière restante 7c, 7d, 8c et 8d, diminuant ainsi la robustesse de la vis. Il ne faut donc pas augmenter exagérément la profondeur des 4527DEP 2867530 6 fentes. On pourra ainsi préférer des fentes dont la profondeur reste inférieure au tiers du diamètre du tronçon intermédiaire 6. Les zones successives A-A, B-B définies par des couples de fentes sont avantageusement écartées d'une distance axiale Ea inférieure au quart du diamètre du tronçon intermédiaire 6. Il est également avantageux que les zones successives soient relativement peu écartées les unes des autres, de façon à pouvoir les réaliser simultanément par un appareil à polygoner sur lequel on monte deux séries de dents écartées de la distance Ea ou distance axiale des deux couples de fentes à réaliser. Le trou axial 9 peut avantageusement avoir une section transversale polygonale, constituant ainsi un moyen de serrage de la vis par introduction d'un outil ayant une section transversale polygonale complémentaire. On considère maintenant les figures 4 à 6, qui illustrent un écrou selon un mode de réalisation de la présente invention. Par rapport à la vis illustrée sur les figures 1 à 3, les éléments similaires selon l'invention sont désignés par les mêmes références numériques. L'écrou 10 comprend un corps d'écrou 12 constitué, le long d'un axe longitudinal 3, d'un premier tronçon fileté 14 et d'un second tronçon fileté 15, avec un tronçon intermédiaire 16. Le tronçon intermédiaire 16 comprend un premier couple de fentes diamétralement opposées 7a et 7b, et un second couple de fentes diamétralement opposées 8a et 8b. L'écrou 10 comprend le trou axial 19, qui le traverse de part en part pour le passage d'un élément complémentaire fileté tel qu'une tige filetée. Le premier tronçon fileté 14 comporte des filets 14a intérieurs. De même, le second tronçon fileté 15 comporte des filets 15a intérieurs. Les filets 14a du premier tronçon fileté 14 et les filets 15a du second tronçon fileté 15 sont décalés axialement l'un de l'autre pour forcer axialement sur les filets dudit élément complémentaire fileté telle qu'une tige filetée, et pour produire ainsi un couple de serrage de l'écrou. Ainsi, lorsqu'une vis est vissée dans l'écrou 10 depuis le haut sur la figure 4, ses filets coôpèrent normalement avec les filets 14a du premier tronçon fileté 14, puis se trouvent décalés d'une fraction de pas de filet lorsqu'ils s'engagent dans les filets 15a du second tronçon fileté 15, induisant ledit couple de serrage. Les filets 14a et 15a ont les mêmes diamètres et les mêmes pas de filetage, pour venir en prise sur un même élément complémentaire fileté tel qu'une tige filetée. 4527DEP 2867530 7 Le tronçon intermédiaire 16, qui relie le premier tronçon fileté 14 et le second tronçon fileté 15, a un diamètre différent approprié pour rester à l'écart dudit élément complémentaire fileté. Dans le cas d'un écrou tel qu'illustré, le tronçon intermédiaire 16 présente un diamètre intérieur supérieur au diamètre de fond de filet des filets 14a et 15a. Les fentes 7a, 7b et 8a, 8b sont similaires de celles du mode de réalisation précédent des figures 1 à 3. L'écrou 10 présente une surface externe à section transversale externe polygonale, pour coopérer avec un outil de serrage de forme complémentaire. Comme on le comprend, le couple de serrage est obtenu par un décalage axial entre les filets 4a ou 14a d'une part, 5a ou 15a d'autre part, ce qui produit des frottements sur les faces des filets d'un élément complémentaire fileté. Ce décalage axial peut être obtenu soit en réalisant les filets respectifs des tronçons d'extrémité avec un décalage axial, soit en réalisant les filets sans décalage axial mais en déformant ensuite axialement le tronçon intermédiaire 6 ou 16. Dans le cas d'un écrou 10, illustré sur les figures 4 à 6, il n'est pas aisé de réaliser des filets 14a et 15a initialement décalés, à l'aide de deux outils solidaires. Dans ce cas, on pourra préférer réaliser les filets 14a et 15a sans décalage axial, puis obtenir le décalage axial par une déformation axiale du tronçon intermédiaire 16. Par contre, dans le cas d'une vis 1 telle qu'illustrée sur les figures 1 à 3, il est possible de réaliser directement les filets 4a et 5a avec un décalage axial, en utilisant des outils eux-mêmes légèrement décalés dans le sens axial. Mais, en alternative, une vis peut également être réalisée par constitution des deux filets 4a et 5a sans décalage axial, puis en obtenant le décalage axial par déformation axiale du tronçon intermédiaire 6. Dans tous les cas, les couples de fentes 7a et 7b, ou 8a et 8b, peuvent être réalisés lors d'une étape de fraisage par un appareil à polygoner monté sur un tour dont la broche entraîne en rotation la vis 1 ou l'écrou 10 pour le tournage. La réalisation des fentes peut donc s'effectuer directement sur le tour, et ne nécessite pas une reprise après tournage de la vis ou de l'écrou. Un avantage essentiel de l'invention est ainsi de pouvoir produire de façon économique de telles vis ou écrous à couple de serrage maîtrisé. A titre d'exemple, on a obtenu de bons résultats en réalisant une vis en laiton ayant un diamètre extérieur de 6 mm, avec un diamètre de tronçon intermédiaire égal à 5 mm, avec une profondeur de fentes d'environ 1,5 mm, et 4527DEP 2867530 avec un diamètre de trou axial de 3,5 mm. On a pu obtenir un couple de serrage stable d'environ 8 N.cm après cinq montages et démontages, le couple étant initialement d'environ 11 N.cm au premier montage, de sorte que la diminution progressive du couple est relativement réduite. Les fentes 7a, 7b, 8a, 8b peuvent avantageusement avoir un fond rayonné dans le sens de l'épaisseur de la fente, comme illustré à titre d'exemple sur la figure 4 en ce qui concerne la fente 7a. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et 10 généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. 4527DEP 2867530 REVENDICATIONS 1 Vis (1) ou écrou (10) à couple de serrage et à trou axial (9, 19), dans laquelle: - la vis ou écrou comprend au moins un premier tronçon fileté (4, 14) et un second tronçon fileté (5, 15), de mêmes diamètres et de mêmes pas de filetage pour venir en prise sur un même élément complémentaire fileté, - la vis ou écrou comprend un tronçon intermédiaire (6, 16), reliant le premier tronçon fileté (4, 14) et le second tronçon fileté (5, 15), et de diamètre différent approprié pour rester à l'écart dudit élément complémentaire fileté, - les filets (4a, 14a) du premier tronçon fileté (4, 14) et les filets (5a, 15a) du second tronçon fileté (5, 15) sont décalés axialement l'un de l'autre pour forcer axialement sur les filets dudit élément complémentaire fileté et produire ainsi un couple de serrage, - le tronçon intermédiaire (6, 16) comporte une pluralité de fentes radiales (7a, 7b; 8a, 8b) qui traversent sa paroi depuis l'extérieur jusqu'au trou axial (9, 19), - les fentes radiales (7a, 7b; 8a, 8b) sont réparties axialement sur plusieurs zones successives (A-A; B-B), - les fentes radiales (7a, 7b; 8a, 8b) des zones successives sont décalées angulairement les unes par rapport aux autres autour de l'axe longitudinal (3) de la vis (1) ou de l'écrou (10), - les fentes radiales (7a, 7b; 8a, 8b) ont une profondeur inférieure au rayon du tronçon intermédiaire (6). 2 Vis (1) ou écrou (10) selon la revendication 1, caractérisé(e) en ce que, dans le tronçon intermédiaire (6, 16), les fentes radiales sont réparties selon deux couples de fentes diamétralement opposées (7a, 7b; 8a, 8b). 3 Vis (1) ou écrou (10) selon la revendication 2, caractérisé(e) en ce que les deux couples de fentes (7a, 7b; 8a, 8b) sont disposés selon deux directions radiales respectives (R7, R8) perpendiculaires l'une à l'autre. 4 Vis (1) ou écrou (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé(e) en ce que les fentes radiales (7a, 7b; 8a, 8b) ont une profondeur supérieure à une profondeur minimale en deçà de laquelle les zones de matière restante respectives (7c, 7d; 8c, 8d) définies par les deux couples de fentes (7a, 7b; 8a, 8b) sont angulairement à l'écart les unes des autres. Vis (1) ou écrou (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé(e) en ce que les fentes radiales (7a, 7b; 8a, 8b) ont une profondeur inférieure à environ le tiers du diamètre du tronçon intermédiaire (6, 16). 4527DEP 2867530 10 6 Vis (1) ou écrou (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé(e) en ce que les zones successives (A-A; B-B) sont écartées d'une distance axiale (Ea) inférieure au quart du diamètre du tronçon intermédiaire (6, 16). 7 Vis (1) ou écrou (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé(e) en ce que les fentes (7a, 7b; 8a, 8b) ont un fond rayonné dans le sens de l'épaisseur de fente. 8 Vis (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le trou axial (9) a une section transversale polygonale. 9 Ecrou (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il présente une séction transversale externe polygonale. Procédé pour réaliser une vis (1) ou écrou (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de fraisage des fentes (7a, 7b; 8a, 8b) par un appareil à polygoner monté sur un tour dont la broche entraîne en rotation la vis (1) ou écrou (10). 11 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il est appliqué à la réalisation d'une vis (1), les filets (4a, 5a) des tronçons filetés (4, 5) étant réalisés directement avec leur décalage axial. 12 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il est appliqué à la réalisation d'une vis (1) ou d'un écrou (10), les filets (4a, 5a; 14a, 15a) des tronçons filetés (4, 5; 14, 15) étant réalisés sans décalage axial, ledit décalage axial étant ensuite réalisé par déformation axiale du tronçon intermédiaire (6, 16).