Brevet FR2928429A1 — publié le 20090911

L'invention concerne un dispositif de vis de serrage à limitation de couple, notamment pour la connexion de câbles électriques à un appareil électrique, du type comprenant une tige de vis filetée et une tête qui comprend un élément de tête monté fixe sur la tige de la vis et un élément de tête mobile d'entraînement en rotation de l'élément de tête fixe par application d'un couple à l'élément de tête fixe et coaxial à ce dernier, et des moyens de limitation du couple par débrayage, qui sont interposés entre les deux éléments de tête et élastiquement déformables jusqu'à un degré maximal déterminant le couple maximal lors de la rotation de l'élément d'entraînement par rapport à l'élément de tête fixe. Les dispositifs de serrage de ce type, qui sont connus, présentent l'inconvénient d'avoir une structure complexe et d'être relativement difficiles à mettre en oeuvre, alors qu'une structure simple et une manipulation facile sont fortement souhaitables dans le domaine d'application de ces dispositifs de serrage. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients des dispositifs connus. Pour atteindre ce but, le dispositif de serrage à limitation de couple, selon l'invention, est caractérisé en ce que les moyens de limitation du couple sont réalisés sous forme d'au moins de segments d'une couronne élastiquement déformables et interposés entre les éléments de tête. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que les moyens de limitation de couple sont formés par une couronne coaxialement interposée entre l'élément de tête fixe et l'élément d'entraînement et en ce que les surfaces en contact avec la couronne de ces éléments portent des saillies de déformation par laminage entre elles de la couronne, qui sont angulairement écartées les unes des autres à l'état de repos et se rapprochent lors de la rotation de l'élément d'entraînement de rapport à l'élément fixe, en augmentant le degré de déformation de la couronne. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que les saillies radiales sont en forme de dents de laminage de la couronne. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que l'élément de tête fixe de la tige est l'élément de tête radialement extérieur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que l'élément de tête fixe de la tige est l'élément de tête central. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que les moyens de limitation de couple sont formés par une pluralité de segments de couronne qui sont portés par la face interne de l'élément de tête fixe et situés à une distance radiale prédéterminée de la surface interne de l'élément de tête et sont susceptibles de fléchir élastiquement radialement vers l'extérieur, et en ce que les faces en regard des segments de couronne et de l'élément d'entraînement portent des saillies radiales qui coopèrent les unes avec les autres de façon que lors de la rotation de l'élément d'entraînement par rapport à l'élément de tête fixe, les saillies des éléments d'entraînement en contact avec les saillies des segments de couronne provoquent le fléchissement élastique des segments. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que les moyens de limitation de couple sont formés par une couronne qui est supportée par l'élément de tête fixe, et disposés à une distance radiale prédéterminée de la surface interne de l'élément en étant supportés par des éléments de support à des endroits espacés avantageusement de façon angulairement équidistante autour de l'axe de dispositif, que la couronne est élastiquement déformable par flexion radialement vers l'extérieur entre les éléments de support, et en ce que les surfaces en regard de la couronne et de l'élément d'entraînement portent des saillies radiales, qui coopèrent les unes avec les autres de façon que les saillies de l'élément d'entraînement en venant en contact avec les éléments en saillie de la couronne provoquent ladite flexion de la couronne. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que les éléments en saillie présentent la forme de dents dont les faces de contact mutuelles constituent des rampes de glissement mutuel. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant deux modes de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue éclatée d'un premier mode 25 de réalisation d'un dispositif de vis de serrage selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective du dispositif selon la figure 1, à l'état assemblé ; - la figure 3 est une vue latérale en direction de 30 la flèche III de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue éclatée d'un second mode de réalisation d'un dispositif de serrage selon 35 l'invention ; - la figure 6 est une vue en perspective et en coupe partielle du dispositif selon la figure 5 à l'état assemblé ; - la figure 7 est une vue latérale en direction de 5 la flèche VII de la figure 6 ; - la figure 8 est une vue en perspective et en coupe partielle d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif de serrage selon l'invention ; - la figure 9 est une vue latérale en direction de 10 la flèche IX de la figure 8 ; - la figure 10 est une vue en coupe radiale selon la ligne X-X de la figure 9 ; - la figure 11 est une vue en coupe partielle et en perspective d'un quatrième mode de réalisation d'un 15 dispositif de serrage selon l'invention ; et - la figure 12 est une vue en coupe radiale selon la ligne XII-XII de la figure 11. Les figures 1 à 3 illustrent un premier mode de réalisation d'un dispositif de vis de serrage à 20 limitation de couple, par exemple pour la connexion de fils ou câbles d'alimentation en courant électrique, à un appareil électrique, comme cela est indiqué schématiquement sur la figure 3. Sur cette figure, le dispositif de vis de serrage désigné par la référence 25 générale 1 comporte une tige de vis filetée 2 et une tête de structure complexe 3, qui est pourvue de moyens de limitation du couple. Dans l'exemple d'application représenté à la figure 3, la tige filetée 2 est vissée dans un étrier de support 5 de façon que la pointe de la 30 tige assure la pression l'un contre l'autre d'un premier élément de contact électrique 6 contre un deuxième élément de contact électrique 7, entre la pointe de la vis et l'étrier 5. Selon ce premier mode de réalisation de 35 l'invention, la tête 3 comporte un élément de tête tubulaire extérieur 9 monté fixe sur une base de tête 10 prévue à l'extrémité de la tige filetée 2, qui est opposée à la pointe de la tige, de façon à être solidaire en rotation de cette base 10 et ainsi de la tige 2. Cette solidarisation en rotation peut être faite de toute manière appropriée connue. Dans l'exemple représenté, la base 10 est de forme hexagonale et la face interne de l'extrémité 11 qui coopère avec cette base aura alors une forme complémentaire. L'élément de tête tubulaire et fixe 9 pourrait ensuite être axialement immobilisé sur la base par exemple par des pattes 12 ou un rebord annulaire 10 réalisés par sertissage, venant en prise derrière la base 10. L'espace interne de l'élément de tête tubulaire 9 loge un organe mobile entraîneur de serrage 13 avantageusement en un matériau plastique rigide et un organe limiteur de couple 14 en un matériau souple et élastiquement déformable. L'organe 14 présente la forme d'une bague ou couronne et est interposé entre l'organe entraîneur 13 et l'élément tubulaire de tête 9. L'organe 13 constitue alors un élément de tête central. Les organes 13 et 14 sont disposés coaxialement à l'intérieur de l'élément de tête 9. La surface périphérique radialement interne de l'élément de tête 9 et la face périphérique radialement externe de l'organe entraîneur 13 sont pourvues chacune de saillies, par exemple de dents, respectivement 15 et 16 qui font saillie en direction de l'organe limiteur 14. Les dents 16 de l'organe entraîneur 16 s'étendent axialement sur toute la hauteur de cet organe. Les dents 15 de l'élément de tête 9 sont disposées de façon à pouvoir venir en regard des dents 16 lors de la rotation de l'organe 13. L'entraînement en rotation de la vis 1 se fait par l'intermédiaire de l'organe entraîneur 13, par exemple à l'aide d'un outil qui sera engagée dans une empreinte de forme complémentaire, par exemple hexagonale 17 au centre de l'organe 13. Comme il ressort de la figure 4, lorsque l'organe 13 tourne en direction de la flèche, ses dents 16 vont se déplacer angulairement par rapport aux dents 15 de l'élément de tête 9. Au cours de cette rotation, la couronne de limiteur de couple 13 en matériau souple et élastiquement déformable va se trouver laminée élastiquement entre les dents 15 et 16 en provoquant une augmentation du couple d'entraînement en rotation. Le couple maximum est atteint lorsque les dents 15 et 16 se trouvent en vis-à-vis. La poursuite de la rotation de l'organe entraîneur 13, à l'aide de l'outil de serrage, ne provoque aucune augmentation du couple puisqu'un dépassement du couple maximum aura pour conséquence que les dents 16 se déplacent au-delà des dents 15 en diminuant l'effet de laminage sur l'organe limiteur 14. Il est à noter que le desserrage de la vis peut être réalisé en utilisant un outil approprié qui coopèrera alors avec le contour de forme complémentaire prévu dans la partie supérieure 19 de l'élément de tête 9. On constate encore que, pour empêcher un mouvement axial à la fois de l'organe entraîneur 13 et de l'organe limiteur de couple 14, l'élément de tête 9 comporte juste au- dessus de ces organes une butée radial 20, qui pourrait être formée par une pluralité de pattes radiales ou un rebord annulaire. Les figures 5 à 7 représentent un second mode de réalisation du dispositif de vis de serrage selon l'invention. L'élément central à denture radialement extérieure, qui, dans le premier mode de réalisation porte la référence 13 et est désigné maintenant par la référence 13' est monté fixe sur la base 10 et est solidaire en rotation de celle-ci et l'élément de tête extérieur noté avant 9 et maintenant 9' est rotatif et constitue alors l'organe d'entraînement en rotation. Le fonctionnement de ce deuxième mode de réalisation est par ailleurs le même que celui du premier mode de réalisation. Le desserrage de la vis se fera maintenant à l'aide d'un outil approprié coopérant avec l'organe de tête central 13' pourvu à cette fin d'une empreinte appropriée notée 19'. Le troisième mode de réalisation illustré aux figures 8 à 10 présente, par rapport au second mode de réalisation, la particularité et l'avantage que la fonction de limiteur de couple de l'organe 14 est maintenant intégrée à l'élément de tête extérieur qui est désigné par la référence 21, l'élément de tête central conservant la référence 13'. Comme le montre la figure 10, l'élément de tête extérieur 21 qui est réalisé en matière plastique rigide porte sur sa face interne une pluralité de segments de couronne 22, dans l'exemple représenté au nombre de trois, qui sont angulairement régulièrement répartis autour de l'axe. Chaque segment de couronne est disposé à une certaine distance radiale de la face interne périphérique de l'élément de tête 21 et est supportée à chaque extrémité par une barrette radiale 24. Chaque segment de couronne 22 est indépendant de l'autre, et deux barrettes adjacentes de support de deux segments voisins sont écartées d'une distance relativement faible. Les segments sont chacun élastiquement déformables en flexion dans la direction radiale entre les deux barettes de support. Chaque segment de couronne 22 porte sur sa face radialement interne, approximativement au milieu, une dent radiale 25 destinée à coopérer avec les dents 26 sur la surface externe de l'élément de tête central 13'. Les dents 25 de la couronne et les dents 26 de l'élément de tête central 13' présentent un flanc en forme de rampe de glissement mutuel 27 et une face sensiblement radiale 28. Lorsque l'élément de tête central 13' est entraîné en rotation en direction de la flèche, les dents 25 et 26 viennent en contact par leurs rampes respectives 27, ce qui provoque une déformation du segment de couronne 22 porteur des dents 25. Sous l'effet du couple de serrage, le segment se déforme élastiquement en flexion radiale vers l'extérieur du fait qu'il est repoussé par la dent 26 de l'élément central 13' en appui sur la dent 25 de ce segment. Le couple maximal est atteint lorsque la déformation est maximale. Quand le couple dépasse la valeur maximale, les dents 26 en glissant sur les dents 25, sont amenées à passer au-delà des dents 25. Les figures 11 et 12 illustrent un quatrième mode de réalisation qui est similaire au troisième mode de réalisation en présentant cependant la particularité que la couronne déformable maintenant notée 30 est annulaire, c'est-à-dire continue et est reliée au corps de l'élément de tête extérieur par des barrettes radiales 31, dans l'exemple représenté au nombre de six, qui sont disposées autour de l'axe de façon angulairement équidistante. Mais, comme dans le cas du troisième mode de réalisation, la couronne est élastiquement déformable en flexion dans les zones des segments entre les barrettes de support. Ce mode de réalisation a cependant pour particularité que les zones de déformation qui assurent la limitation de couple par passage des dents les unes sur les autres sont plus rigides. Il est à noter que la rigidité peut être modifiée ou adaptée aux différents cas d'application en choisissant de façon appropriée le nombre et la longueur annulaire des segments de couronne, l'épaisseur radiale de ces segments et la forme, notamment la saillie radiale des dents et, bien entendu, le choix du matériau de l'élément de tête avec la fonction de limitation de couple intégrée. REVENDICATIONS 1.Dispositif de vis de serrage à limitation de couple, notamment pour la connexion de câbles électriques à un appareil électrique, du type comprenant une tige de vis filetée et une tête qui comprend un élément de tête monté fixe sur la tige de la vis et un élément de tête mobile d'entraînement en rotation de l'élément de tête fixe par application d'un couple à l'élément de tête fixe et coaxial à ce dernier, et des moyens de limitation du couple par débrayage, qui sont interposés entre les deux éléments de tête et élastiquement déformables jusqu'à un degré maximal déterminant le couple maximal lors de la rotation de l'élément d'entraînement par rapport à l'élément de tête fixe, caractérisé en ce que les éléments de limitation du couple (14, 22, 21) sont réalisés sous forme d'au moins de segments d'une couronne, élastiquement déformables et coaxialement interposés entre les éléments de tête. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de limitation de couple sont formés par une couronne (14) coaxialement interposée entre l'élément de tête fixe (9, 13') et l'élément d'entraînement (13, 9') et en ce que les surfaces en contact avec la couronne de ces éléments portent des saillies (15, 16) de déformation par laminage entre elles de la couronne, qui sont angulairement écartées les unes des autres à l'état de repos et se rapprochent lors de la rotation de l'élément d'entraînement de rapport à l'élément fixe, en augmentant le degré de déformation de la couronne. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les saillies radiales (15, 16) sont en forme de dents de laminage de la couronne (14). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de tête fixe de la tige est l'élément de tête radialement extérieur (9). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément de tête fixe de la tige est l'élément de tête central (13'). 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de limitation de couple sont formés par une pluralité de segments de couronne (22) qui sont portés par la face interne de l'élément de tête fixe (21) et situés à une distance radiale prédéterminée de la surface interne de l'élément de tête et sont susceptibles de fléchir élastiquement radialement vers l'extérieur, et en ce que les faces en regard des segments de couronne (22) et de l'élément d'entraînement (13') portent des saillies radiales (25, 26) qui coopèrent les unes avec les autres de façon que lors de la rotation de l'élément d'entraînement (13') par rapport à l'élément de tête fixe (21), les saillies des éléments d'entraînement en contact avec les saillies des segments de couronne provoquent le fléchissement élastique des segments. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de limitation de couple sont formés par une couronne (30) qui est supportée par l'élément de tête fixe (21), et disposés à une distance radiale prédéterminée de la surface interne de l'élément (21) en étant supportés par des éléments de support (31) à des endroits espacés avantageusement de façon angulairement équidistante autour de l'axe de dispositif, que la couronne est élastiquement déformable par flexion radialement vers l'extérieur entre les éléments de support, et en ce que les surfaces en regard de la couronne (30) et de l'élément d'entraînement (13') portent des saillies radiales (25, 26), qui coopèrent les unes avec les autres de façon que les saillies (26) de l'élément d'entraînement (13') en venant en contact avec les éléments en saillie (25) de la couronne provoquent ladite flexion de la couronne. 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les éléments en saillieprésentent la forme de dents dont les faces de contact mutuelles constituent des rampes de glissement mutuel.