Brevet FR3001011A1 — publié le 20140718

L'invention concerne le domaine des boulons de structure. Elle concerne plus particulièrement un boulon amélioré permettant de faciliter le travail du monteur. Dans le cadre de l'assemblage de structures, on utilise une grande quantité de boulons, constitués généralement d'une vis, d'une rondelle et d'un écrou. La rondelle est souvent une rondelle de type grover, placée sous la tête de vis, pour empêcher la vis de tourner librement lors du serrage de l'écrou. Pour monter de tels boulons, il est nécessaire de travailler à deux opérateurs, et on peut alors atteindre une cadence de 40 boulons à l'heure. Il existe bien des boulons avec rupture de l'embout fusible. De tels boulons peuvent être montés par un seul opérateur, et à une cadence plus élevée. Néanmoins la perte de matière correspondant au fusible produit des déchets et une pollution au sol sur le chantier. De plus ces boulons nécessitent après assemblage une retouche de peinture sur la face de rupture. La présente invention se propose de remédier à au moins une partie des inconvénients précités et propose un boulon qu'il est possible de monter par un seul opérateur à une cadence élevée, sans nécessité d'opérations complémentaires. A cet effet, l'invention concerne un boulon comprenant une vis munie d'une tête de vis et d'une partie filetée, et un écrou muni d'une partie taraudée apte à coopérer avec ladite partie filetée, configurés pour assembler au moins deux pièces par serrage desdites deux pièces entre ladite vis et ledit écrou, lesdites au moins deux pièces étant munies d'un perçage agencé pour laisser passer ladite partie filetée. Ce boulon est particulier en ce qu'il comprend un cône de pénétration, solidaire soit de la vis, soit de l'écrou, ledit cône de pénétration étant muni d'au moins deux dents. Cette disposition permet à la vis, ou à l'écrou si le cône de pénétration est solidaire de l'écrou, de s'encastrer dans la pièce à assembler, ce qui l'empêche de tourner, et dispense donc l'opérateur de la maintenir pendant le serrage du boulon. Selon d'autres caractéristiques : - ledit cône de pénétration peut présenter un angle compris entre 2 et 5°, permettant ainsi un encastrement dans la matière de la pièce à assembler avec un couple de serrage modéré, - un cône d'introduction peut être disposé en extrémité du cône de pénétration, de sorte à faciliter l'introduction de la vis, l'écrou peut présenter une réserve de longueur, permettant un bon serrage même si le cône de pénétration présente une longueur plus grande que l'épaisseur des pièces à assembler, ledit cône de pénétration peut être disposé sur la vis, entre la tête de vis et la partie filetée, permettant ainsi de bloquer la vis en rotation, ledit cône de pénétration peut être disposé sur l'écrou, permettant ainsi de bloquer l'écrou en rotation, La présente invention concerne également un assemblage comportant des pièces à assembler et un boulon selon l'invention, dans lequel le diamètre de sertissage du cône de pénétration, défini comme son diamètre maximal, est supérieur au diamètre du perçage, d'une valeur comprise entre 4 et 6% du diamètre nominal de la vis. De telles dispositions permettent une pénétration optimale du cône de pénétration dans la pièce. La présente invention concerne aussi un procédé d'assemblage d'au moins deux pièces d'une structure par un boulon selon l'invention. Ce procédé est particulier en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - réalisation d'un perçage circulaire dans lesdites pièces, insertion de la vis dans le perçage d'un côté des pièces en commençant par la partie filetée, puis s'il est présent le cône d'introduction, suivi par le cône de pénétration dans la mesure où il s'engage sans forcer dans le perçage, engagement de l'écrou sur la vis de l'autre côté des pièces et, vissage jusqu'à ce que l'écrou s'applique sur les pièces, application d'un couple de serrage prédéterminé en poursuivant le vissage de l'écrou, de sorte à produire la pénétration du cône de pénétration dans la matière entourant le perçage de la pièce, avec creusement d'un sillon par chaque dent, la matière chassée se réfugiant dans les espaces situés entre les dents, jusqu'au complet serrage du boulon. Grâce à ces dispositions, la vis est parfaitement maintenue en rotation pendant le serrage de l'écrou, et il n'est plus nécessaire de la maintenir. La présente invention concerne encore un procédé d'assemblage d'au moins deux pièces d'une structure par un boulon selon l'invention. Ce procédé est particulier en ce qu'il comporte les étapes suivantes : réalisation d'un perçage circulaire dans lesdites pièces, insertion de l'écrou dans le perçage d'un côté des pièces en commençant par la partie filetée, puis s'il est présent le cône d'introduction, suivi par le cône de pénétration dans la mesure où il s'engage sans forcer dans le perçage, engagement de la vis dans l'écrou, en venant de l'autre côté des pièces et vissage jusqu'à ce que la tête de vis s'applique sur les pièces, application d'un couple de serrage prédéterminé sur la vis en poursuivant le vissage de la vis, de sorte à produire la pénétration du cône de pénétration dans la matière entourant le perçage de la pièce, avec creusement d'un sillon par chaque dent, la matière chassée se réfugiant dans les espaces situés entre les dents, jusqu'au complet serrage du boulon. Grâce à ces dispositions, l'écrou est parfaitement maintenu en rotation pendant le serrage de la vis, et il n'est plus nécessaire de la maintenir. L'avantage de la présente invention réside en particulier en ce qu'il n'est plus nécessaire de maintenir la tête de vis, où l'écrou selon le mode de réalisation, pendant le serrage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre se rapportant à un exemple de réalisation donné à titre indicatif et non limitatif. La compréhension de cette description sera facilitée en se référant aux dessins joints, dans lesquels : la figure 1 représente un boulon selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 représente une vis d'un boulon selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; la figure 3 représente un écrou d'un boulon selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; les figures 4 et 5 représentent plusieurs exemples de forme de vis adaptées pour des boulons selon l'invention. Tel que représenté dans les figures 1 à 5 du dessin ci-joint, la présente invention concerne un boulon 1 constitué d'une vis 2 et d'un écrou 3. La vis 2 comporte une tête de vis 4 et une partie filetée 5. Elle comporte par ailleurs selon l'invention, un cône de pénétration 6, muni de dents 7. L'écrou 3 comporte une partie taraudée 8, apte à coopérer avec la partie filetée 5, ainsi que dans l'exemple représenté, une réserve de longueur 9. Le boulon 1 permet de serrer entre la tête de vis 4 et l'écrou 3, le plus souvent au moins deux pièces 10 et 11 qu'on cherche à assembler et à maintenir solidaires l'une de l'autre. Les pièces 10 et 11 sont préparées en vue de cet assemblage par un simple perçage 12 selon un diamètre légèrement supérieur au diamètre nominal de la partie filetée 5 de la vis 2, pour permettre à celle-ci de pénétrer aisément dans ces perçages 12 lorsqu'ils sont superposés. Chaque dent 7 comporte une arête, ou alors une face, de pénétration 13 agencée de la manière suivante : sous la tête de vis 4, cette arête de pénétration 13 est agencée selon un diamètre de sertissage, de diamètre légèrement plus grand que le diamètre du perçage 12, de sorte qu'en position d'assemblage, cette arête de pénétration 13 s'introduise dans la matière de la pièce 10, provoquant une déformation de celle-ci, la matière déplacée pouvant s'échapper dans les espaces laissés entre les dents 7. Cette disposition permet d'encastrer le cône de pénétration 6 dans la pièce 10, ce qui garantit que la vis 2 ne tourne pas dans le perçage 12. L'extrémité opposée à la tête de vis 4 de la dent 7présente un diamètre de pénétration inférieur, de diamètre sensiblement égal au diamètre du perçage 12. La dent 7se termine par une pente, formant avec les autres dents 7 un cône d'introduction 14 d'angle plus important, par exemple de 15°, pour faciliter l'introduction dans le perçage 12 et le guidage de la vis 2. Le diamètre de sertissage est agencé selon les diamètres nominaux entre 0,5 et 1,5 millimètres de plus que le diamètre du perçage 12. La longueur du cône dépend de l'épaisseur à serrer, et il est de l'ordre de grandeur du diamètre nominal de la vis 2. Cela permet de disposer d'un angle du cône de pénétration 6 adapté pour permettre par le serrage des écrous 3 la pénétration des arêtes de pénétration 13 dans la matière de la pièce à serrer, la pièce 10 du côté de la tête de vis 4 d'abord, et la pièce 11 et d'éventuelles pièces suivantes ensuite. Il est important que les arêtes de pénétration 13 pénètrent dans la matière de la première pièce 10 à serrer, ce qui produit l'effet d'empêcher la rotation de la vis 2. La pénétration dans les autres pièces à serrer se fera selon les épaisseurs et les tolérances du perçage 12 et du cône de pénétration 6, mais elle n'est pas obligatoire, la pénétration dans au moins une pièce suffit à encastrer la vis 2, et l'empêcher de tourner. La fig. 1 présente un assemblage dans lequel le cône de pénétration 6 est incrusté dans la pièce 10, mais pas dans la pièce 11. L'angle A du cône de pénétration 6 est un angle faible, de quelques degrés seulement pour rendre possible son encastrement dans une pièce métallique 10. Selon les diamètres, les épaisseurs à serrer et les tolérances, il peut être de 2 à 5°. L'angle de l'arête de pénétration 13 présente un angle moitié par rapport à l'axe de la vis 2, et donc compris entre 1 et 2,5°. Le montage du boulon 1 s'effectue alors de la manière suivante : On réalise un perçage 12 dans les pièces 10, 11 à assembler. On insère la vis 2 dans le perçage 12 du côté de la pièce 10 ; la partie filetée 5 s'insère sans difficulté puisque son diamètre est inférieur au diamètre du perçage 12. Dans certains cas le cône de pénétration 6 s'engage dans le perçage 12, dans d'autres cas ce n'est que le cône d'introduction 14 qui peut s'engager, quand le diamètre de pénétration inférieur n'est pas plus petit que le diamètre du perçage 12, ce qui peut arriver, selon les tolérances. On engage l'écrou 3 de l'autre côté des pièces 10 et 11, et on le visse, jusqu'à ce qu'il s'applique sur la pièce 11. On applique ensuite un couple de serrage prédéterminé en poursuivant le vissage de l'écrou 3, ce qui produit la pénétration du cône de pénétration 6 dans le perçage 12 de la pièce 10, avec creusement d'un sillon par chaque dent, la matière chassée se réfugiant dans les espaces situés entre les dents 7, jusqu'au complet serrage du boulon 1. Pour une vis 2 à tête fraisée (fig. 2), le perçage 12 dans les pièces 10, 11 est complété d'un évasement pour recevoir la tête fraisée en fin de serrage. On considère dans le cadre de la présente invention que le perçage 12 est la partie cylindrique, à l'exclusion d'un tel évasement. En effet le cône de pénétration 6 va venir s'incruster dans ladite partie cylindrique du perçage 12, qui est réalisée circulaire. Les dents 7 du cône de pénétration 6 se font eux-mêmes leur place dans la matière, il n'est ni nécessaire, ni même souhaitable de prévoir la contre forme des dents 7 dans le perçage 12 : en effet cela entrainerait des tolérances de réalisation, et le maintien de la vis 2 serait moins bon. La fig. 1 présente deux pièces 10 et 11 à assembler avec un boulon 1 selon l'invention. Cependant il peut y avoir trois pièces ou d'avantage à assembler avec un même boulon 1 selon l'invention. La fig. 2 représente une vis 2 pour un boulon 1 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Cette vis 2 présente la particularité qu'elle comprend une tête fraisée, en vue de lui donner une forme conique, lui permettant de s'effacer complètement dans la pièce 10. Le perçage 12 est alors complété d'un évasement du côté de la surface de la pièce 10, en vue de permettre l'insertion de la tête fraisée dans cet évasement. Le cône de pénétration 6, disposé entre la tête fraisée et la partie filetée 5, est conçu de façon similaire à celui du boulon 1 de la fig. 1. La fig. 3 représente un écrou 3 pour un boulon 1 selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, le cône de pénétration 6 est disposé sur l'écrou 3, et non pas sur la vis 2. C'est alors la vis 2 qui est tournée lors du serrage, et l'écrou 3 s'encastre au cours du serrage dans la pièce 10. Les fig. 4 et 5 représentent plusieurs formes de cônes de pénétration 6 mis en oeuvre sous la forme d'un boulon 1 selon le mode de réalisation de la fig. 1. Bien entendu, ces formes des fig. 4 et 5 peuvent également être employées pour faire des boulons 1 selon les modes de réalisation des fig. 2 et 3. Les boulons sont ici représentés sans cône d'introduction 14, pour illustrer la possibilité de réaliser les boulons selon l'invention sans un tel cône d'introduction. Le cône de pénétration 6 doit comporter au moins deux dents 7, pour que l'effort latéral de pénétration d'une des dents 7 puisse être repris pas un effort contraire sur une autre dent. On peut aussi prévoir trois, quatre, cinq, six et jusqu'à douze dents 7. Ces dents 7 doivent être capables de s'incruster dans la matière de la pièce 10 à fixer. Elles peuvent être pointues ou non, symétriques, ou alors orientées vers la gauche ou la droite comme les deux premiers exemples de la fig. 4. L'avantage de la présente invention réside en particulier en ce qu'il n'est plus nécessaire de maintenir la tête de vis 4, où l'écrou 3 dans la réalisation de la fig. 3, pendant le serrage. Cela permet de réaliser le serrage seul, et non plus à deux, et permet par ailleurs d'atteindre des cadences de 65 boulons 1 à l'heure. Par ailleurs, la déformation provoquée par les dents 7 produit un écrouissage de la matière des pièces 10, 11 à assembler, et augmente donc leur dureté, ce qui compense au moins partiellement la fragilisation par le perçage, et permet donc une meilleure tenue globale de la structure. Cela permet aussi de réaliser les têtes de vis 4 de façon parfaitement circulaires, sans angles pour la prise par une clé plate, et sans forme en pans creux. On évite ainsi un affaiblissement de la tête de vis 4. En conséquence on peut aussi réduire la taille des têtes, et ainsi réduire l'encombrement des têtes de vis 4, ce qui apporte souvent un avantage déterminant, en particulier quand des boulons 1 doivent être montés dos à dos, ou dans un espace réduit, inférieur à la longueur de la vis 2. En conséquence on obtient également des têtes de vis 4 sans angle vifs, et donc une réduction de risque de blessure. L'aspect esthétique en est également amélioré. Enfin les boulons 1 selon l'invention permettent un rattrapage de jeux. En effet quand les perçages 12 des pièces 10, 11 à assembler sont légèrement décalés, la partie filetée 5 s'engage néanmoins, puis le cône de pénétration 6 s'encastre, et fige les pièces 10, 11 les unes par rapport aux autres. Les tolérances des perçages 12 et des cônes de pénétration 6 sont alors déterminées de telle sorte que le cône de pénétration 6 s'encastre dans toutes les pièces 10, 11 à assembler. On produit ainsi une compression de l'assemblage non pas seulement dans le sens de serrage du boulon 1, mais également dans le sens transversal. On augmente la stabilité de la structure par l'enchevêtrement des vis 2 et de la structure. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments sans pour cela s'éloigner du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Boulon (1) comprenant une vis (2) munie d'une tête de vis (4) et d'une partie filetée (5), et un écrou (3) muni d'une partie taraudée (8) apte à coopérer avec ladite partie filetée (5), configurés pour assembler au moins deux pièces (10, 11) par serrage desdites deux pièces (10, 11) entre ladite vis (2) et ledit écrou (3), lesdites au moins deux pièces (10, 11) étant munies d'un perçage (12) agencé pour laisser passer ladite partie filetée (5), caractérisé en ce qu'il comprend un cône de pénétration (6), solidaire soit de la vis (2), soit de l'écrou (3), ledit cône de pénétration (6) étant muni d'au moins deux dents (7). 2. Boulon (1) selon la revendication précédente dans lequel ledit cône de pénétration (6) présente un angle compris entre 2 et 5°. 3. Boulon (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un cône d'introduction est disposé en extrémité du cône de pénétration (6), de sorte à faciliter l'introduction de la vis (2) ou de l'écrou (3). 4. Boulon (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit cône de pénétration (6) est disposé sur la vis (2), entre la tête de vis (4) et la partie filetée (5). 5. Boulon (1) selon la revendication précédente, dans lequel l'écrou (3) présente une réserve de longueur (9). 6. Boulon (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit cône de pénétration (6) est disposé sur l'écrou (3). 7. Assemblage comportant des pièces (10, 11) à assembler et un boulon (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le diamètre de sertissage du cône de pénétration (6), défini comme son diamètre maximal, est supérieur au diamètre du perçage (12), d'une valeur comprise entre 4 et 6% du diamètre nominal de la vis (2). 8. Procédé d'assemblage d'au moins deux pièces (10, 11) d'une structure par un boulon (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - réalisation d'un perçage (12) circulaire dans lesdites pièces (10, 11),- insertion de la vis (2) dans le perçage (12) d'un côté des pièces (10, 11) en commençant par la partie filetée (5), puis s'il est présent le cône d'introduction, suivi par le cône de pénétration (6) dans la mesure où il s'engage sans forcer dans le perçage (12), - engagement de l'écrou (3) sur la vis (2) de l'autre côté des pièces (10, 11), et vissage jusqu'à ce que l'écrou (3) s'applique sur les pièces (10, 11), - application d'un couple de serrage prédéterminé en poursuivant le vissage de l'écrou (3), de sorte à produire la pénétration du cône de pénétration (6) dans la matière entourant le perçage (12) d'au moins une des pièces (10, 11), avec creusement d'un sillon par chaque dent, la matière chassée se réfugiant dans les espaces situés entre les dents (7), jusqu'au complet serrage du boulon (1). 9. Procédé d'assemblage d'au moins deux pièces (10, 11) d'une structure par un boulon (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - réalisation d'un perçage (12) circulaire dans lesdites pièces (10, 11), insertion de l'écrou (3) dans le perçage (12) d'un côté des pièces (10, 11) en commençant par le cône d'introduction s'il est présent, suivi par le cône de pénétration (6) dans la mesure où il s'engage sans forcer dans le perçage (12), - engagement de la vis (2) dans l'écrou (3), en venant de l'autre côté des pièces (10, 11), et vissage jusqu'à ce que la tête de vis (4) s'applique sur les pièces (10, 11), application d'un couple de serrage prédéterminé sur la vis (2) en poursuivant le vissage de la vis (2), de sorte à produire la pénétration du cône de pénétration (6) dans la matière entourant le perçage (12) d'au moins une pièce (10, 11), avec creusement d'un sillon par chaque dent, la matière chassée se réfugiant dans les espaces situés entre les dents (7), jusqu'au complet serrage du boulon (1).