FR2907859A1 - Ensemble a vis a rupture programmee - Google Patents
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Abstract
Ensemble à vis (1) à rupture programmée comportant :- un corps de vis (10) ayant, à une extrémité libre, une portion filetée dont fait saillie une tige centrale, et- une tête (30) conformée de manière à pouvoir coopérer avec un outil d'entrainement en rotation de manière à transmettre un mouvement de rotation à la tige du corps de vis, et partant, à la portion filetée,- au moins une bague (20) destinée à être disposée sur la tige centrale, et propre à assurer une continuité de filetage avec la portion filetée une fois disposée sur la tige,dans lequel le corps de vis présente une zone (14) unique de rupture programmée assurant la jonction de la tige et de la portion filetée, des moyens de blocage en rotation étant prévus sur chaque bague et la portion filetée pour assurer le blocage en rotation de chaque bague (20) par rapport à la portion filetée.
Description
1 La présente invention s'applique au domaine des ensembles à vis
spécialement modifiés en vue de résister à une charge de traction prédéfinie et limitant la charge de traction. La présente invention concerne, plus précisément, un ensemble à vis à rupture programmée.
Dans le domaine technique du serrage par vis en général, il est parfois nécessaire de prévoir des vis à rupture programmée, pour diverses raisons techniques, par exemple pour limiter le couple de serrage de la vis, pour empêcher son démontage, ou encore pour éviter que la tête de vis ne dépasse de la surface de la pièce où elle est implantée, une fois le serrage effectué.
Des vis ayant plusieurs zones de rupture programmée sont parfois utiles, par exemple lorsque l'on souhaite que la vis casse le plus près possible de la surface de la pièce dans laquelle elle est implantée, par rapport à la profondeur de son implantation. Il est également important que le maximum de taraudage disponible sur la pièce soit en contact avec le filetage de la vis, de manière à mieux répartir les efforts de serrage sur le taraudage, et, partant, sur la pièce. De telles vis sont utilisées, par exemple, pour arrimer des conducteurs sur des connecteurs électriques, par exemple des connecteurs électriques de type manchon, destinés à raccorder plusieurs conducteurs entre eux.
Elles sont également utilisées entant que vis de pression pour le maintien de câbles électriques sur des pinces d'ancrage ou de suspension disposées sur des poteaux électriques. On connaît du document EP 0 819 222, des vis ayant plusieurs zones de rupture programmée. Ces zones de rupture programmée sont matérialisées par une pluralité de gorges prévues le long du corps fileté de la vis, et dont la profondeur est décroissante en se dirigeant vers la tête de vis, de manière à ce que le couple nécessaire pour cisailler la vis soit plus important au voisinage de la tête de la vis, qu'au voisinage de son extrémité libre opposée. Ainsi, il existe 2907859 2 un grand nombre d < étages de rupture, de manière à maximiser le nombre de filets engagés dans le taraudage, pour mieux répartir les efforts de serrage. Par ailleurs, ces étages sont mis à profit pour minimiser le dépassement de la vis après installation.
5 Dans la pratique, ce type de vis pose un certain nombre de problèmes : d'une part, ces vis sont fragiles, elles peuvent casser lors du transport, ou lors de manipulations en vue de leur installation, d'autre part, la surface filetée est diminuée dans la mesure où des gorges sont pratiquées dans la portion filetée de la vis. La répartition des efforts s'en trouve dégradée.
10 On connait également, du document EP 1 376 764, des ensembles à vis ayant plusieurs zones de rupture programmée, sans perte de surface filetée. Il s'agit d'un ensemble à vis, comportant un corps de vis ayant à une extrémité libre une portion filetée dont fait saille une tige centrale ayant une pluralité de zones de rupture programmée. A l'extrémité libre de la tige, a été prévue une tête 15 conformée de manière à pouvoir coopérer avec un outil d'entraînement en rotation pour transmettre un mouvement de rotation à la tige du corps de vis et, partant, à la portion filetée. Une pluralité de bagues filetées est disposée autour de la tige centrale. Les bagues sont bloquées en rotation par rapport à la tige grâce à sa forme non circulaire et à la forme complémentaire des bagues. Les 20 bagues sont filetées dans la continuité de la portion filetée du corps de vis, et d'une épaisseur telle que les zones de contact entre deux bagues consécutives correspondent à une zone de rupture se trouvant à la même hauteur sur la tige. Un problème majeur de ces deux types d'ensembles à vis à rupture programmée réside dans le fait que les zones de rupture doivent être conçues de 25 manière à ce que le couple nécessaire pour cisailler la vis soit plus important au voisinage de la tête de la vis, qu'au voisinage de son extrémité libre opposée. En d'autres termes, les vis doivent être dimensionnées de manière à casser plus facilement lorsqu'elles ont une profondeur d'implantation faible qu'une profondeur d'implantation élevée.
30 Dans la pratique, ceci se traduit par le fait que, si on désire serrer un élément de faibles dimensions, il sera nécessaire de visser la vis plus profondément que pour un élément de fortes dimensions. Par conséquent, dans le cadre des deux documents présentés supra, ceci se traduit par un serrage plus fort des éléments de faible taille que des éléments de forte taille.
2907859 3 Ainsi, par exemple dans le domaine du serrage des câbles électriques dans un connecteur, pour répondre aux normes électriques et mécaniques, les couples de serrage de ces vis seront forcément surdimensionnés sur certaines sections, car le couple de serrage pour le câble de la plus grosse section 5 admissible pour un connecteur donné sera le couple de rupture le plus faible de toute la vis. Les couples de serrage pour des câbles de section plus faible seront donc forcément plus élevés, de part la conception de ces vis. Dans ces conditions, le couple de serrage est parfois tellement élevé pour les câbles de faible section, qu'il arrive que l'on sectionne un câble de petit 10 diamètre dans un connecteur avant la rupture de la vis. Un autre problème commun à ces deux solutions techniques réside dans le fait que, lorsque les zones de rupture sont rapprochées, le concepteur doit prévoir des zones de rupture de faible épaisseur, et donc avec un rayon de courbure faible au voisinage du diamètre le plus faible de la gorge formant zone 15 de rupture. Dans la pratique, il a été constaté que des rayons de courbure faibles au niveau des zones de rupture étaient lieu de concentrations de contraintes importantes, ce qui résultait en une rupture moins stable. Ces zones de rupture ont donc un large intervalle de tolérance du couple de rupture. Pour l'utilisateur, 20 ceci se traduit par une différence de couples de rupture entre deux vis identiques pour une application identique. La présente invention vise à pallier ces inconvénients. Elle propose à cet effet un ensemble à vis à rupture programmée comportant : - un corps de vis ayant, à une extrémité libre, une portion filetée dont 25 fait saillie une tige centrale, et - une tête conformée de manière à pouvoir coopérer avec un outil d'entrainement en rotation de manière à transmettre un mouvement de rotation à la tige du corps de vis, et partant, à la portion filetée, - au moins une bague destinée à être disposée sur la tige centrale, et 30 propre à assurer une continuité de filetage avec la portion filetée une fois disposée sur la tige, dans lequel, le corps de vis présente une zone unique de rupture programmée assurant la jonction de la tige et de la portion filetée, des moyens de blocage en rotation étant prévus sur chaque bague et la portion 2907859 4 filetée pour assurer le blocage en rotation de chaque bague par rapport à la portion filetée du corps de vis. Ainsi, selon la présente invention, la rupture se fait toujours au niveau d'une zone de rupture unique, et donc à un même couple prédéfini quelque soit 5 la profondeur d'implantation de l'ensemble à vis. Dans la pratique, par exemple dans le cadre d'un connecteur électrique, des câbles de faible section seront donc serrés avec le même couple que des câbles de forte section. On notera par ailleurs, que les bagues permettent d'exploiter 10 pleinement le taraudage dans lequel l'ensemble est vissé, et ainsi de mieux répartir les efforts de serrage, tout en limitant le dépassement de l'ensemble à vis après rupture. Avantageusement, on notera que la gorge de la zone de rupture n'occasionne pas de perte de surface filetée. Par ailleurs, on remarquera que le 15 concepteur n'est pas limité géométriquement pour dimensionner la zone de rupture, et peut notamment prévoir un rayon de courbure relativement élevé pour le fond de la gorge formant zone de rupture. Ainsi, comme évoqué supra, la plage de tolérance du couple de serrage à la rupture s'en trouve améliorée. Par ailleurs, on notera qu'il est pratiquement impossible de casser la 20 vis lors de son transport ou lors de manipulations pour son installation, dans la mesure ou la zone de rupture programmée est protégée par la bague immédiatement voisine de la portion filetée du corps de vis. Selon des caractéristiques avantageuses de l'invention, éventuellement combinées : 25 - les moyens de blocage en rotation sont des formes complémentaires de type ergot et lamage, prévues au niveau des tranches pour assurer le blocage en rotation relatif de chaque bague par rapport à la portion filetée du corps de vis, - les moyens de blocage en rotation sont des trous prévus au niveau 30 des tranches de chaque bague et de la portion filetée du corps de vis, coopérant par paires avec au moins un pion de blocage, de manière à assurer le blocage en rotation relatif de chaque bague par rapport à la portion filetée du corps de vis, 2907859 5 -la tête est destinée à être rapportée sur la tige. - la tête est emmanchée à force sur la tige de manière à servir de butée en translation à la, au moins une, bague par rapport à la tige, - la tête est collée, soudée, ou goupillée sur la tige, 5 - l'extrémité libre de la tige est filetée et la tête est un écrou destiné à être vissé sur ladite extrémité libre de la tige, - un épaulement est prévu sur la tige pour limiter le déplacement de la tête lors de sa mise en place, à une position dans laquelle elle contribue à assurer un positionnement sans jeu en translation de la, au moins une, bague 10 par rapport à la portion filetée du corps de vis. -des moyens propres à coopérer avec un outil d'entrainement en rotation sont prévus dans le corps de vis, de manière à permettre un dévissage une fois la rupture atteinte, - la tête est surmoulée sur l'extrémité de la tige une fois la, au moins 15 une, bague disposée sur la tige. L'invention concerne en outre l'utilisation d'un ensemble à vis tel que décrit supra en association avec un connecteur électrique, pour y arrimer des conducteurs électriques, et l'utilisation d'un ensemble à vis tel que décrit supra pour le maintien de câbles électriques sur des pinces d'ancrage ou de 20 suspension. L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'un ensemble à vis tel que décrit supra comportant les étapes consistant à : - fabriquer un corps de vis présentant une portion filetée, une tige, une zone de rupture programmée assurant la jonction de ladite portion filetée et 25 ladite tige, et des moyens de blocage en rotation pour une bague, - fabriquer une bague présentant des moyens de bocage en rotation complémentaires à ceux prévus sur le corps de vis, - usiner un filetage sur la bague, de manière à ce que celui-ci présente une continuité avec le filetage du corps de vis, une fois la bague posée 30 sur la tige, - poser la bague sur la tige, - installer une tête d'entraînement en rotation sur la tige.
2907859 6 Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, donnée à titre illustratif et nullement limitatif, en regard aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue éclatée d'un ensemble à vis selon l'invention, 5 - la figure 2 est vue écorchée de l'ensemble à vis assemblé selon la figure 1, - la figure 3 est une vue écorchée en perspective d'un ensemble à vis selon la figure 2, engagé dans un taraudage d'un manchon, en position d'approche, - la figure 4 est une vue écorchée en perspective du même ensemble 10 en position de rupture à une première implantation, -la figure 5 est une vue écorchée en perspective du même ensemble en position de rupture à une seconde implantation. Comme visible notamment en figures 1 et 2, un ensemble à vis 1 selon l'invention se compose d'un corps de vis 10, d'une bague 20, et d'une tête 15 rapportée 30. Le corps de vis 10 comporte, à une extrémité libre, une portion filetée 11, dont fait saillie une tige 12 centrale, et une zone de rupture programmée 14, assurant la jonction entre la tige 12 et la portion filetée 11. Un épaulement 15 est prévu sur la tige, à proximité de la zone de rupture 14.
20 La bague 20 est destinée à être placée sur la tige 12. Son filetage 21 est prévu pour être continu avec celui de la portion filetée 11, une fois la bague 20 disposée sur la tige 12. La bague présente en outre, sur sa tranche destinée à être en regard avec la portion filetée 11, des ergots 22A et 22B, adaptés, respectivement, à coopérer par interférence de formes avec des lamages 13A et 25 13B complémentaires, prévus dans la portion filetée 11. La tête 30 se présente globalement sous la forme d'un écrou à six pans sans taraudage, prévu pour coopérer avec une clé plate standard pour entrainement en rotation, et pourvu d'une entretoise 31. Dans le présent mode de réalisation, la tête est emmanchée à force sur la tige, par exemple à l'aide 30 d'une presse, selon un ajustement serré, de manière à pouvoir transmettre le couple de rotation depuis l'outil d'entrainement en rotation vers la tige 12 du corps de vis 10, et, partant, à la portion filetée 11. Le positionnement de l'épaulement 15 est déterminé de manière à limiter l'emmanchement de la tête, à une position dans laquelle elle contribue à 2907859 7 assurer un positionnement sans jeu en translation de la bague 12 par rapport à la portion filetée 11 du corps de vis 10. Ainsi, l'ensemble peut être vissé dans un taraudage sans craindre une éventuelle désolidarisation de la bague 12 et de la portion filetée 11, et un éventuel endommagement du taraudage qui pourrait en 5 résulter. En utilisation, comme visible sur la figure 3, l'ensemble à vis 1 est engagé dans un taraudage 41 d'une pièce 40. Ici, la pièce 40 est un connecteur électrique de type manchon. L'ensemble 1 est ensuite vissé à l'aide d'un outil non représenté, qui entraine la tête 30 en rotation, et partant, la tige 12, la portion 10 filetée 11, et la bague 20. Une fois le couple de serrage programmé atteint, la tige 15 se cisaille à la jonction avec la portion filetée 11, au niveau de la zone de rupture programmée 14, comme visible en figures 4 et 5. Se présentent alors les deux cas représentés sur ces figures : 15 - Le filetage 21 de la bague 20 n'était pas encore engagé dans le taraudage 41 de la pièce 40 au moment de la rupture de la zone 14, et la bague 20 peut facilement être retirée par l'installateur (Fig. 4) de manière à réduire l'encombrement à l'extérieur de la pièce 40 ; - Le filetage 21 de la bague 20 était engagé dans le taraudage 41 au 20 moment de la rupture de la zone 14, et la bague 20 reste alors dans le taraudage 41 pour contribuer à la répartition des efforts de serrage sur celui-ci. Dans ce dernier cas, on notera que l'encombrement résultant de l'ensemble à vis à l'extérieur de la pièce 40 est quasi nul, dans la mesure où la zone de rupture 14 se trouve loin de l'extrémité supérieure de la bague 20.
25 Alternativement ou en complément de ce qui précède, la tête est collée, soudée, ou goupillée sur la tige. Dans un mode de réalisation non représenté, les moyens de blocage en rotation sont des trous prévus au niveau des tranches de chaque bague et de la portion filetée du corps de vis, coopérant par paires avec au moins un pion de 30 blocage, de manière à assurer le blocage en rotation relatif de chaque bague par rapport à la portion filetée du corps de vis. Dans un mode de réalisation non représenté, l'extrémité libre de la tige est filetée et la tête est un écrou destiné à être vissé sur ladite extrémité libre de la tige.
2907859 8 Dans un mode de réalisation non représenté, des moyens propres à coopérer avec un outil d'entrainement en rotation sont prévus dans le corps de vis, de manière à permettre un dévissage une fois la rupture atteinte, par exemple, une empreinte hexagonale est prévue dans le corps de la vis pour 5 coopérer avec une clé à six pans. Dans un mode de réalisation non représenté, la tête est surmoulée sur l'extrémité de la tige une fois la bague installée. Dans un mode de réalisation non représenté, la tête est dissociable de la tige et réutilisable une fois la tige cassée.
10 On notera que l'utilisation de vis selon l'invention ne se limite pas au domaine technique de l'ancrage des conducteurs électriques, mais s'applique à tous les domaines du serrage par vis en général, par exemple à la fixation de dispositifs antivol dans des véhicules (mécanismes de blocage de colonne de direction, de levier de vitesses, etc.).
15 Il est à noter que de nombreuses modifications ou variantes de l'exemple d'ensemble à vis selon l'invention, décrit et représenté supra peuvent être aisément réalisées par l'homme de métier sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (13)
1. Ensemble à vis (1) à rupture programmée comportant : - un corps de vis (10) ayant, à une extrémité libre, une portion filetée 5 (11) dont fait saillie une tige centrale (12), et - une tête (30) conformée de manière à pouvoir coopérer avec un outil d'entrainement en rotation de manière à transmettre un mouvement de rotation à la tige du corps de vis, et partant, à la portion filetée, - au moins une bague (20) destinée à être disposée sur la tige 10 centrale (12), et propre à assurer une continuité de filetage avec la portion filetée (11) une fois disposée sur la tige, caractérisé en ce que le corps de vis présente une zone (14) unique de rupture programmée assurant la jonction de la tige (12) et de la portion filetée (11), des moyens (13A, 13B, 22A, 22B) de blocage en rotation étant prévus sur 15 chaque bague et la portion filetée pour assurer le blocage en rotation de chaque bague par rapport à la portion filetée (11) du corps de vis (10).
2. Ensemble à vis selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de blocage en rotation (13A, 13B, 22A, 22B) sont des formes 20 complémentaires de type ergot (22A, 22B) et lamage (13A, 13B), prévues au niveau des tranches pour assurer le blocage en rotation relatif de chaque bague (20) par rapport à la portion filetée (11) du corps de vis (10).
3. Ensemble à vis selon la revendication 1, caractérisé en ce que les 25 moyens de blocage en rotation sont des trous prévus au niveau des tranches de chaque bague (20) et de la portion filetée (11) du corps de vis (10), coopérant par paires avec au moins un pion de blocage, de manière à assurer le blocage en rotation relatif de chaque bague par rapport à la portion filetée du corps de vis. 30
4. Ensemble à vis selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête (30) est destinée à être rapportée sur la tige (12). 2907859 10
5. Ensemble à vis selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tête (30) est emmanchée à force sur la tige (12) de manière à servir de butée en translation à la au moins une bague (20) par rapport à la tige.
6. Ensemble à vis selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la tête (30) est collée, soudée, ou goupillée sur la tige (12).
7. Ensemble à vis selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'extrémité libre de la tige (12) est filetée et la tête (30) est 10 un écrou destiné à être vissé sur ladite extrémité libre de la tige.
8. Ensemble à vis selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que un épaulement (15) est prévu sur la tige (12) pour limiter le déplacement de la tête lors de sa mise en place, à une position dans laquelle elle contribue à 15 assurer un positionnement sans jeu en translation de la, au moins une, bague (20) par rapport à la portion filetée du corps de vis.
9. Ensemble à vis selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tête (30) est surmoulée sur l'extrémité de la tige (12) une 20 fois la, au moins une, bague (20) disposée sur la tige.
10. Ensemble à vis selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens propres à coopérer avec un outil d'entrainement en rotation sont prévus dans le corps de vis (12), de manière à 25 permettre un dévissage une fois la rupture atteinte.
11. Utilisation d'un ensemble à vis (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes en association avec un connecteur électrique (40), pour y arrimer des conducteurs électriques.
12. Utilisation d'un ensemble à vis (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 pour le maintien de câbles électriques sur des pinces d'ancrage ou de suspension. 30 2907859 11
13. Procédé de fabrication d'un ensemble à vis selon l'une des revendications 1 à 10 comportant les étapes consistant à : - fabriquer un corps de vis (10) présentant une portion filetée (11), une tige (12), une zone (14) de rupture programmée assurant la jonction de 5 ladite portion filetée et ladite tige, et des moyens de blocage (13A, 13B) en rotation pour une bague, - fabriquer une bague (20) présentant des moyens de blocage (22A, 22B) en rotation complémentaires à ceux (13A, 13B) prévus sur le corps de vis, - usiner un filetage sur la bague, de manière à ce que celui-ci présente une continuité avec le filetage du corps de vis (10), une fois la bague (20) posée sur la tige (12), - poser la bague (20) sur la tige (12), installer une tête (30) d'entraînement en rotation sur la tige (12).
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