FR2556058A1 - Screw with a short thread and a "star"-shaped impression on the thread side, and method for manufacturing it - Google Patents
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Abstract
Description
VIS A FILETAGE COURT ET EMPREINTE "ETOILE" COTE FILETAGE
L'invention se rapporte à une vis à filetage court et empreinte étoile coté filetage et en particulier une vis dans laquelle l'empreinte est ménagée à l'extrémité de la partie filetée, à l'opposé de la tête. L'invention se rapporte également à un procédé de fabrication d'une telle vis.SCREW WITH SHORT THREAD AND "STAR" FOOTPRINT SIDE OF THREAD
The invention relates to a screw with a short thread and star imprint on the thread side and in particular a screw in which the imprint is made at the end of the threaded part, opposite the head. The invention also relates to a method of manufacturing such a screw.
Brièvement, ce type de vis comprend une tête raccordée à un fût cylindrique, le fût cylindrique étant prolongé par une partie filetée sur laquelle est engagé un écrou.Briefly, this type of screw comprises a head connected to a cylindrical barrel, the cylindrical barrel being extended by a threaded part on which is engaged a nut.
Dans 1PS techniques de pointe, comme l'aéronautique ou l'astronautique, on réalise de nombreux assemblages à l'aide de telles vis pour lesquelles on exige de hautes performances pour un poids aussi faible que possible.In 1PS advanced techniques, such as aeronautics or astronautics, many assemblies are made using such screws for which high performance is required for a weight as low as possible.
Pour diminuer le poids tout en conservant les performances d'assemblage,on cherche par conséquent, à réaliser des vis de dimensions de plus en plus petites et en métaux ou alliages spéciaux, comme par exemple, le titane
Si les dimensions de la tête et du fût cylindrique - et par conséquent, le poids correspondant - sont souvent imposées par la configuration des éléments à assembler, les dimensions de la partie filetée et de l'écrou - et leur poids - peuvent faire l'objet de perfectionnements. In order to reduce the weight while retaining the assembly performance, it is therefore sought to produce screws of increasingly smaller dimensions and in special metals or alloys, such as, for example, titanium
If the dimensions of the head and the cylindrical barrel - and therefore the corresponding weight - are often imposed by the configuration of the elements to be assembled, the dimensions of the threaded part and the nut - and their weight - can make the subject of improvements.
On remarquera que la longueur de la partie filetée, prise dans le sens de l'axe de la vis est la somme de trois longueurs axiales élémentaires a) La longueur axiale "utile", composée par les filets par lesquels l'écrou est en prise sur le filetage. Pour un assemblage et des performances donnés cette longueur est fixe.It will be noted that the length of the threaded part, taken in the direction of the axis of the screw is the sum of three elementary axial lengths a) The "useful" axial length, composed by the threads by which the nut is engaged on the thread. For a given assembly and performance, this length is fixed.
b) Une longueur axiale de filets imparfaits au raccordement entre la partie filetée et le fût cylindrique.b) An axial length of imperfect threads at the connection between the threaded part and the cylindrical barrel.
c) Une autre longueur axiale de filets "imparfaits" à l'extrémité opposée du filetage, due à la présence d'un chanfrein.c) Another axial length of "imperfect" threads at the opposite end of the thread, due to the presence of a chamfer.
Il y a lieu, enfin, de tenir compte dans le calcul de la longueur "utile", de l'absence de matière dans l'axe de la vis sur toute la profondeur de l'empreinte creuse.Finally, in calculating the "useful" length, account should be taken of the absence of material in the axis of the screw over the entire depth of the hollow impression.
Le but essentiel de la présente invention est donc de diminuer le poids d'une vis de ce type en diminuant la longueur totale de la partie filetée de la vis, ainsi que , le cas échéant, la hauteur de l'écrou correspondant, tout en conservant les performances d'assemblage requises, c'est-à-dire en conservant la même longueur utile de filetage. Ce but est atteint grâce aux caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison : - Selon une première caractéristique, l'empreinte creuse est constituée par un évidement axial de forme générale cylindrique à -base circulaire et présentant, à sa périphérie, plusieurs cannelures.De préférence, les cannelures sont au nombre de six et chacune d'entre elles forme une surface pseudo-cylindrique d'axe parallèle à l'axe de la vis à base circulaire, et de diamètre très faible en comparaison au diamètre de l'évidement axial.The essential object of the present invention is therefore to reduce the weight of a screw of this type by reducing the total length of the threaded part of the screw, as well as, if necessary, the height of the corresponding nut, while retaining the required assembly performance, that is to say retaining the same useful thread length. This object is achieved thanks to the following characteristics, taken individually or in combination: - According to a first characteristic, the hollow impression is formed by an axial recess of generally cylindrical shape with circular base and having, at its periphery, several grooves. preferably, there are six grooves and each of them forms a pseudo-cylindrical surface with an axis parallel to the axis of the circular base screw, and of very small diameter compared to the diameter of the axial recess. .
On remarquera qu'une telle empreinte peut être qualifie d' empreinte "étoile inversée,
par similitude avec les empreintes "étoile" à plusieurs
lobes concaves reliés entre eux par des surfaces convexes;
elle présente le même avantage d'une bonne coopération entre l'outil de serrage et la vis, à la manière dtun
engrenage, ce qui permet de réduire la profondeur de 1 t empreinte. It will be noted that such an imprint can be qualified as an "inverted star imprint,
by similarity with multiple star prints
concave lobes connected together by convex surfaces;
it has the same advantage of good cooperation between the tightening tool and the screw, in the same way as
gear, which reduces the depth of 1 t footprint.
De plus, si l'on remarque que l'empreinte creuse est réalisée après l'opération de filetage de la vis, pour des raisons
qui seront explicitées plus loin, et en deux phases succes
sives : - une première phase par laquelle on perce l'évidement cylindrique axial, - puis une seconde phase par laquelle on réalise les cannelures par brochage, on constate que la forme particulière de l'empreinte de
l'invention permet de réaliser le brochage dans des conditions optimales puisque la quantité de matière qui est enlevée durant cette opération est très faible.In addition, if we notice that the hollow impression is made after the screw threading operation, for reasons
which will be explained later, and in two successful phases
sives: - a first phase by which the axial cylindrical recess is drilled, - then a second phase by which the splines are made by broaching, it is found that the particular shape of the impression of
the invention makes it possible to carry out broaching under optimal conditions since the quantity of material which is removed during this operation is very small.
Selon une deuxième caractéristique, la vis est dépourvue de chanfrein - et donc de filets imparfaits - à son extrémité libre. De la sorte, les filets sont tous parfaits
zusqu'å l'extrémité libre de la vis.According to a second characteristic, the screw is devoid of chamfer - and therefore of imperfect threads - at its free end. In this way, the fillets are all perfect
zuntil the free end of the screw.
Enfin, selon une troisième caractéristique, on choisit
un angle de raccorderent, entre le fût cylindrique et ls partie filetée, supérieur à 45 , de préférence cor pris entre 550 et 750. De la sorte, on réduit de manière importante
la longueur axiale de filets imparfaits dans la zone
de raccordement par rapport aux techniques classiques où
l'angle de raccordement est au maximum de 300. Il est
alors possible de réduire également la hauteur de ltécrou
puisque le chambrage, c'est-à-dire la partie non filetée
de l'écrou qui correspond aux filets imparfaits de la vis,
pourra être moins profond.Finally, according to a third characteristic, we choose
a connection angle between the cylindrical barrel and the threaded part, greater than 45, preferably between 550 and 750. In this way, it significantly reduces
the axial length of imperfect threads in the area
of connection compared to conventional techniques where
the connection angle is a maximum of 300. It is
then possible to also reduce the height of the nut
since the recess, that is to say the unthreaded part
of the nut which corresponds to the imperfect threads of the screw,
may be shallower.
D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront
clairement à la lecture de la description qui va suivre
en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - La figure 1 est une vue latérale d'une vis conforme à
l'invention,
- La figure 2 est une vue agrandie de l'extrémité opposée
à la tête de la vis de la figure 1,
- La figure 3 est une vue en coupe axiale partielle agrandie
illustrant le détail du raccordement entre le fût et la
partie filetée de la vis,
- La figure 4 est une vue en coupe axiale d'une vis selon l'invention et d'un écrou monté sur la vis,
- Les figures Sa et 5b sont deux vues en coupe axiale,
juxtaposées, permettant de comparer respectivement une vis
de l'art antérieur et une vis selon l'invention.Other aspects and advantages of the invention will become apparent
clearly on reading the description which follows
with reference to the accompanying drawings, in which - Figure 1 is a side view of a screw according to
the invention,
- Figure 2 is an enlarged view of the opposite end
at the head of the screw of FIG. 1,
- Figure 3 is an enlarged partial axial section view
illustrating the detail of the connection between the barrel and the
threaded part of the screw,
FIG. 4 is a view in axial section of a screw according to the invention and of a nut mounted on the screw,
- Figures Sa and 5b are two views in axial section,
juxtaposed, allowing to compare respectively a screw
of the prior art and a screw according to the invention.
La vis 10, représentée à la figure 1 est composée princi
palement d'une tête 12, d'un fût cylindrique 14 et d'une
partie filetée 16, disposés successivement le long d'un
axe XX. La tête 12 et le fût 14 sont raccordés par un
collet 18, qui est plan dans l'exemple représenté, mais qui peut être également un collet conique, selon les applications envisagées.The screw 10, shown in Figure 1 is mainly composed
leveling of a head 12, a cylindrical barrel 14 and a
threaded part 16, arranged successively along a
axis XX. The head 12 and the barrel 14 are connected by a
collar 18, which is flat in the example shown, but which can also be a conical collar, depending on the applications envisaged.
A l'extrémité de la partie filetée 16, située à l'opposé du fut cylindrique 14, la vis est pourvue d'une empreinte creuse 20, dont la forme sera décrite en détail ci-après, et qui a pour fonction de recevoir l'extrémité d'un outil de forme coopérante, en vue du serrage de la vis.At the end of the threaded part 16, located opposite the cylindrical barrel 14, the screw is provided with a hollow imprint 20, the shape of which will be described in detail below, and which has the function of receiving the end of a cooperating tool for tightening the screw.
Si l'on se reporte à la figure 2, qui est une vue agrandie de l'extrémité de la vis 10, prise dans le sens de la flèche Il de la figure 1, l'empreinte 20 est constituée par un évidement axial 22 de forme générale cylindrique à base circulaire et présentant à sa périphérie plusieurs cannelures 24, vers l'extérieur, au nombre de six l'exemple représente.If reference is made to FIG. 2, which is an enlarged view of the end of the screw 10, taken in the direction of the arrow II in FIG. 1, the imprint 20 is formed by an axial recess 22 of general cylindrical shape with circular base and having at its periphery several grooves 24, outwards, six in number the example shows.
De préférence, chaque cannelure forme une portion de surface pseudo-cylindrique d'axe parallèle à l'axe de la vis, à base pseudo-circulaireet d'un diamètre très faible en comparaison au diamètre de l'évidement axial 22, représentant par exemple 1/10e du diamètre de ce dernier.Preferably, each groove forms a portion of pseudo-cylindrical surface with an axis parallel to the axis of the screw, with a pseudo-circular base and of a very small diameter compared to the diameter of the axial recess 22, representing for example 1 / 10th of the diameter of the latter.
A titre d'exemple préférentiel, on se référera expressément à la forme d'empreinte illustrée à la figure 2. As a preferred example, reference will be made expressly to the form of imprint illustrated in FIG. 2.
Pour bien comprendre l'avantage essentiel d'une telle forme d'empreinte, il y a lieu de se rappeler que, dans le processus de fabrication de la vis, l'opération de filetage de la vis doit impérativement être menée sur une section de matériau plein, et que les opérations de réalisation de l'empreinte 20, doivent etre menées ultérieurement. En effet, si l'enpreinte était réalisée avant les opérations de filetage il se produirait des déformations et/ou des micro-fissures dans la couronne de matière située autour de l'empreinte, ce qui rendrait la vis inutilisable.Dans ces circonstances, l'empreinte ne peut pas etre obtenue par les techniques usuelles de matriçage, et, selon l'invention elle est réalisée en deux phases successives - une première phase par laquelle on perce l'évidement axial 20, - puis une seconde phase, par laquelle on réalise les cannelures 24 par brochage.To understand the essential advantage of such a form of impression, it should be remembered that, in the process of manufacturing the screw, the threading operation of the screw must imperatively be carried out on a section of solid material, and that the operations for producing the imprint 20 must be carried out subsequently. Indeed, if the impression was made before the threading operations there would be deformations and / or micro-cracks in the crown of material located around the impression, which would make the screw unusable. 'imprint cannot be obtained by the usual stamping techniques, and, according to the invention, it is carried out in two successive phases - a first phase by which the axial recess 20 is drilled, - then a second phase, by which makes the grooves 24 by pinout.
On constate que, grâce à la forme pseudo-cylindrique des cannelures et à leur petite dimension, le brochage s'effectue dans des conditions optimales puisque la quantité de matière enlevée lors du brochage est très faible, notamment lorsqu'on effectue la comparaison par rapport aux normes d'empreintes connues de l'art antérieur, hexagonales notamment.It can be seen that, thanks to the pseudo-cylindrical shape of the grooves and their small size, the broaching is carried out under optimal conditions since the amount of material removed during the broaching is very low, in particular when the comparison is made with respect to fingerprint standards known from the prior art, especially hexagonal.
On remarque également que lors du brochage,les copeaux de matière correspondant aux cannelures 24 sont repoussés au fond de l'évidement axial 20. Grâce à l'invention, la quantité de matière représentée par les cannelures 24 est très faible et les copeaux tassés au fond de l'évidement axial ne représentent qu'une faible épaisseur.It is also noted that during broaching, the chips of material corresponding to the grooves 24 are pushed back to the bottom of the axial recess 20. Thanks to the invention, the amount of material represented by the grooves 24 is very low and the chips packed in bottom of the axial recess represent only a small thickness.
Enfin, les efforts radiaux exercés par l'outil de brochage sur la couronne de matière entourant l'évidement axial 22 sont suffisamment faibles pour éviter l'apparition de déformations et/ou de fissures dans le matériau.Finally, the radial forces exerted by the broaching tool on the crown of material surrounding the axial recess 22 are low enough to avoid the appearance of deformations and / or cracks in the material.
Grâce à une telle forme d'empreinte, on pourra prévoir des empreintes de profondeur plus faible que dans les techniques antérieuresvpour un même couple de serrage, ce qui permet de réduire la longueur de la partie filetée 16 de la vis, et, par conséquent, de son poids.Thanks to such a form of imprint, it will be possible to provide imprints with a smaller depth than in the prior techniques for the same tightening torque, which makes it possible to reduce the length of the threaded part 16 of the screw, and, consequently, of its weight.
La figure 3 est une vue en coupe longitudinale agrandie de la partie de la vis située à la jonction entre le fut cylindrique 14 et la partie filetée 16. Selon l'invention, il est prévu que l'angle nominal de raccordement oR soit supérieur à 45 , de préférence compris entre 55 et 750, plus préférentiellement voisin de 600. Grâce à une telle disposition, la longueur axiale 1 des filets imparfaits au niveau du raccordement concerne environ la moitié d'un pas , ce qui est notablement inférieur aux vis réalisées conformément aux techniques habituelles, dans lesquelles l'angle eR est au maximum de 300 et où la longueur "l" concerne environ un pas et demi.FIG. 3 is an enlarged longitudinal section view of the part of the screw situated at the junction between the cylindrical barrel 14 and the threaded part 16. According to the invention, it is provided that the nominal connection angle oR is greater than 45, preferably between 55 and 750, more preferably close to 600. Thanks to such an arrangement, the axial length 1 of the imperfect threads at the connection concerns around half a pitch, which is significantly less than the screws produced according to the usual techniques, in which the angle eR is at most 300 and where the length "l" relates to approximately one and a half steps.
Comme illustré sur la coupe représentée à la figure 4, cette diminution de la longueur des filets imparfaits au niveau du raccordement entre le fût cylindrique 14 et la partie filetée 16 permet de diminuer également la hauteur de l'écrou 26, qui est monté sur la partie filetée. En effet, pour tenir compte de la présence de ces filets imparfaits, il y a lieu de prévoir dans l'écrou un "chambrage" 28, c'est-à-dire une partie noh taraudée, dont la profondeur pourra être plus faible par suite de la diminution de la longueur des filets imparfaits au niveau du raccordement avec le fût cylindrique 14.As illustrated in the section shown in FIG. 4, this reduction in the length of the imperfect threads at the connection between the cylindrical barrel 14 and the threaded part 16 also makes it possible to reduce the height of the nut 26, which is mounted on the threaded part. Indeed, to take into account the presence of these imperfect threads, it is necessary to provide in the nut a "recess" 28, that is to say a tapped noh part, the depth of which may be less by following the reduction in the length of the imperfect threads at the connection with the cylindrical barrel 14.
Comme représenté à cette même figure 14, l'extrémité opposée de la partie filetée 16 est dépourvue de chanfrein, de telle sorte que les filets sont parfaits jusqu'à l'extrémité de la vis, et peuvent être, au moins dans une certaine mesure, comptabilisés dans la longueur "utile" des filets en prise avec l'écrou 26. As shown in this same figure 14, the opposite end of the threaded portion 16 is devoid of chamfer, so that the threads are perfect up to the end of the screw, and can be, at least to some extent , counted in the "useful" length of the threads engaged with the nut 26.
Cette diminution de la longueur des filets imparfaits au niveau du raccordement entre le fût cylindrique et la partie filetée 16, et cette suppression des filets imparfaits à l'extrêm-té de la partie filetée 16, permettent pour une même longueur de filetage en prise, de diminuer de manière appréciable la longueur totale de la partie filetée, et par conséquent, une diminution appréciable du poids de la vis, comme cela est mis en évidence å l'aide des figures Sa et 5b qui sont des coupes axiales juxtaposées de deux demi-vis, la demi-vis représentée à la partie supérieure (figure 5a) étant conforme à l'invention, et la demi-vis représentée à la partie inférieure (figure 5b), étant représentative de l'art antérieur. Pour rendre clairs les avantages obtenus grâce à l'invention, les deux demi-vis ont été représentées en coincidence au niveau de leur longueur utile de filetage "p". Du côté de la tête de vis, le gain de longueur est représenté par la différence a, - a1 entre les longueurs des filets imparfaits dans la zone de raccordement entre la partie filetée 16 et le fut 14. Du coté opposé à la tête, le gain de longueur est représenté en partie par la suppression de la longueur b des filets imparfaits grâce à la suppression du chanfrein qui est habituellement prévu à l'extrémité de la vis, et en partie grâce à la diminution de la profondeur de l'empreinte 20. This reduction in the length of imperfect threads at the connection between the cylindrical barrel and the threaded part 16, and this removal of imperfect threads at the end of the threaded part 16, allow for the same thread length in engagement, to appreciably decrease the total length of the threaded part, and consequently, an appreciable reduction in the weight of the screw, as is shown with the aid of figures Sa and 5b which are axial sections juxtaposed by two half -screw, the half-screw shown in the upper part (Figure 5a) being according to the invention, and the half-screw shown in the lower part (Figure 5b), being representative of the prior art. To make clear the advantages obtained thanks to the invention, the two half-screws have been shown in coincidence at the level of their useful thread length "p". On the side of the screw head, the gain in length is represented by the difference a, - a1 between the lengths of the imperfect threads in the connection zone between the threaded part 16 and the barrel 14. On the side opposite to the head, the gain in length is represented in part by the elimination of the length b of the imperfect threads thanks to the elimination of the chamfer which is usually provided at the end of the screw, and in part thanks to the reduction in the depth of the cavity 20 .
Claims (4)
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|---|---|---|---|
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Publications (1)
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|---|---|
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ID=9294802
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
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| FR (1) | FR2556058A1 (en) |
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