FR2711194A1 - Self-locking screw for joining miniature mechanical parts - Google Patents
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Abstract
Description
VIS AUTOFREINSE DE LIAISON DE PIECES DE MICRONBCANIQUB
La présente invention est relative a une vis autofreinée de liaison de pièces de micromécanique, par exemple utilisée pour le montage de maillons de bracelet de bijouterie ou d'horlogerie, ou pour la liaison entre les serre-cercles fermant les cercles porteurs de verres d'une paire de lunettes, ou pour la réunion des charnons d'une charnière de lunettes.SELF-BRAKING SCREW FOR CONNECTING MICRONBCANIQUB PARTS
The present invention relates to a self-locking screw for connecting micromechanical parts, for example used for mounting bracelet links in jewelry or timepieces, or for the connection between the hoop rings closing the circles carrying glasses of a pair of glasses, or for the meeting of the hinges of a hinge of glasses.
I1 est connu de prévoir des moyens pour éviter que les pièces assemblées par vissage ne puissent se desserrer. I1 is known to provide means to prevent the parts assembled by screwing can not loosen.
Par exemple, la vis décrite dans le document
CH 601 684 comprend un évidement annulaire présentant une surface outil venant en butée contre une portion de la pièce taraudée lors du déplacement axial produit par le serrage de la vis. Cette portion étant déformable, elle est repoussée dans l'évidement annulaire par la surface outil lors du serrage ultime de la vis.For example, the screw described in the document
CH 601 684 comprises an annular recess having a tool surface which abuts against a portion of the threaded part during the axial displacement produced by the tightening of the screw. This portion being deformable, it is pushed into the annular recess by the tool surface during the final tightening of the screw.
Toutefois, l'usinage d'un évidement annulaire dans une vis de petit diamètre augmente notablement son coût de réalisation, et surtout, affaiblit sensiblement la charge maximum supportable en serrage. However, the machining of an annular recess in a small diameter screw significantly increases its production cost, and above all, significantly weakens the maximum load that can be supported in tightening.
Dans le document EP 0 393 244, il est prévu d'usiner un siège conique dans la pièce prévue pour recevoir la tête de la vis, qui est elle même conique. Le cône du siège étant supérieur de 1 & 3 degrés par rapport au cône de la tête, celle-ci vient se coincer dans le siège lors du serrage final. Toutefois, outre le fait que la réalisation d'un siège conique selon un angle très précis s'avère également onéreux, il convient de noter que l'effet de blocage disparaît dès la moindre rotation en sens inverse de la vis, ce qui ne manque pas de se produire tôt ou tard notamment dans une charnière de lunettes dans laquelle les charnons sont régulièrement manoeuvrés l'un par rapport b l'autre. In document EP 0 393 244, provision is made for machining a conical seat in the part intended to receive the head of the screw, which is itself conical. The cone of the seat being 1 & 3 degrees higher than the cone of the head, the latter is wedged in the seat during final tightening. However, in addition to the fact that making a conical seat at a very precise angle is also expensive, it should be noted that the locking effect disappears at the slightest rotation in the opposite direction of the screw, which is not lacking not to occur sooner or later in particular in a hinge of glasses in which the knuckles are regularly maneuvered with respect to each other.
Pour compenser les défauts mentionnés précédemment, il est proposé, dans le document EP 0 542 157 de garnir la partie inférieure de la tête de la vis d'un anneau en matière synthétique présentant une moitié supérieure cylindrique et une moitié inférieure conique. To compensate for the aforementioned defects, it is proposed, in document EP 0 542 157, to line the lower part of the head of the screw with a ring of synthetic material having a cylindrical upper half and a conical lower half.
Toutefois, cet anneau doit être soit rapporté, soit injecté lors d'une opération de reprise, ce qui augmente son coût.However, this ring must be either added or injected during a recovery operation, which increases its cost.
Surtout, les qualités de serrage et la fiabilité dans le temps dépendent, dans une trop large mesure, de la qualité du matériau synthétique finalement installé.Above all, the tightening qualities and reliability over time depend, to a too large extent, on the quality of the synthetic material ultimately installed.
Le but de la présente invention est une vis de liaison de pièces d'utilisation dans le domaine de la micromécanique dont l'autofreinage soit efficace pour l'empêcher de se desserrer intempestivement, même si utilisée pour assembler des pièces mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre, notamment des charnons de charnières de lunettes. De plus, il est désirable que le mode de freinage autorise un desserrage partiel de la vis lors de l'ajustement du jeu, donc de la mobilité, entre les pièces assemblées. The object of the present invention is a screw for connecting parts for use in the field of micromechanics, the self-braking of which is effective in preventing it from loosening untimely, even if used to assemble parts which move in rotation one with respect to each other, in particular hinges for spectacle hinges. In addition, it is desirable that the braking mode allows a partial loosening of the screw during the adjustment of the clearance, therefore of the mobility, between the assembled parts.
Enfin, une telle vis doit rester peu coûteuse, et conserver de bonnes caractéristiques de tenue mécanique, même dans des dimensions compatibles avec des pièces de micromécanique.Finally, such a screw must remain inexpensive, and maintain good mechanical properties, even in dimensions compatible with micromechanical parts.
Ces buts sont réalisés par une vis dont au moins l'une des extrémités du filetage s'estompe progressivement, et dont les longueurs de la portée cylindrique puis du filetage sont telles que cette extrémité progressive de filetage réagisse en compression radiale élastique, voire plastique, avec une partie de la pièce taraudée. These goals are achieved by a screw in which at least one of the ends of the thread gradually fades, and whose lengths of the cylindrical seat then of the thread are such that this progressive end of the thread reacts in elastic radial compression, even plastic, with part of the threaded part.
Selon un premier mode de réalisation, la longueur de la portée cylindrique de la vis est supérieure a l'épaisseur de la ou des pièces assemblées par-dessus la pièce taraudée, et la fin du filetage du côté de la portée cylindrique s'estompe progressivement. De préférence, la longueur de la portée cylindrique est supérieure a l'épaisseur des pièces assemblées par-dessus la pièce taraudée d'une valeur au moins correspondante b un demi pas de filet du filetage, notamment d'une valeur comprise entre un demi et quatre fois le pas. According to a first embodiment, the length of the cylindrical seat of the screw is greater than the thickness of the part or parts assembled over the threaded part, and the end of the threading on the side of the cylindrical seat gradually fades . Preferably, the length of the cylindrical seat is greater than the thickness of the parts assembled over the threaded part by a value at least corresponding to a half pitch of thread of the thread, in particular of a value between half and four times the step.
Ainsi, lorsque l'on force la rotation de la vis dans une pièce de micromécanique au moment où la portée cylindrique atteind l'entrée du taraudage, il se crée, au niveau de l'extrémité progressive du pas de filet de la vis et de ce départ du taraudage, une déformation élastique des filets, voire plastique selon la profondeur des filets et les caractéristiques des matériaux en présence. Thus, when one forces the rotation of the screw in a micromechanical part at the moment when the cylindrical bearing reaches the entry of the tapping, it is created, at the level of the progressive end of the thread pitch of the screw and of this start of the tapping, an elastic deformation of the threads, or even plastic depending on the depth of the threads and the characteristics of the materials present.
Selon un second mode de réalisation, la longueur totale de la vis est supérieure a la somme, d'une part, de l'épaisseur de la ou des pièces assemblées par-dessus la pièce taraudée et, d'autre part, de la profondeur du taraudage qui est lui-même inférieur å la longueur du trou traversant dans l'épaisseur de la pièce taraudée, le début du filetage å l'extrémité de la vis s'amorçant progressivement. According to a second embodiment, the total length of the screw is greater than the sum, on the one hand, of the thickness of the part or parts assembled over the threaded part and, on the other hand, of the depth tapping which is itself less than the length of the through hole in the thickness of the tapped part, the start of the threading at the end of the screw gradually starting.
De préférence, la longueur totale de la vis est supérieure a la somme de l'épaisseur des pièces assemblées par-dessus la pièce taraudée et de la profondeur du taraudage d'une valeur au moins correspondante å un demi pas de filet du filetage, notamment d'une valeur comprise entre un demi et quatre fois le pas.Preferably, the total length of the screw is greater than the sum of the thickness of the parts assembled over the tapped part and the depth of the tapping by a value at least corresponding to a half pitch of thread of the thread, in particular between half and four times the step.
Ainsi, lorsque l'on force la rotation de la vis dans une pièce de micromécanique au moment où le début du filetage atteind la fin du taraudage, il se crée, au niveau du départ progressif du pas de filet de la vis et du début du trou borgne rémanent, une déformation élastique de la paroi du trou et/ou des filets, déformation éventuellement plastique selon la profondeur des filets et les caractéristiques des matériaux en présence. Thus, when one forces the rotation of the screw in a micromechanical part at the moment when the beginning of the thread reaches the end of the tapping, it is created, at the level of the progressive departure of the thread pitch of the screw and the beginning of the residual blind hole, elastic deformation of the wall of the hole and / or of the threads, possibly plastic deformation depending on the depth of the threads and the characteristics of the materials present.
Lorsque la vis a été tournée en force jusqu'a ce que sa tête entre en contact avec la première pièce
Le couple nécessaire pour déformer le taraudage de la pièce en un collet de serrage dépend de la dureté de la pièce, mais aussi du diamètre de la vis, de la longueur et de la profondeur de son pas de filetage. Par exemple, pour une vis en acier inox, présentant un diamètre de l'ordre du 1,4 millimètres, inséré dans une pièce en maillechort, le pas de filetage est, de préférence, de l'ordre de 0,3 millimètre et la profondeur du pas est de 0,15 å 0,35 millimètre.When the screw has been turned by force until its head comes into contact with the first part
The torque required to deform the part tapping into a clamp depends on the hardness of the part, but also on the diameter of the screw, the length and the depth of its thread pitch. For example, for a stainless steel screw, having a diameter of the order of 1.4 millimeters, inserted in a piece of nickel silver, the thread pitch is preferably of the order of 0.3 millimeter and the step depth is 0.15 to 0.35 millimeter.
L'invention sera mieux comprise a l'étude de modes de réalisation pris & titre nullement limitatif et décrit par les figures suivantes - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un premier mode d'utilisation d'une vis selon l'invention réunissant deux pièces, - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un second mode de réalisation d'une vis selon l'invention réunissant deux pièces, - la figure 3 est une vue en coupe d'une vis selon la figure 1 appliquée å une charnière de lunettes, et - la figure 4 est une vue en coupe d'une vis selon la figure 2 appliquée å une charnière de lunettes. The invention will be better understood from the study of embodiments taken on a nonlimiting basis and described by the following figures - FIG. 1 is a schematic perspective view of a first mode of use of a screw according to the invention uniting two parts, - Figure 2 is a schematic perspective view of a second embodiment of a screw according to the invention uniting two parts, - Figure 3 is a sectional view of a screw according to the figure 1 applied to a hinge of glasses, and - Figure 4 is a sectional view of a screw according to Figure 2 applied to a hinge of glasses.
Sur la figure 1 est illustrée une vis 30 reliant une pièce supérieure 10 a une pièce inférieure 20, cette pièce inférieure présentant un taraudage 22 dans lequel est engagé le filetage 36 de la vis. La vis 30 présente une portée cylindrique lisse 34 entre sa tête 32 et son filetage 36 qui, si nécessaire, peut constituer un axe de rotation pour la première pièce 10 par rapport & la seconde pièce 20. In Figure 1 is illustrated a screw 30 connecting an upper part 10 to a lower part 20, this lower part having a thread 22 in which is engaged the thread 36 of the screw. The screw 30 has a smooth cylindrical surface 34 between its head 32 and its thread 36 which, if necessary, can constitute an axis of rotation for the first part 10 relative to the second part 20.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la vis 30 est choisie de telle sorte que longueur "1" de sa portée 34 dépasse l'épaisseur "h" de la pièce (ou des pièces) tenues entre la tête 32 et la pièce taraudée 20. De plus, il est important que la taille de son filetage 36 s'effectue de telle sorte que l'outil pénètre ou se retire progressivement au niveau de la portée cylindrique 34 de telle sorte å ce que l'extrémité 37 de ce filetage se présente comme une rampe. According to a first embodiment of the invention, the screw 30 is chosen such that the length "1" of its reach 34 exceeds the thickness "h" of the part (or parts) held between the head 32 and the threaded part 20. In addition, it is important that the size of its thread 36 is carried out in such a way that the tool gradually penetrates or withdraws at the level of the cylindrical seat 34 so that the end 37 of this thread looks like a ramp.
Alors, si on poursuit le vissage d'une telle vis lorsque l'extrémité de la portée 34 atteind le premier filet du taraudage 22, la rampe 37 interagit avec ce premier filet, et il se crée une déformation locale engendrant des contraintes de pression radiale. Then, if the screwing of such a screw is continued when the end of the seat 34 reaches the first thread of the tapping 22, the ramp 37 interacts with this first thread, and a local deformation is created, generating radial pressure stresses. .
Si la dureté de la pièce est supérieure a celle de la vis, le premier filet du taraudage taille de nouveaux filets dans la portée 34 qui réagit par des contraintes de pression orientée vers l'extérieur. Dans ce cas, la pièce taraudée reste intacte, mais la vis peut être affaiblie au point de se rompre immédiatement ou ultérieurement. If the hardness of the part is greater than that of the screw, the first thread of the thread cuts new threads in the seat 34 which reacts by pressure constraints oriented towards the outside. In this case, the threaded part remains intact, but the screw can be weakened to the point of breaking immediately or later.
A l'inverse, si la dureté de la vis est supérieure å celle de la pièce, les premiers filets 40 du taraudage sont écrasés en un partie également cylindrique, mais en réagissant par la formation de zones annulaire 42 de compression orientée vers l'intérieur. Conversely, if the hardness of the screw is greater than that of the part, the first threads 40 of the thread are crushed in a part also cylindrical, but by reacting by the formation of annular zones 42 of compression oriented inwards .
Ceci est notamment le cas si la vis est réalisée en acier, de préférence en acier inox, présentant une dureté vicker de l'ordre de 220, alors que la pièce taraudée 20 est réalisée en laiton ne présentant qu'une dureté vicker de 80, ou en titane de dureté vicker de 120, ou même en maillechort de dureté vicker de l'ordre de 160. This is particularly the case if the screw is made of steel, preferably stainless steel, having a vicker hardness of the order of 220, while the threaded piece 20 is made of brass having only a vicker hardness of 80, or in titanium with a vicker hardness of 120, or even in nickel silver with a vicker hardness of around 160.
Si la vis et la pièce taraudée sont réalisées dans un même matériau, on peut considérer que la déformation se répartie pour moitié entre les deux pièces, ce qui peut être utile si on désire conserver quelque peu les filets dans la pièce taraudée sans trop affaiblir la vis, afin de permettre un nombre limité de démontages. If the screw and the threaded piece are made of the same material, it can be considered that the deformation is distributed for half between the two pieces, which can be useful if you want to keep the threads somewhat in the threaded piece without weakening the screws, to allow a limited number of disassembly.
Si on souhaite que le serrage s'effectue sur tout le pourtour de la vis, il convient de prévoir une longueur Zl" de la portée 34 supérieure & l'épaisseur "h" de la pièce 10 d'au moins la valeur du pas de filetage 36. De plus, la force résultante d'autofreinage est directement proportionnelle au nombre de filets impliqués. Ainsi, dans le cas d'une association de matériau de dureté importante, tel que l'acier inox et le maillechort, un serrage suffisant peut être atteind avec un enfoncement de 0,2 b 0,3 millimètre, soit un tour de vis. Par contre, si l'un des matériaux présente une dureté plus faible, tel que l'association de l'acier inox et de laiton, un serrage suffisant nécessite un enfoncement de l'ordre de 0,4 å 0,6 millimètre, soit entre deux et trois tours de vis. En fait, il est souhaitable d'augmenter un peu plus ce dépassement pour laisser une latitude de desserrage pour d'éventuels réglages. If it is desired that the tightening takes place around the entire periphery of the screw, it is necessary to provide a length Zl "of the greater span 34 & the thickness" h "of the piece 10 of at least the value of the pitch of thread 36. In addition, the resulting self-braking force is directly proportional to the number of threads involved, so in the case of a combination of material of high hardness, such as stainless steel and nickel silver, sufficient tightening can be reached with a recess of 0.2 or 0.3 millimeters, ie a turn of the screw. On the other hand, if one of the materials has a lower hardness, such as the combination of stainless steel and brass, sufficient tightening requires a drive of the order of 0.4 to 0.6 millimeter, or between two and three turns of the screw. In fact, it is desirable to increase this excess a little more to allow room for loosening for any adjustments.
Sur la figure 2 est illustré un second mode de réalisation dans lequel les parties similaires sont désignées par des références identiques. Plus particulièrement, l'orifice traversant 28 percé initialement dans la pièce 20 n'est ici taraudé que sur une profondeur "p" inférieure å l'épaisseur totale de la pièce, laissant donc une partie inférieure étroite. Par ailleurs, la vis 30 est sélectionnée de telle sorte que sa longueur totale mesurée å partir de la tête, donc la longueur de la portée cylindrique 34 et du filetage 36, soit supérieure å la somme de l'épaisseur "h2" de la première pièce 10 et de la profondeur "p" du taraudage partiel 23 dans la pièce 20. In Figure 2 is illustrated a second embodiment in which the similar parts are designated by identical references. More particularly, the through orifice 28 initially drilled in the part 20 is here only tapped to a depth "p" less than the total thickness of the part, thus leaving a narrow lower part. Furthermore, the screw 30 is selected so that its total length, measured from the head, therefore the length of the cylindrical seat 34 and the thread 36, is greater than the sum of the thickness "h2" of the first part 10 and the depth "p" of the partial thread 23 in the part 20.
Alors, si on poursuit le vissage d'une telle vis lorsque l'extrémité du filetage 36 atteind la fin du taraudage partiel 23, le départ progressif 38 du filetage mord dans le début de la partie rémanente de l'orifice 28, et il se crée, å ce niveau, une déformation locale engendrant des contraintes de pression radiale. Then, if one continues to screw such a screw when the end of the thread 36 reaches the end of the partial tapping 23, the progressive start 38 of the thread bites into the beginning of the remanent part of the orifice 28, and it creates, at this level, a local deformation generating stresses of radial pressure.
Si la dureté de la pièce 20 est supérieure a celle de la vis, les premiers filets se transforment en une zone sensiblement cylindrique de compression orientée vers l'extérieur. A l'inverse, si la dureté de la vis est supérieure d celle de la pièce, les filets de la vis poursuivent le taraudage 23 en créant des zones de contraintes 44 orientées vers l'intérieur. If the hardness of the part 20 is greater than that of the screw, the first threads transform into a substantially cylindrical compression zone oriented towards the outside. Conversely, if the hardness of the screw is greater than that of the part, the threads of the screw continue the tapping 23 by creating stress zones 44 oriented inwards.
Sur la figure 3 est illustrée une application du premier mode de réalisation de l'invention pour une charnière de lunettes dans laquelle la longueur "l" de la portée 34 correspond å l'épaisseur de la branche supérieure 11 du charnon femelle, plus l'épaisseur du charnon mâle 12 "hl", plus, selon l'invention, une partie de l'épaisseur de la branche inférieure 20 du charnon femelle taraudée. In FIG. 3 is illustrated an application of the first embodiment of the invention for a spectacle hinge in which the length "l" of the span 34 corresponds to the thickness of the upper branch 11 of the female knuckle, plus the thickness of the male knuckle 12 "hl", plus, according to the invention, part of the thickness of the lower branch 20 of the female thread knuckle.
Comme on peut aisément le comprendre, le couple minimum nécessaire à appliquer å la vis pour former une zone de serrage 42 selon l'invention est d'autant moindre que le pas du filetage 36 est petit, et que la profondeur du filetage est également petit, au risque que ce filetage n'est plus de prise. En fait, après de nombreux essais en atelier, il s'est avéré que, pour une vis en acier inox de diamètre de l'ordre de 1,4 millimètres inséré dans une charnière de lunettes en maillechort telle qu'illustrée sur la figure 2, un juste équilibre entre une bonne tenue de la vis et un couple de vissage supportable par la tête 32, implique que le pas de vis soit de l'ordre de 0,3 millimètre pour une profondeur de 0,2 & 0,3 millimètre. Dans le cas d'une vis en acier inox insérée dans un charnon en laiton, on peut envisager un pas de vis un peu plus important, la profondeur étant simultanément augmentée. As can easily be understood, the minimum torque necessary to apply to the screw to form a tightening zone 42 according to the invention is all the less the smaller the thread pitch 36, and the smaller the depth of the thread , at the risk that this thread is no longer taken. In fact, after numerous tests in the workshop, it turned out that, for a stainless steel screw with a diameter of the order of 1.4 millimeters inserted in a hinge of nickel silver glasses as illustrated in FIG. 2 , a fair balance between good holding of the screw and a torque that can be supported by the head 32, implies that the screw pitch is of the order of 0.3 millimeters for a depth of 0.2 & 0.3 millimeters . In the case of a stainless steel screw inserted in a brass knuckle, a slightly larger screw pitch can be envisaged, the depth being simultaneously increased.
Le diamètre de la tête 32 est de l'ordre de 2 millimètres, cette tête avec son encoche pouvant être redimensionnée jusqu' & 2,5 voire 3 millimètres pour supporter un meilleur couple de formation de la zone de serrage par déformation. The diameter of the head 32 is of the order of 2 millimeters, this head with its notch being able to be resized up to 2.5 or even 3 millimeters to support a better formation torque of the clamping zone by deformation.
La figure 3 illustre une application å la lunetterie du second mode de réalisation de l'invention dans laquelle le filetage 36 s'est ménagé une zone de serrage 44 dans la partie inférieure non taraudée de la branche 20. La longueur "h2 n des pièces présentes au-dessus de la branche partiellement taraudée 20 est diminuée pour tenir compte de la présence d'un siège 15 de tête de vis 32, le point de départ pour le calcul de cette longueur étant alors le fond 16 de ce siège. FIG. 3 illustrates an application to the eyewear of the second embodiment of the invention in which the thread 36 has formed a clamping zone 44 in the non-tapped lower part of the branch 20. The length "h2 n of the parts present above the partially threaded branch 20 is reduced to take into account the presence of a seat 15 of the screw head 32, the starting point for the calculation of this length then being the bottom 16 of this seat.
De nombreuses améliorations peuvent être apportées & cette vis autofreinée dans le cadre de l'invention. Many improvements can be made to this self-locking screw in the context of the invention.
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FR (1) | FR2711194A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998026325A1 (en) * | 1996-12-09 | 1998-06-18 | Francis Miserez | Hinge device |
CN102163777A (en) * | 2010-11-22 | 2011-08-24 | 苏州华旃航天电器有限公司 | Lock bolt of O-shaped seal ring of connector |
-
1993
- 1993-10-13 FR FR9312394A patent/FR2711194A1/en active Pending
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