FR3079891A1 - Vis autotaraudeuse a beton - Google Patents

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Abstract

Vis autotaraudeuse (110) à béton, comportant une tige (112) filetée dont une extrémité est libre et une extrémité opposée est reliée à une tête (114) d'entraînement en rotation de la vis autour de son axe (A) au moyen d'un outil approprié, la tige filetée comportant une âme (116) de diamètre D1 et au moins un filet (118) qui s'étend en hélice autour de l'âme et a un diamètre externe D2, le rapport D2/D1 est inférieur à 1,5, ledit au moins un filet ayant en section, dans un plan passant par ledit axe, une forme générale triangulaire ou trapézoïdale comportant : - une pointe (120) libre radialement externe par rapport audit axe (A), - une base (122) radialement interne située au niveau de ladite âme, - un premier côté formé par un flanc latéral (124) du filet situé du côté de ladite extrémité libre, qui est sensiblement plat et qui forme un angle a compris entre 0 et 10° avec un plan perpendiculaire audit axe, et - un second côté formé par un flanc latéral (126) du filet situé du côté de ladite tête, qui est incurvé concave de rayon R égal à K.(D2-D1)/2 avec K compris entre 1 et 1,5.

Description

VIS AUTOTARAUDEUSE A BETON
DOMAINE TECHNIQUE
L’invention concerne une vis autotaraudeuse à béton.
ETAT DE L’ART
Une vis autotaraudeuse à béton est un élément de fixation qui est vissé dans un trou prépercé dans du béton. Le trou est percé à un diamètre prédéterminé et la vis est configurée pour former un taraudage dans la paroi périphérique du trou à mesure de son vissage.
L’état de la technique propose de nombreuses configurations possibles pour une telle vis. La Déposante considère toutefois que les vis connues ne sont pas entièrement satisfaisantes. Certaines sont performantes mais très complexes et donc coûteuses à réaliser. D’autres sont plus simples et économiques mais présentent de plus faibles performances.
La Déposante a ainsi mis au point une vis qui est relativement simple de conception et donc relativement économique, et qui présente de très bonnes performances de fixation dans un béton, y compris un béton armé.
EXPOSE DE L’INVENTION
L’invention propose ainsi une vis autotaraudeuse à béton, comportant une tige filetée dont une extrémité est libre et une extrémité opposée est reliée à une tête d’entraînement en rotation de la vis autour de son axe au moyen d’un outil approprié, la tige filetée comportant une âme de diamètre D1 et au moins un filet qui s’étend en hélice autour de l’âme et a un diamètre externe D2, ledit au moins un filet ayant en section, dans un plan passant par ledit axe, une forme générale triangulaire ou trapézoïdale comportant :
- une pointe libre radialement externe par rapport audit axe,
- une base radialement interne située au niveau de ladite âme,
- un premier côté formé par un flanc latéral du filet situé du côté de ladite extrémité libre, qui est sensiblement plat et qui forme un angle oc avec un plan perpendiculaire audit axe, et
- un second côté formé par un flanc latéral du filet situé du côté de ladite tête, est incurvé concave de rayon R, caractérisée en ce que :
- le rapport D2/D1 est inférieur à 1,5,
- ledit angle oc est compris entre 0 et 10°, et
- ledit rayon R est égal à K.(D2-D1)/2 avec K compris entre 1 et 1,5.
Le filet a ainsi une forme asymétrique avec des paramètres D2/D1, oc et R qui sont optimisés pour conférer de bonnes performances à la vis. Les avantages de cette vis sont nombreux et sont notamment :
• une meilleure orientation des contraintes dans le béton ; dans la recherche de performance à la résistance à la traction de la vis, l'inclinaison du filet permet d’avoir des contraintes radiales plutôt qu’axiales d’où une meilleure tenue dans le béton, • une harmonisation de la pose de la vis en fonction des bétons rencontrés et de l’usure des forets utilisés ; la dissymétrie du filet, par rapport au filet droit symétrique équivalent, permet d’avoir moins d’acier à déplacer lors du roulage (facilité de production) et permet de diminuer l’interférence avec le béton ; cette différence est d’autant plus importante dans le cas d’un trou percé avec un foret usé dont le diamètre externe serait inférieur à D2, • une optimisation de la section résistante de la vis (déterminée par le diamètre D1) pour diminuer les risques de rupture à la pose dans le béton ; la dissymétrie du filet permet de réduire la quantité de matière à déplacer (et facilite le roulage en production) et permet d’augmenter le diamètre en fond de filet D1).
La vis selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- lesdits flancs latéraux définissent entre eux, au sommet de ladite pointe, un angle β qui est inférieur à 60°,
- ledit angle β est supérieur à 45°,
- ledit angle oc est compris entre 4 et 8°, et est de préférence de 6°,
- ledit angle β est supérieur à Q.cc, avec Q un coefficient supérieur à 2,
- ledit rapport D2/D1 est compris entre 1,3 et 1,4,
- la vis comprend un unique filet,
- le filet présente un pas P compris entre 0,9.D1 et 1,1.D1, et de préférence entre 0,95.D1 et 1,05.D1,
- le filet a un même profil sur sensiblement toute sa longueur et est dépourvu de dents d’attaque à son extrémité située du côté de ladite extrémité libre,
- la vis comprend au moins une entaille longitudinale qui s’étend à travers ledit au moins un filet et dans ladite âme, depuis ladite extrémité libre,
- ladite au moins une entaille a une longueur supérieure à 2.D1,
- ladite au moins une entaille a en section, dans un plan perpendiculaire audit axe, une forme générale de dièdre,
- ledit dièdre a un angle γ compris entre 60 et 120°, de préférence entre 80 et 100°, et plus préférentiellement de l’ordre de 90°,
- ledit dièdre comprend une première paroi s’étendant sensiblement dans un plan longitudinal médian de ladite vis,
- ledit dièdre comprend une seconde paroi dont une première portion plane est sensiblement parallèle audit axe et s’étend depuis ladite extrémité libre, et dont une seconde portion incurvée concave s’étend entre la première portion et la périphérie externe de la tige filetée,
- ladite seconde portion a un rayon F compris entre 3.D1 et 6.D1, et de préférence entre 4.D1 et 5.D1, et
- la vis comprend une unique entaille.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- les figures 1 à 3 représentent une vis autotaraudeuse à béton selon la technique antérieure, les figures 2 et 3 étant des vues de détail à plus grande échelle,
- la figure 4 est une vue schématique en perspective d’une vis autotaraudeuse selon l’invention,
- les figures 5 et 6 sont des vues schématiques de côté de la vis de la figure 4,
- la figure 7 est une vue schématique de dessus de la vis de la figure 4,
- la figure 8 est une vue schématique de dessous de la vis de la figure 4,
- la figure 9 est une vue à plus grande échelle du détail entouré de la figure 6, et
- les figures 10 et 11 sont des vues de détail du filet de la vis de la figure 9.
DESCRIPTION DETAILLEE
Les figures 1 à 3 représentent une vis autotaraudeuse 10 à béton selon la technique antérieure.
La vis 10 est conçue pour être vissée dans un trou prépercé dans du béton. La vis 10 comprend essentiellement deux parties, à savoir une tige 12 filetée et une tête 14 d’entraînement en rotation de la vis autour de son axe A.
La tige 12 comporte une âme 16 de diamètre D1 et un filet 18 qui s’étend en hélice autour de l’âme 16 et a un diamètre externe D2. Le filet a en section, dans un plan passant par l’axe A, une forme générale triangulaire dont la pointe forme un angle β (figure 2). Le filet 18 comprend un flanc 18a situé du côté de l’extrémité libre de la tige 12, qui forme un angle oc avec le plan précité (figure 2). Le flanc opposé 18b du filet 18 présente un rayon de courbure R (figure 3).
Dans le cas illustré qui correspond à l’art antérieur, le rapport D2/D1 est supérieur ou égal à 1,5, l’angle oc est supérieur à 10°, et l’angle β est supérieur ou égal à 60°. Le rayon R est égal à K.(D2-D1)/2 avec K de l’ordre de 2.
Les figures 4 à 8 représentent une vis autotaraudeuse 110 à béton selon l’invention.
La vis 110 est conçue pour être vissée dans un trou prépercé dans du béton. La vis 110 comprend une tige 112 filetée dont une extrémité est libre et une extrémité opposée est reliée à une tête 114 d’entraînement en rotation de la vis autour de son axe longitudinal A au moyen d’un outil approprié. Cette tête a ici une forme générale polygonale par exemple du type SW10 bien que cela ne soit pas limitatif.
La tige 112 comporte une âme 116 de diamètre D1 et au moins un filet 118 qui s’étend en hélice autour de l’âme 116 et a un diamètre externe D2. Le filet a en section, dans un plan passant par l’axe A, une forme générale triangulaire ou trapézoïdale (figure 9).
Cette forme triangulaire ou trapézoïdale comporte :
- une pointe 120 libre radialement externe par rapport à l’axe A et formant un angle β,
- une base 122 radialement interne située au niveau de l’âme 116,
- un premier côté formé par un flanc latéral 124 du filet situé du côté de l’extrémité libre, qui est sensiblement plat, et forme un angle oc avec un plan perpendiculaire à l’axe A, et
- un second côté formé par un flanc latéral 126 du filet situé du côté de la tête, qui est incurvé concave de rayon R.
Selon l’invention,
- le rapport D2/D1 est inférieur à 1,5 ; et de préférence compris entre 1,3 et 1,4 ;
- l’angle oc est compris entre 0 et 10° ; il est de préférence compris entre 4 et 8°, et plus préférentiellement de 6° ; et
- le rayon R est égal à K.(D2-D1)/2 avec K compris entre 1 et 1,5.
Par ailleurs, la vis 110 selon l’invention comprend un ou plusieurs des paramètres optimisés suivants :
- l’angle β est mesuré entre les flancs latéraux, au sommet de la pointe (c’està-dire à l’extrémité libre radialement externe de la pointe), et est inférieur à 60° ; il est dé préférence supérieur à 45°,
- le filet présente un pas P compris entre 0,9.D1 et 1,1.D1, et de préférence entre 0,95.D1 et 1,05.D1,
- la pointe 120 présente une épaisseur e comprise entre 0,1 et 0,3mm, et par exemple de l’ordre de 0,2mm.
La vis 110 comprend de préférence un unique filet 118, ce qui simplifie sa conception. Le filet peut avoir un même profil sur sensiblement toute sa longueur et est dépourvu de dents d’attaque à son extrémité située du côté de l’extrémité libre. La vis est dans ce cas relativement simple à réaliser, par exemple par frappe et roulage, qui sont des techniques bien connues de l’homme du métier.
La vis 110 comprend ainsi un filet 118 asymétrique. Un filet symétrique avec angle au sommet β engendre forcément des contraintes plus axiales que celles engendrées par le filet asymétrique avec le même angle β. On peut caractériser l’angle (β - oc) qui oriente de façon plus ou moins radiales les contraintes.
Le rayon R du filet asymétrique par rapport au filet droit équivalent avec le même angle β permet de diminuer l’interférence avec le béton, qui est schématiquement représenté par l’aire hachurée à la figure 10.Les traits T1, T2 à la figure 11 montrent les diamètres de forets respectivement usé, c’est-àdire de diamètre réduit, et neuf, c’est-à-dire de diamètre maximum. Comme évoqué dans ce qui précède, la dissymétrie du filet, par rapport au filet droit symétrique équivalent, permet de diminuer l’interférence avec le béton ; cette différence est d’autant plus importante dans le cas d’un trou percé avec un foret usé dont le diamètre externe serait inférieur à D2.
La vis peut comprendre entre outre un col cylindrique 127 de liaison de la tige filetée 112 à la tête 114. Le diamètre D’ de ce col est de préférence inférieur au diamètre du trou dans lequel doit être vissée la vis 110. La longueur du col dépend notamment de la longueur totale de la vis. D’ est supérieur à D1 et peut être inférieur à D2. Ce col correspond en général au diamètre de la tige cylindrique de l’ébauche obtenue après la frappe et avant le roulage.
L’extrémité libre de la tige filetée 112 peut être conformée en tronc de cône et comprendre une face d’extrémité perpendiculaire à l’axe A dont le diamètre est compris entre 0,75.D1 et 0,9.D1. Ce tronc de cône a une longueur comprise entre 0,2.D1 et 0,3.D1.
La vis 110 peut en outre comprendre au moins une entaille longitudinale 128, de préférence unique, qui s’étend à travers le filet 118 et dans l’âme 116, depuis l’extrémité libre de la tige filetée. Cette entaille 128 est particulièrement utile pour le cas où le béton dans lequel serait vissée la vis serait armé et comprendrait des fers. L’entaille 128 faciliterait alors l’attaque de ces fers. L’entaille 128 est par exemple réalisée par usinage, après l’opération de roulage.
Cette entaille peut comprendre un(e) ou plusieurs des caractéristiques et/ou paramètres optimisés suivants :
- l’entaille 128 a une longueur supérieure à 2.D1,
- l’entaille 128 a en section, dans un plan perpendiculaire à l’axe A, une forme générale de dièdre 130 (figure 8),
- le dièdre 130 a un angle γ compris entre 60 et 120°, de préférence entre 80 et 100°, et plus préférentiellement de l’ordre de 90°,
- le dièdre 130 comprend une première paroi 130a s’étendant sensiblement dans un plan longitudinal médian de ladite vis,
- le dièdre 130 comprend une seconde paroi 130b dont une première portion 130ba plane est sensiblement parallèle à l’axe A et s’étend depuis l’extrémité libre de la tige filetée, et une seconde portion 130bb est incurvée concave et s’étend entre la première portion et la périphérie externe de la tige filetée,
- la première portion a une longueur L1 comprise entre 2.D1 et 2,5.D1,
- la seconde portion a un rayon F compris entre 3.D1 et 6.D1, et de préférence entre 4.D1 et 5.D1,
- l’entaille 128 est située à une distance radiale L2 de l’axe 1, qui est comprise entre 0,3.D1 et 0,5.D1.
De façon connue, le diamètre de perçage du trou dans le béton dépend du diamètre de la vis. Dans le cas particulier où la vis 110 serait de « diamètre 6 >>, les diamètres D1 et D2 pourraient être respectivement de l’ordre de 5,7mm et 7,74mm. Le pas P pourrait être de 5,6mm. La tige 112 aurait une longueur comprise entre 35 et 55mm.
La vis 110 est par exemple en acier trempé.

Claims (16)

1. Vis autotaraudeuse (110) à béton, comportant une tige (112) filetée dont une extrémité est libre et une extrémité opposée est reliée à une tête (114) d’entraînement en rotation de la vis autour de son axe (A) au moyen d’un outil approprié, la tige filetée comportant une âme (116) de diamètre D1 et au moins un filet (118) qui s’étend en hélice autour de l’âme et a un diamètre externe D2, ledit au moins un filet ayant en section, dans un plan passant par ledit axe, une forme générale triangulaire ou trapézoïdale comportant :
- une pointe (120) libre radialement externe par rapport audit axe (A),
- une base (122) radialement interne située au niveau de ladite âme,
- un premier côté formé par un flanc latéral (124) du filet situé du côté de ladite extrémité libre, qui est sensiblement plat et qui forme un angle oc avec un plan perpendiculaire audit axe, et
- un second côté formé par un flanc latéral (126) du filet situé du côté de ladite tête, qui est incurvé concave de rayon R, caractérisée en ce que :
- le rapport D2/D1 est inférieur à 1,5,
- ledit angle oc est compris entre 0 et 10°, et
- ledit rayon R est égal à K.(D2-D1)/2 avec K compris entre 1 et 1,5.
2. Vis (110) selon la revendication 1, dans laquelle lesdits flancs latéraux (124, 126) définissent entre eux, au sommet de ladite pointe (120), un angle β qui est inférieur à 60°.
3. Vis (110) selon la revendication précédente, dans laquelle ledit angle β est supérieur à 45°
4. Vis (110) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle ledit angle oc est compris entre 4 et 8°, et est de préférence de 6°.
5. Vis (110) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle ledit rapport D2/D1 est compris entre 1,3 et 1,4.
6. Vis (110) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle elle comprend un unique filet.
7. Vis (110) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le filet présente un pas P compris entre 0,9.D1 et 1,1.D1, et de préférence entre 0,95.D1 et 1,05.D1.
8. Vis (110) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le filet a un même profil sur sensiblement toute sa longueur et est dépourvu de dents d’attaque à son extrémité située du côté de ladite extrémité libre.
9. Vis (110) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle elle comprend au moins une entaille longitudinale (128) qui s’étend à travers ledit au moins un filet et dans ladite âme, depuis ladite extrémité libre.
10. Vis selon la revendication précédente, dans laquelle ladite au moins une entaille (128) a une longueur supérieure à 2.D1.
11. Vis selon la revendication 9 ou 10, dans laquelle ladite au moins une entaille (128) a en section, dans un plan perpendiculaire audit axe (1), une forme générale de dièdre (130).
12. Vis (110) selon la revendication précédente, dans laquelle ledit dièdre (130) a un angle γ compris entre 60 et 120°, de préférence entre 80 et 100°, et plus préférentiellement de l’ordre de 90°.
13. Vis (110) selon la revendication 11 ou 12, dans laquelle ledit dièdre (130) comprend une première paroi (130a) s’étendant sensiblement dans un plan longitudinal médian de ladite vis.
14. Vis (110) selon l’une des revendications 11 à 13, dans laquelle ledit dièdre comprend une seconde paroi (130b) dont une première portion (130ba) plane est sensiblement parallèle audit axe (A) et s’étend depuis ladite extrémité libre, et dont une seconde portion (130bb) incurvée concave s’étend entre la première portion et la périphérie externe de la tige filetée.
15. Vis (110) selon la revendication précédente, dans laquelle ladite seconde portion (130bb) a un rayon F compris entre 3.D1 et 6.D1, et de préférence entre 4.D1 et 5.D1.
16. Vis (110) selon l’une des revendications 9 à 15, dans laquelle elle comprend une unique entaille (128).
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