Brevet FR2433126A1 — publié le 19800307

La présente invention concerne d'une part des écrous auto-sertisseurs qui sont mis en place par un poinçon dans un panneau, notamment un panneau en tale, en une seule passe de travail, d'autre part un procédé pour mettre en place ces écrous sans les déformer ou en ne les déformant que peu. Les écrous auto-sertisseurs de ltespèce décrite dans le présent texte doivent généralement subir une déformation de la partie pilote, ou partie d'attSque, du corps écrou, pour être fixés à un panneau. Ces écrous peuvent titre rea- tangalaires et en forme générale de chapeau comprenant une partie d'attaque rectangulaire et des ailes s'étendant la téralement. La partie d'attaque est reçue dans une ouverture de forme correspondante ménagée dans la totale, et est sertie par déformation de la partie d'attaque, généralement aux angles de cette partie, au moyen d'un poinçon profilé. Le panneau de tôle peut être percé avant la mise en place de ces écrous, ou il peut llêtre par la partie d'attaque de ceux-ci. Des exemples de tels écrous sont décrits dans les brevets d'invention US 2 750 660 et 2 799 188 à Netcomb. Des perfectionnements plus récents à ces écrous appelés aussi écrous autoforeurs ou auto-agrafeurs prévoient une contre-dépouille dans les faces latérales de la partie d'attaque, et ces écrous sont mis en place en une seule course de la presse et sans aucune déformation des écrous. La partie d'attaque perce elle-même dans la tôle l'ouvertu- re destinée à la recevoir, et le métal du panneau se trouve déformé et s'engage dans les parties de l'écrou qui sont en contre-dépouille, de sorte que l'écrou se trouve fixé de façon permanente dans l'ouverture qu'il a lui-même créée. Des exemples de tels écrous sont décrits dans les brevets d'invention US 2 707 322 et 3 152 628. Les écrous auto-sertisseurs et foreurs décrits cidessus sont utilisés dans une grande mesure en construction automobile, où ils servent à fixer des éléments de toutes sortes à la tôle dans laquelle ils sont retenus. L'emploi de tels écrous est cependant limité par l'épaisseur de la t81e, parce qulil faut que la partie d'attaque (partie pilote) de l'écrou fasse saillie au-delà de l'ouverture faite dans la tale. Lorsqu'il s'agit de tôles fortes, c'est-i-dire épaisss, on emploie des écrous soudés. Ceux-ci sont toutefois coûteu à installer.Un but de la présente invention est par conséquent de concevoir un écrou auto-sertisseur pouvant entre utilisé sur des tôles fortes sans qu'il faille le déformer sensibloement. écrou auto-sertisseur proposé selon l'invention est conçu en particulier pour Autre fixé dans une ouverture préalablement ménagée dans un panneau en t81e, y compris un panneau dont l'épaisseur st plus grande que la hauteur de la partie d'attaque de écrou. Dans la forme d'exécution préférée de l'écrou selon l'invention, celui-ci a une forme générale rectangulaire comportant une partie d'attaque centraIe en saillie et deux ailes opposées l'une à l'autre et s'étendant latéralement.La partie d'attaque comprend une face supérieure sensiblement plane prolongée latéralement sur deux cotés par des parois latérales inclinées vers l'intérieur, c'est-à-dire par des parois rentrantes (ou : en contre-dépouille) qui se raccordent à des faces de portée prévues sur les dites ailes latérales. La partie d'attaque comporte en outre un alésage taraudé perpendiculaire à la face supérieure de cette partie.Les faces de portée des ailes latéral les s'étendent depuis les faces latérales inclinées vers l'intérieur jusqu'à un bord distant des faces latérales des ailes Pendant la mise en place d'un tel écrou selon l'inventison, la partie d'attaque de celui-ci est reçue dans une ouverture rectangulaire préalablement percée dans le panneau et dont les dimensions épousent étroitement celles de la partie d'attaque de 7'écrou. Puis, à l'aide d'une presse, on repousse l'écrou de faros, que les faces de portée de celuici entrent en contact avec la face du panneau située en regard d'elles et déforment le métal du panneau qui pénetre alors à l'arrière des faces latérales inclinées de la partie d'attaque.Dans la forte d'exécution préférée, ces faces latérales inclinées se raccordent progressivement à la face supérieure de la partie d'attaque et aux faces de portée des ailes, par des surfaces arrondies (portions de cylindre) pour favoriser le fZuags du métal du panneau Oubre, 1e volume des parties des faces de portée qui surplombent les faces supérieures des ailes est de préférence plus grand que les espaces définis au-dessous des faces latérales indLinFes de la partie d'attaque, sans toutefois excéder quatre fois le volume de ces espaces, ceci afin d'assurer le remplissage complet des espaces situés au-dessous de la partie d'attaque et la bonne assise des ailes de l'écrou sur la face du pan veau, Le procédé selon l'invention consiste ainsi à découper par estampage une ouverture rectangulaire dans le panneau en totale, à engager la parte d'attaque rectangulaire en saillie de 3'êcrou dans l'ouverture ainsi estampée, et finalement à appliquer à la presse les faces de portée contre la face du panneau située en regard d'elles, ce qui a pour effet de déformer le métal du panneau et de la faire pénétrer audessous des faces latérales inclinées de la partie d'attaque de l'écrou, comme décrit plus haut.Dans la forme de mise en oeuvre préférée de ce procédé, l'ouverture rectangulaire est formée dans le panneau par estampage opéré sur celle des faces du panneau qui est opposée à celle par laquelle l'écrou sera engagé dans la dite ouverture, ce qui produit à la débouchure du poinçon, côté écrou et tout autour de l'ouverture, une crête de retenue Puis on engage la partie d'attaque de l'écrou dans l'ouverture délit mitée par cette crête, laquelle est alors déformée par les faces de portée et pénètre au-dessous des faces létérales inclinées de la partie d'attaque. Cette mise en place de l'écrou paut tre effectuée au moyen d'un poinçon formant matrice, comportant une nervure annulaire rectangulaire qui entre en contact avec la base de l'écrou, ctest-a-dire avec la face de celui-ci opposée à sa partie d'attaque. Lorsque la pression exercée par la presse dépasse la pression d'installation requise, cette nervure annulaire déforme la base de l'écrou. Du fait que l'écrou est installé à partir d'un c8té du panneau et que le sertissage ne requiert pas que la partie d'attaque de l'écrou subisse une déformation, lteerou auto-sertisseur selon l'invention peut être fixé dans un panneau dont l'épaisseur est plus grande que la hauteur de la partie d'attaque de l'écrou mesurée depuis les ailes jusqu'à la face supérieure de la dite partie.De plus, les ailes peuvent être relativement épaisses, assurant ainsi une plus grande résistance à l'arrachement que les écrous auto-sertisseurs connus Jusqu'àprésent. En outre, l'assemblage écrou-panneau ainsi réalisé est plus solide que les réalisations antérieures analogues mais imposant une déformation de l'écrou. L'ecrou auto-sertisseur et son procédé de pose conformes à l'invention présentent donc de nombraux avantages per rapport à l'état de la technique. L'écrou est relativemont facile à mettre en place car cette opération ne nécessite qu'unie seule course de la presse et aucune matrice pour déformer la partie d'attaque, ou partie pilote, de 1'é- crou. D'autres avantages et particularités intéressantes de l'invention apparaîtront au cours de la description d'exem~ ples d'exécution préférés faite ci-après et en se référant au dessin annexé ;sur ce dernier - la figure 1 est une vue, en perspective par le dessus, d'une forme d'exécution de l'écrou auto- sertisseur selon l'invention, - les figures 2 et 3 sont des vues en coupe trans versale de l'écrou selon la figure 1 en cours d'ins ta'lation dans une tôle épaisse préalablement percée, - la figure 4 est une vue en perspective latérale d'un poinçon-matrice qui peut être utilisé pour r. l'écrou auto-sertisseur selon l'invention, - les figures 5 et 6 illustrent un procédé pour ins taller l'écrou auto-sertisseur selon l'invention dans une tôle moins epaisse, en faisant usage du poinçon-matrice selon la figure 4, et - la figure 7 est une vue en coupe transversale de l'assemblage écrou-tle selon la figure 6, alors que ltécrou n'est pas encore complètement en plaoe da4s ltouverture-ménagée dans la tôle. L'écrou auto-sertisseur 20 représenté à la figure 1 comporte une partie d'attaque 22 de forme rectangulaire et des ailes en saillie latérale 24. I1 doit être entendu que les écrous auto-sertisseurs selon l'invention sont de prsfé- rence en une matière suffisamment résistante pour résister aux chocs et aux vibrations auxquels ils sont soumis en service, en particulier lorsqu'ils soznt utilisés en construction automobile. Dans la forme d'exécution illustrée au dessin, la partie d'attaque comprend une face supérieure 28, un alésage taraudé 30 perpendiculaire à cette face, et deux faces latérales 32 opposées l'une à l'autre et inclinées en contredépouille, c'est-à-dire rentrantes. Les faces latérales 32 de la partie d'attaque de écrou sont inclinées depuis la face supérieure 28, vers l'intérieur et en direction des ailes en saillie latérale c4. Contrairement à ce qui est dessiné, ces faces inclinées 32 pourraient etre espacées de la face supérieure 28.Les deux ailes en saillie latérale 24 comportent chacune une zone de portée 36 ayant une face deportée 38 qui est parallèle dans l'ensemble à la face supérieure 28 de la partie d'attaque et qui est située à une hauteur intermédiaire entre la dite face supérieure 28 et la face supérieure 44 de ces ailes 24. Les faces de portée 38 s'étendent latéralement depuis les faces latérales incli- nées 32 de la partie d'attaque, Jusqu'à un bord perpendiculaire 40 distant des faces latérales 42 des deux ailes 24. Dans la forme d'exécution préférée, les faces latex rales inclinées 92 de la partie d'attaque se raccordent par un arrondi concave ou congé 50 aux faces de portée 38 des deux ailes en saillie latérale 24 et par un arrondi convexe 48 à la face supérieure de la partie d'attaque de l'écrou. De meme, chaque surface de portée 38 peut se raccorder au bord perpendiculaire 40 par un arrondi convexe 52 On voit donc que l'écrou auto-sertisseur conforme à la présente in vention peut être fabriqué par laminage d'un profilé métallique de section circulaire ou rectangulaire obtenu par extrusion. Après lainage, le profilé a la section de l'é- crou ; il est alors coupé à la longueur voulue, ce qui pro duit les faces terminales lisses 54, puis il est poinçonné et taraudé pour former 'alésage taraudé 30. La face de base 56 est de préférence plane pour permettre l'installation de l'écrou comme expliqué ci-après. Pour installer l'écrou auto-sertisseur dont la forme vient d'être décrite, on commence par estamper ou peroer une ouverture rectangulaire 60 dans une tôle 62, comme représenté à la figure 2, où l'on voit que cette ou vert-lre a des dimensions telles que la partie d'attaque reetangulaire 22 de l'écrou est reçue avec serrage dans cette ouverture, jusqu'à ce que les deux faces de portée 38 touchent la face 64 du panneau adjacente à l'ouverture en section. La zone de portée 36 est alors enfoncée à la presse dans le panneau 62, en agissant contre la face in férieure ou base 56 de l'écrou, pour déformer le panneau et l'engager au-dessous des faces inclinées 32 de la partie d'attaque, comme représenté à la figure 3. I1 est préférable que la partie ainsi déformée du panneau remplisse complètement la zone située au-dessous des pareils inclinées de la partie d'attaque. Ainsi, le volume "A' des zones de portée est égal, ou de préférence supérieure au volume des espaces "B" au-dessous des faces inclinées 32 de la partie d'attaque de l'écrou On a également constaté que ce volume Ar. ne doit pas autre plus de quatre fois égal au vo lume "B", a afin d'assurer l'assise correcte des faces supé -. rieures 44 aes ailes latérales 24 sur le panneau 62, comme représenté: à la figure 3, et sans risquer de fracturer 1' écrou. Pour mettre en place l'écrou auto-sertisseur selon l'in- ention et comme représenté à la figure 5, il est fait usage d'un outil spécial 68 combinant les fonctions de poin çon st de matrice. Ce poinçon-matrice combiné 68 comporte une face 70 en forme d'anneau rectangulaire qui, comme on le vit à la figure 4, circonscrit une crsusure 72. Comme représenté à la figure 5, la face annulaire rectangulaire 70 a sensiblement les mimes dimensions que la base 56 de l'écrou à mettre en place, de sorte que le contour de cette face 70 colncide avec celui de la dite base.Aux figures 5 à 7, l'écrou 20 est en cours d'installation sur un panneau 74 qui est relativement mince et comporte une ouverture recta gulaire 76 dont la forme et les dimensions sont calculées pour recevoir sans jeu la partie d'attaque 22 de l'écrou. Sur la figure 5, le panneau 74 a été perce par un poinçon rectangulaire qui a attaqué le panneau par la face 80 de celui-ci opposée à celle par laquelle est présenté l'écrou 20. Ce perçage 76 comporte une débouchure de forme générale conique 78 et une crête annulaire de retenue 81 qui aide & à retenir l'écrou, comme expliqué plus loin. La formation a la forme et aux dimensions voulues de la débouchure 78 et de la crête 81 peut Qtre commandée en jouant sur la vitesse de pénétration du poinçon en fonction de la nature de la man tière constituant le panneau 74. On met en place l'écrou 20 en commençant par placer la partie attaque 22 de celui-ci dans la débouchure de forme générale conique 78 du perçage 76 dans le panneau 74 Jusqu'à ce que la face de portée 38 soit en contact de la arête de retenue 81. Puis, au moyen du poinçon-matrice 68, on enfonce à la presse l'écrou qui déforme alors la dite cr8te et la face 82 du panneau, faisant passer dans l'espace compris au-dessous des faces inclinées 32 la matière dcnt ce panneau est composé. La crête de retenue fournit ainsi un supplément de matière constitutive du panneau audessous-des dites faces 32 de la partie d'attaque de 1'd- crou, ce qui renforce la résistance à 1 t arrachement de llé- crou fixé au panneau. Les figures 5 et 7 illustrent deux assemblages écrou panneau résultant de deux réglages différents de la pression exercée sur le poinçon-matrice 68 installé par exemple dans une presse hydraulique classique permettant le réglage d'une pression maximale prédéterminée. Ainsi, la pression de mise en place de l'écrou peut être réglée sur la presse. Si cette pression est top faible, l'écrou n'est pas corps plètement en contact avec le panneau, comme représenté à la figure 7. Cet état de choses peut entre facilement détecté avec 76crou auto-sertisseur selon l'invention ; il suffit en effet pour cela d'observ les bords latéraux de l'assea- blage de l'écrou dans le panneau, et si l'on s'aperçoit que la face superieure 44 de chacune des deux ailes en saillie latérale 24 n'est pas complètement en contact avec le panneau, il faut augmenter le réglage de la pression maximale sur la presse *. Cependant, dans la plupart des installations il n'est pas possible de régler exactement la pression préférée. Si la pression effective est trop grande, 1' écrou peut se fendre. Aussi est-il habituel de travailler avec une pression un peu faible. Cette difficulté est résolue, dans le procédé préféré de mise en oeuvre selon l'invention, faisant usage de la partie en relief annulaire rectangulaire 70 du poinçpn-matrice combiné 68.Selon ce procédé, la pression maximale est intentionnellement réglée sur une valeur supérieure à la pression minimum requise pour mettre 1' écrou bien en place. La face annulaire rectangulaire 70 du poinçon-matrice emboutit alors le pourtour de l'écrou qui prend ainsi la forme représentée en 84 à la figure 6. Le procédé mise en place de l'écrou auto-sertisseur onsiste donc d'abord à examiner l'assemblage écroupanneau pour déterminer si l'écrou est complètement au contact slu panneau et si le pourtour de sa face'enferieure ou base 56 a été embouti comme illustré en 84 à la figure 6. Si la face supérieure 44 de l'écrou située en regard du panneau ne touche pas celui-ci, comme représenté à la figure 7, on doit augmenter la pression jusqu'à ce que le pourtour de la base 56 de l'écrou soit embouti. On est alors str que 11 écrou est correctement en place dans l'ouverture du panneau. Il est évident à l'homme de l'art que diverses mo i fications peuvent être apportées à l'écrou auto-sertisseur et au procédé conformes à l invention, sans pour cela sortir du cadre défini par les revendications annexées à cette description. Par exemple, un poiçon classique do presse peut être utilisé pour installer l'écrou, et les dimensions de ce dernier peuvent être modifiées comme exposé plus haut. REVENDICATIONS 1. Ecrou auto-sertisseur, notamment destiné à titre retenu dans une ouverture préalablement ménagée dans une tale, remarquable en ce qutil comporte : a) un corps en métal de forme générale rectaqgulaire qui présente une partie pilote ou partie d'attaque (22), centrale et ayant une face supérieure plane (28) st des ailes (24) s'étendant latéralement, opposées l'une à l'autre, et b) une ouverture taraudée (30) qui traverse la partie d'attaque (22) dans une direction générale perpendiculaire à la face supérieure (28) de cette partie qui a une épaisseur supérieure à celle des ailes (24) et fait saillie au-dessus d'elles pour titre reçue dans l'ouverture (60) de mêmes forme et dimensions ménagée dans la tle (62), les faces latérales (32) de cette partie d'attaque étant inclinées et rentrantes à partir de la dite face supérieure (28) et surplombant des faces de postée (38) qui sont situées au-dessus de-la face supérieure es dites ailes (24) et s'étendent latéralement depuis les dites faces latérales rentrantes (32) Jusqu'à un bord (40) distant des faces latérales (42) des dites ailes. 2. Ecrou auto-sertisseur selon la revendication 1, re marquable en ce que le volume (A) défini par la projection des faces de portée (38) au-dessus des ailes (24) est plus grand que le volume (B) des espaces au-dessous des faces in clins (32) de la partie d'attaque (22), de sorte que le métal déplacé par les faces de portée (38) remplit le volume de ces espaces. 3. Ecrou auto-sertis3eur selon la revendication 2, remarquable an ce que le volume (A) défini par la projection des faces de portée (38) au-dessus des ailes (24) est plus petit que le quadruple du volume (B) des espaces au-dessous des faces inclinées (32) de la partie d'attaque (22), afin que les ailes (24) pussent venir toucher la face (64) du panneau de tOle (62), lors de la mise en place de l'écrou, sans risque de rupture de celui-ci. 4. Ecrou auto-sertisseur selon l'une quelconque des re vendications précédentes, remarquable en ce que la partie d' attaque (22) a une hauteur au moins triple de la hauteur des faces de portée (38) au-dessus de la face supérieure (44) des ailes (24). 5. Ecrou auto-sertisseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce que les faces latérales rentrantes (32) se raccordent progressivement.par un arrondi (48) à la face supérieure (28) de la partie d'attaque (22) et pai un congé (50) aux faces de portée (38), pour fa voriser le fluage du métal du panneau (62) au-dessous des dites faces latérales rentrantes (52). 6. Ecrou auto-sertisseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce qu les faces di extrémité (54) du corps de l'écrou sont lisses et perpendiculaires aux faces latérales rentrantes (32). 7. Procédé de fixation d'un écrou auto-sertisseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans un panneau en tale, ce procédé étant remarquable en ce qu'il consiste : a) à estamper une ouverture rectangulaire dans le panneau en tale, b) à engager la partie d'attaque rectangulaire (22) de l'écrou (20) dans cette ouverture dont la longueur et la largeur sont sensiblement égales aux dimensions correspondantes de la dite partie d'attaque (22), et, en meme temps et en poursuivant la même course, c) à repousser.à la presse les faces de portée (38) des ailes (24) de l'écrou contre la face du panneau de t3le située en regard et longeant la dite ouverture, ce qui a pour effet de déformer le métal du panneau et de le faire fluer au-dessous des faces latérales rentrantes (32) de la partie d'attaque (22) de l'écrou, et d) à continuer de repousser les faces de portée (38) dans le métal du panneau jusqu'à ce que les faces supéricures (44) des ailes (24) touchent l dite face du panneau. 8. Procédé de fixation d'un écrou auto-sertisseur selon la revendication 7, remarquable en ce qutil consiste à estam- per la dite ouverture dans le panneau à partir de la face de celui-ci opposée à celle par laquelle sera présentée la partie d'attaque (22) de l'écrou (20), cet estampage produisant à la débouchure de l'ouverture une crête de retenue (81) adjacente à la dite ouverture, à engager la partie d'attaque (22) de l'écrou (20) au-delà de cette crête de retenue, et à déformer cette dernière pour la faire pénétrer au-dessous des faces latérales rentrantes (32) lorsque cette crête est refoulée par les dites faces de portée (38) des ailes (24). 9. Procédé de fixation d'un écrou auto-sertisseur Belon la revendication 7 ou 8, remarquable en ce qu'il consiste à mette l'écrou en place à l'aide d'un poinçon formant matrice (68) comportant une nervure annulaire rectangulaire (70) qui entre en contact avec la face de base (56) de l'écrou opposée à la partie d'attaque (22) de celui-ci, et à repousser à la presse les faces de portée (78) dans le panneau, cette nervure (70) déformant alors la face de base (56) de l'écrou lorsque la pression exercée par la presse excède la pression requise pour la fixation-de l'écrou au panneau. 10. Procédé de fixation d'un écrou auto-sertisseur selon la revendication 7 ou 8 ou 9, remarquable en ce que toute 1' opération de fixation est effectuée en une seule course d'une presse de façonnage du panneau.