Brevet FR2461142A1 — publié le 19810130

La présente invention concerne une pièce métallique rapportée dans un matériau plastique, couramment appelée insert. Le développement de l'utilisation des matières plastiques dans tous les domaines de la technique a conduit à mettre au point des dispositifs de fixation suffisamment résistants et endurants, notamment pour la visserie permettant de solidariser les pièces en matière plastique à d'autres pièces en métal ou également en matière plastique. Ces dispositifs de fixation comprennent des pièces métalliques dont une première partie est noyée dans le matériau plastique à fixer, une seconde partie émergeant du matériau pour l'utilisation. Cette seconde partie est constituée soit d'une tige filetée prolongeant la première partie, soit d'un alésage taraudé ménagé à l'intérieur de la première partie, pour coopérer avec respectivement un écrou ou un boulon pour assurer la fixation des pièces en matière plastique. Un certain nombre de dispositifs connus ont permis de réaliser des fixations relativement solides. Ainsi, on a utilisé des pièces métalliques de formes variées, insérées dans le matériau plastique lors du moulage de celui-ci, le plastique étant ainsi moulé autour de la pièce métallique. Ces dispositifs présentent l'inconvénient de nécessiter leur adaptation sur le plastique lors du moulage. Pour permettre l'adaptation des pièces métalliques sur le plastique après le moulage de celui-ci, on a utilisé l'introduction en force et à froid de la pièce métallique dans une cavité ménagée dans le matériau plastique. Ce procédé présente l'inconvénient de détériorer sensiblement la résistance mécanique du matériau plastique entourant ladite pièce métallique. On a également utilisé un procédé consistant à échauffer localement la pièce métallique et le plastique par application d'ultra-sons, permettant ainsi une introduction plus aisée de la pièce métallique dans la cavité, et améliorant la résistance mécanique de l'ensemble.Néanmoins, ces pièces métalliques actuellement connues, de formes généralement cylindriques, et comportant des moletages sur leur surface, ne présentent pas les caractéristiques de résistance au couple et à la flexion suffisantes pour leur utilisation ultérieure avec des moyens de vissage pneuma tiques et automatiques. Cette résistance au couple de torsion est une caractéristique importante dans la mesure où la seconde partie de l'insert, ou partie émergeante d'utilisation, est constituée d'un filetage ou d'un taraudage soumis à un couple de serrage relativement élevé au moment de la fixation de la pièce en matière plastique. La présente invention vise notamment à réaliser une pièce métallique à rapporter dans un matériau plastique et présentant une fois en place une grande résistance au couple de torsion et à la flexion. Un autre objet de la présente invention est de réaliser une telle pièce métallique de façon simple et économique. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, la présente invention prévoit une pièce métallique rapportée destinée à être positionnée dans une cavité sensiblement cylindrique ménagée dans un matériau plastique, comportant une première zone de fixation de forme générale extérieure sensiblement cylindrique destinée à être noyée dans la cavité, et une seconde zone d'utilisation émergeant de la cavité, la zone de fixation comportant au moins un plat ménagé à la périphérie de la pièce. Selon un autre aspect de l'invention, le ou les plats ménagés à la périphérie de la pièce sont parallèles à l'axe longitudinal de la zone cylindrique de fixation. Selon un autre aspect de l'invention, le plat est obtenu par section de la zone de fixation par un plan parallèle à l'axe longitudinal de cette zone, le plan étant distant de l'axe d'une longueur voisine du rayon de la cavité ménagée dans le matériau plastique. Selon un autre aspect de l'invention, le plat est formé au fond d'une rainure longitudinale ménagée à la périphérie de la pièce. Selon un autre aspect de l'invention, la zone de fixation comprend en outre des parties moletées à pas inversé, séparées par une rainure annulaire, et comporte en outre une collerette formant épaulement à la jonction de la zone de fixation et de la zone d'utilisation. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers, Faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles La figure 1 représente une vue de face de la pièce rapportée selon la présente invention La figure 2 représente une vue en coupe selon l'axe I-I de la figure 1 La figure 3 représente une vue de face de la pièce rapportée selon la présente invention dans un second mode de réalisation La figure 4 représente une vue en coupe selon l'axe Il-Il de la figure 3 La figure 5 représente une vue de face d'une pièce rapportée selon la présente invention dans un troisième mode de réalisation ; et La figure 6 représente une vue en coupe selon l'axe III-III de la figure 5. Comme le représente la figure 1, une pièce rapportée selon la présente invention comprend une première zone 1 destinée à l'utilisation de la pièce, et devant émerger de la matière plastique. On a schématiquement représenté la surface 9 du matériau plastique. ta pièce rapportée comprend une seconde zone, généralement référencée 2, insérée dans le matériau plastique. On a représenté sur la figure à titre d'exemple une portion de tige filetée émergeant du matériau plastique et constituant la première zone d'utilisation. Cette première zone peut également être constituée par un alésage taraudé ménagé à l'intérieur de la seconde zone immergée dans le matériau plastique.La seconde zone, ou zone de fixation, comprend une extrémité cylindrique 3 destinée au positionnement en force de la pièce métallique dans l'orifice de la cavité ménagée dans le matériau plastique pour l'introduction de la pièce. La zone de fixation comprend en outre un premier cylindre 4 de diamètre légèrement supérieur au bout cylindrique 3, et un second cylindre 5 de diamètre légèrement supérieur au cylindre 4, les deux cylindres étant séparés par une rainure annulaire 6. Le cylindre 4 de plus petit diamètre est le plus proche du bout cylindrique 3. Une seconde rainure annulaire sépare le cylindre 5 d'une collerette 7 de diamètre supérieur au diamètre du cylindre 5 la collerette 7 formant un épaulement qui sépare la zone d'utilisation 1 et la zono de fixation 2 de la pièce rapportée.Les cylindres 4 et 5 ont leur surface latérale comportant un moletage hélicoldal à pas voisin de 45 , le moletage du cylindre 4 étant à pas inversé par rapport au moletage du cylindre 5. te cylindre 4 comporte en outre un plat 8 ménagé à sa périphérie. L'ensemble de la pièce admet sensiblement un axe de symétrie V-V. La distance entre l'axe V-V et le plat 8 est sensiblement égale au rayon de la cavité ménagée dans le matériau plastique avant l'introduction de la pièce rapportée. Ainsi, lors de l'introduction de la pièce, la portion de matière plastique correspondant au plat 8 est peu déplacée par l'introduction de la pièce, de sorte que cette matière possède de bonnes qualités de résistance mécanique, produisant ainsi une bonne résistance à un couple de torsion. Comme le représente en coupe la figure 2, le plant 8 forme une face plane latérale du cylindre 4. L'utilisation du dispositif est la suivante : une cavité sensiblement cylindrique est ménagée dans un matériau plastique. Le diamètre de l'orifice de cette cavité est voisin du diamètre du bout cylindrique 3 de la pièce rapportée. On positionne tout d'abord le bout cylindrique 3 dans l'orifice de la cavité, la pièce étant ainsi maintenue par son seul bout cylindrique. On insère ensuite la pièce métallique dans la cavité en lui appliquant par des moyens appropriés des ultra-sons produisant un échauffement local de la matière. Les moletages hélicoîdaux, à pas voisins de 450, permettent une bonne pénétration de la matière plastique, tout en assurant une bonne résistance à l'arrachement. La collerette 7 permet d'éviter l'effet de levier que pourrait provoquer la présence d'un boulon sur la partie d'utilisation 1 sous l'effet d'une traction latérale. Elle permet en outre de limiter le vissage d'un écrou lorsque la zone i'utilisation est une tige filetée. Cette collerette 7 est séparée de la partie cylindrique 5 par une rainure annulaire des tintée à recueillir le surplus de matière plastique déplacé par l'introduction de la pièce métallique dans une cavité de diamètre légèrement inférieur. La présence du plat 8 assure une bonne résistance mécanique à un couple de torsion selon l'axe V-V de la pièce métallique. Ce premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, décrit dans les figures 1 et 2, convient à une utilisation dans les matières plastiques relativement dures. Pour une utilisation dans des matières plastiques plus douces, le plat 8 peut être réalisé d'une manière différente, décrite dans le deuxième mode de réalisation en relation avec les figures 3 et 4. La pièce métallique rapportée comprend alors, comme dans le mode de réalisation précédent, un bout cylindrique 3, des cylindres moletés 4 et 5, et une collerette 7. te plat, utile à une bonne tenue en torsion, est constitué par le fond d'une rainure longitudinale 31 ménagée à la surface de la zone de fixation de la pièce rapportée métallique. Il est possible de prévoir plusieurs rainures réparties sur le pourtour de la pièce métallique.Ainsi, sur les figures, on a représenté deux rainures perpendiculaires 31 et 32, assurant un excellent couple de torsion, sans nécessiter un déplacement de matière irnportant lors de l'insertion de la pièce métallique dans la cavité en matière plastique. Un troisième mode de réalisation de la pièce rapportée selon l'invention est représenté dans les figures 5 et 6. Dans ce mode de réalisation, qui permet de réduire les coûts de fabrication, la pièce rapportée comprend un bout cylindrique de positionnement 3, suivi d'un prisme droit de section polygonale, surmonté d'une collerette 7 et de la zone d'utilisation 1. On a représenté dans les figures un prisme droit hexagonal, comportant sur sa face latérale six plats, 8, situés à une distance de l'axe de la pièce légèrement inférieure au diamètre de la cavité ménagée dans la matière plastique.Comme le représente plus en détail la figure 6, en coupe selon l'axe III-III de la figure 5, les arêtes opposées du prisme 8 sont à une distance de l'axe légèrement supérieure au diamètre du bout cylindrique 3, tandis que les faces 8 sont à une distance de l'axe légèrement inférieure à ce diamètre. Les pièces rapportées selon l'invention sont particulièrement adaptées à un procédé d'insertion dans le matériau plastique utilisant les ultra-sons. Les formes préconisées selon l'invention sont particulièrement efficaces pour minimiser le déplacement de matière plastique lors de l'insertion de la pièce dans la cavité prévue à cet effet. Ainsi, les dispositifs selon l'invention présentent une tenue mécanique très supérieure à la tenue des dispositifs de l'art antérieur. La bonne tenue en torsion des dispositifs selon l'invention est due à la présence d'un ou plusieurs plats à la périphérie de la zone de fixation de la pièce métallique. Quoique décrite en relation avec trois modes de réalisation, la présente invention est néanmoins susceptible de variantes. Ainsi, ce qu'on a appelé dans la description précédente un plat n'est pas nécessairement une surface rigoureusement plane, mais peut être légèrement incurvée pour en faciliter l'usinage. De même, la zone de fixation de la pièce rapportée selon l'invention peut ne pas comporter de collerette. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits mais en inclut diverses variantes et modifications accessibles à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Pièce rapportée destinée à être positionnée dans une cavité sensiblement cylindrique ménagée dans un matériau plastique, comportant une première zone de fixation de forme né- rale extérieure sensiblement cylindrique destinée à être noyée dans la cavité et une seconde zone d'utilisation émergeant de la cavité, caractérisée en ce que la zone de fixation comporte au moins un plat ménagé à la périphérie de la pièce. 2 - Pièce rapportée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le plat est parallèle à l'axe longitudinal de la zone de fixation. 3 - Pièce rapportée selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le plat est obtenu par section de la zone cylindrique de fixation par un plan parallèle à l'axe lon gitudinal de ladite zone de fixation. 4 - Pièce rapportée selon la revendication 3, caractérisée en ce que le plat est éloigné de l'axe d'une distance sensiblement égale au rayon de la cavité ménagée dans le matériau plastique. 5 - Pièce rapportée selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le plat est formé par le fond d'une rainure longitudinale. 6 - Pièce rapportée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la zone de fixation comporte en outre deux parties cylindriques à moletage hélicoïdal à pas inversés séparées par une rainure annulaire. 7 - Pièce rapportée selon la revendication 6, caractérisée en ce que les deux cylindres moletés ont des diamètres légèrement différents, le cylindre le plus proche de la zone d'utilisation ayant un diamètre supérieur à celui de l'autre cylindre. 8 - Pièce rapportée selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que le plat est ménagé sur au moins l'une des parties moletées. 9 - Pièce rapportée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 6 et 7, caractérisée en ce que la zone de fixation comporte un cylindre de positionnement de diamètre voisin d diamètre de la cavité, prolongé par un prisme droit de section polygonale formé par des plats. 10 - Pièce rapportée selon l'une quelconque des revendicalions 1 à 9, oaracterisee en ce qu'elle comporte en outre à la jonction de le o de fixation et de la zone d'utilisation une collerette formant épaulement, de diamètre supérieur au diamètre de la cavité et à celui desdits cylindres.