Brevet FR2480876A3 — publié le 19811023

FR 2480876 A3 19811023 FR 8102649 A 19810211 La présente invention se rapporte à un dispositif de fixation d'un écrou dans un tube métallique profilé. La nécessité d'une telle fixation se présente spécialement pour la réalisation de structures en tubes profilés dans lesquels certains tubes doivent etre fixés bout à bout avec d'autres éléments structuraux ; la fixa- tion d'un écrou à l'intérieur 'du tube, près de son extrémité et de façon que son axe soit parallèle à celui du tube permet dgexécuter des jonctions démontables au moyen de vis. Une application typique, mais non exclusive, de tels dispositifs se présente dans les porte-bagages à appliquer sur le toit de véhicules automobiles. L'invention concerne aussi un procédé pour réaliser un tel dispositif de fixation, et des moyens convenant particulièrement pour mettre en oeuvre ce procédés La fixation d'un écrou dans un tube métallique profilé peut etre réalisée par soudure, mais, pour différentes raisons technologiques et economiques, on préfère dans la plupart des cas insérer leécrou en position correcte près de l'extrémité du tube et ley fixer en déformant les parois du tube, de façon que l'écrou soit emprisonné dans sa position, dans des conditions de transmission d'une traction aux parois du tube On exécute en général ltopération en deux phases en réalisant deabord dans les parois du tube une paire de butées contre lesquelles on fait appuyer lBécrou, puis en utilisant ltécrou lui-meme comme contre-matrice pour exécuter dans les parois du tube, du côté opposé auxdites butées par rapport à l'écrou, une paire de semi-découpures déterminant des crochets qui retiennent lgécrou et reçoivent de sa part la traction a transmettre aux parois du tube Un dispositif de fixation de ce type présente des inconvénients, tant du point de vue structural que du point de vue teehllologique. Du point de vue structural, le dispositif affai blit gravement le tube profilé, a cause de la semi découpure qui réduit la section utile de transmissioii des forces de traction et, lorsqu'il y a des sollicitations importantes, on constate la formation de craquelures, suivie par la rupture du tube.Du point de vue technologique, la réalisation du dispositif de fixation est relativemejit difficile et coûteuse, du fait qu'une exécution correcte de la semi-'découpure dans laquelle ltécrou lui-mêe joue le rôle de contre-matrice, exige une grande précision dans le positionnement et dans ltépaisseur de ltécrou7 ainsi qu'une tolérance très réduite entre la largeur de l'écrou et l'ouverture libre interne du tube, ce qui gêne la liberté d'introduction de l'écrou. En outre, il faut prendre des précautions particulières pour contrôler la profondeur de la semidécoupure, pour que la griffe formée à ltintérieur du tube ne vienne pas entrer en interaction avec la vis devant se visser dans ltécrou fixé.Pour satisfaire à ces conditions, il est recommandé d'utiliser des écrous du type dit "profil", pourvus d'une zone rabaissée, qui sont par ailleurs coûteux. L'invention a pour objet de réaliser un dispositif de fixation d'un écrou dans un tube métallique profilé, ne produisant pas d'affaiblissement fâcheux de la structure, et pouvant être réalisé industriellement de facon simple et économique. Selon 1' invention, le dispositif de fixation d'un écrou dans un tube métallique profilé, est du type dans lequel ltécrou introduit dans le tube près de son extrémité y est retenu par des déformations des parois du tube, et est caractérisé en ce que ces déformations sont constituées par des emboutissages sensiblement cunéiformes disposées au niveau d'arêtes du tube profilé, de part et d'autre de ltécrou. Des emboutissages semblables situés au niveau des aretes du tube comportent un affaiblissement négligeal)le des parois et ne provoquent pas de coneentratioll de so11-i- citation réduisant la résistance i la fatigue, et en outre, à égalité de dimensions, ils présentent une résistance et une rigidité bien supérieures à celles d'emboutissages réalisés sur une face plane du tube Du fait qu'ils partent d'arêtes et donc des points les plus éloignés de l'axe du tube, leur profondeur peut être choisie librement, sans qu'ils puissent se rapprocher de la vis devant être vissée dans l'écrou.La conformation cunéiforme des emboutissages tend à centrer l'écrou au moment de l'opération de fixation, s'il n'est pas exactement centré préalablement, de sorte que les sommets de l ' écrou ont tendance à se fixer dans les zones embouties å leur niveau, ce qui réalise une immobilisation efficace de l'écrou.Aucune précision ou conformation spéciale n'est requise pour l'écrou et son positionnement pour la fixation peut etre réalise sans tolérences étroites Dans le cas d'un tube rectangulaire, l'écrou est, de préférence, retenu par huit emboutissages cunéiformes disposés l'un devant l'écrou et l'autre derrière, sur les quatre arêtes du tube On obtient ainsi une retenue particulièrement efficace et une transmission optimale des forces de traction Le jeu entre ecrou et ouverture libre du tube n'a pas à etre extremement rétréci, ce qui facilite au maximum l'opération d'introduction de l'écrou pour le fixer L'invention vise également un procédé de mise en oeuvre du dispositif qui consiste à faire déplacer des paires de matrices cunéiformes sur les ar etes du tube, après y avoir inséré l'écrou, pour réaliser simultanément des paires d'emboutissages cunéiformes situés respectivement d'un côté et de l'autre de l'écrou. on réalise ainsi la fixation en une seule opération9 et l'on obtient, un effet de centrage automatique de l'écrou en cas de positionnement inexact de celui-ci Lorsqu'on opère sur un tube sensiblement rectangu laire. on utilise de préférence deux doubles paires de matrices cunéiformes, inclinées, l'une par rapport à l'autre, sur le tube en les rapprochant mutuellement suivant le plan de l'une des paires de faces du tube. En procédant ainsi, on effectue toute la série des huit emboutissages cunéiformes en utilisant seulement deux outils doués de mouvements rectilignes opposés, ce qui est facile à réaliser sur des machines automatiques et entraîne n centrage spontané du tube par rapport aux outils et un meilleur équilibre des forces appliquées pour le façonnage. De préférence, au cours de ltopération précitée, on maintient les faces du tube parallèlement auxquelles on fait se déplacer les matrices planes pendant ltopé- ration d'emboutissage, tandis quton dégauchit les autres faces du tube, si nécessaire, a la fin de l'emboutissage. On minimise ainsi les déformations que le tube pourrait subir sous l'effet des efforts appliqués pour former les emboutissages. L'outil utilisé pour mettre en oeuvre le procédé indiqué comprend, de préférence, deux poinçons comprenant chacun deux paires de matrices cunéiformes dépassant de surfaces planes correspondant sensiblement à des faces du tube rectangulaire. Ainsi, l'outil lui-même fournit des surfaces. susceptibles de maintenir planes ou de dégauchir les faces du tube. Dans un outil de ce type, chaque poinçon comprend, de préférence, deux surfaces planes parallèles à la direction de déplacement des poinçons, et une surface plane perpendiculaire aux précédentes, et les deux paires de matrices cunéiformes dépassant des arêtes concaves d' intersectiondéfinies par lesdites surfaces planes. L'outil comprend ainsi toutes les surfaces nécessaires pour maintenir planes et pour dégauchir les faces du tube. Pour faciliter la réalisation, cet outil est, de préférence, réalise on deux parties, adjacentes suivant un plan per'eiidîculaire a leaxe du tube, présentant chacune une paire de matrices cunéiformes coplanaires et inclinées mutuellement. Dans cet outil, l'étendue des surfaces planes parallèles à la direction de déplacement des poinçons est, de préférence, différente pour les deux parties de chaque poinçon et est complémentaire pour les parties correspondantes des deux poinçons On obtient ainsi. une superposition partielle desdites surfaces planes, qui maintiennent planes pendant toute l'opération d'emboutissage les faces du tube en agissant sur toute leur largeur. L'invention va maintenant etre decrite avec plus de détails en se référant à un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple seulement et représente aux dessins annexes. Sur ces dessins la figure 1 est une vue à partir de ltextrémité d'un tube rectangulaire contenant un écrou fixé selon l'invention les figures 2 et 3 sont des vues d'une section du tube de la figure 1, respectivement selon les faces les plus étroites et les plus larges de celui-ci la figure 4 est une coupe partielle suivant la ligne diagonale IV-IV de la figure 1 la figure 5 représenté, en vue axiale, un tube rectangulaire avec un écrou inséré mais non fixé, et deux poinçons préalabletnent disposés pour effectuer l'opération de fixation la figure 6 représente les mêmes éléments que la figure 5, à la fin de L'opération de fixation de ltécrou;; la figure 7 est une coupe d'un poinçon, suivant la ligne inclinée VTI-VII de la figure 5 la figure 8 est une vue en plan d'une paire de poinçons perfectionnés, au cours de l'opération exécutée sur un tube. On a choisi comme exemple de description de l'invention la fixation d'un écrou rectangulaire dans un tube métallique profilé à section rectangulaire à aretes légèrement arrondies, cas qui se présente très fréquemment dans la pratique -; mais il est clair qu'avec des adaptations appropriées, on peut appliquer l'invention à des écrous et des tubes de forme différente. Le tube rectangulaire représenté comprend deux faces planes plus étroites 1 et deux faces planes plus larges 2, réunies entre elles par des aretes 3. L'écrou 6 a fixer a intérieur du tube 1-3 et pres de l'une de ses extrémités a une forme rectangulaire correspondant à l'ouverture libre du tube, avec un jeu suffisant pour en permettre une introduction libre. Comme il ressort des figures 1 à 4, les d6- formations des parois du tube î à 3, destinées à maintenir dans sa position correcte 19 écrou 6 et à transmettre au tube les forces de traction exercées sur lui en y vissant, de façon connue, une vis, ont la forme d'emboutissages sensiblement cunéiformes dont la surface extérieure est désignée par la référence 4, tandis que la surface intériew-e est designee par la référence 5 Comme le montre spécialement la section de la figure 4, les sur faces intérieures 5 des emboutissages cunéiformes retiennent les sommets de l'écrou 6, qui est eoincé et immobili- sé efficaccment entre elles, d'autant plus que, ces écrous étant normalement découpés par une bande tréfilée 9 ils présentent des aretes vives et leurs sommets se placent dans les emboutissages 5 au moment de la formation de ces derniers La forme rétrécie des emboutissages 4-5 permet de transmettre efficacement aux parois du tube 1-3 les tractions exercées, dans un sens comme dans lQautl^es sur l'écrou 6 et, du fait que lesdits emboutissages ne forment pas de découpures partielles et se raccordent régulière- ment à la matière environnante, ils ne provoquent pas d'affaiblissement notable On pourraitréaliser efficacement la fixation d'un écrou rectangulaire, avec le dispositif selon l'invention, avec seulement deux paires d'emboutissages cunéiformes au niveau de deux sommets opposés de lçécrou, mais l'on obtient le maximum de robustesse et de rigidité de la liaison lorsque, comme dans l'exemple représenté, o utilise quatre paires d'emboutissages intéressant toutes les arêtes du tube et donc tous les sommets de 19 écrou rectangulaire. Du fait que ce dernier nc a aucune jonction de contre-matrice dans lQopération, son jeu à l'intérieur du tube peut être relativement important pour en faciliter lv introduction, et aucune précision spéciale n'est requise pour ses dimensions. Comme il ressort particulièrement de la figure 1, les emboutissages 5 se trouvent dans des zones relativement éloignées du trou central taraudé de ltécrou 6 et il n'y a donc pas lieu de craindre d'interférence de ceux-ci avec une vis. On peut réaliser les emboutissages 4-5 de différentes façons et, si l'on veut, en plusieurs phases de travail, mais il est particulièrement recommandé, dans l'esprit de l'invention, de former simultanément avec un outil multiple les paires diamétralement opposées d'emboutissages 4-5 5 cela tant pour réduire le nombre des phases de travail que parce que lton obtient, de cette façon, de la meilleure manière, un effet dtautocentrage de l'écrou entre les emboutissages destins à le retenir. Il est particulièrement avantageux de former simultanément tous les emboutissages 4-5 nécessaires pour fixer un écrou 6. On peut le faire en procédant comme indiqué schèmatiquement sur les figures 5 et 6. Un outil de fixation d'un écrou 6 dans un tube 1-2 (figure 5) comprend deux poinçons 7 dont chacun est, dans la partie contiguë à l'autre poinçon, limitée par une surface plane 8 correspondant à une surface latérale étroite 1 du tube, et par deux surfaces planes parallèles 9 correspondant a une partie des surfaces les plus larges 2 du tube et s'étendant entre les surfaces 8 et les surfaces frontales 10 qui limitent le poinçon 7. Des matrices cunéiformes 11 disposées deux par deux dépassent des arêtes concaves définies entre les surfaces planes 8 et 9. Lorsqu'on met en action un tel outil, en rapprochant mutuellement les poinçons 7 jusqu' obtenir le contact entre les surfaces-limites .10, en serrant un tube avec un écrou inséré (figure 6), les matrices cunéiformes 11 forment dans les aretes du tube les emboutissages requis dont les surfaces intérieures 5 fixent llécrou 6, tandis que les surfaces 9 des pono maintiennent planes les faces 2 du tube, soalicitées par les forces dsemboutissage, et les surfaces 8 effectuent, à la fin de l'emboutissage, un dégauchissement des faces 1 là où elles ont subi des déformations. Pour la réalisation d'un poinçon 7, il est avantageux, comme le montre la figure 7, que le poinçon soit formé de deux parties 7', ags adjacentes suivant un plan perpendiculaire à lgaxe du tube à façonner Cela permet un façonnage facile des parties 11 constituant des matrices cun6iformes.Bien entendu, ces parties 11 peuvent etre en la même matière que celle qui constitue les poinçons 7, ou bien elles peuvent etre constituées par des pièces rapportées en matière plus dure,, Du fait que les sollicitations qui, pendant l'emboutissage, tendent à incurver vers l'extérieur les faces 2 du tube rectangulaires sont importantes, dans certains cas il peut etre utile de disposer de moyens encore plus efficaces que celui décrit pour maintenir planes ces faces, Les poinçons peuvent alors etre conformés selon la figure 8, cést-a-dire que les deux parties 7' et 7B' de chaque poinçon peuvent etre limitées par des faces 10' et 10" respectivement plus avancées et moins avancées que les faces 10 du poinçon selon les figures 5 à 7. Ainsi, toute l'étendue des faces 2, dans la zone subissant une sollicitation, est épaulée par les surfaces 9 des poinçons à partir d'un moment précédant le début de l'emboutissage, ce qui empêche de la façon la plus efficace toute déformation des faces 2. De plus, il va de soi que l'on peut apporter tant au dispositif de fixation qu'aux outils et à son procédé de réalisation de nombreuses modifications de détail, sans iour cela sortir du cadre de linventioll. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fixation d'un écrou dans un tube métallique profilé, du type où l'écrou (6) introduit dans le tube (1) près de son extrémité y est retenu par des déformations des parois du tube (1), caractérisé en ce que ces déformations sont constituées par des emboutissages (4-5) sensiblement cunéiformes et pratiqués au niveau d'arêtes 3 dudit tube profilé (1-3), de part et d'autre de ltécrou 6. 2. Dispositif de fixation selon la revendication 1, caacterisé en ce que, dans le cas d'un tube (1-3) sensiblement rectangulaire, ltéerou (6) est retenu par huit emboutissages cunéiformes (4-5) disposés les uns d'un coté de écrou (6) et les autres l'autre côté et pratiqués sur les quatre arêtes (3) du tube (1-3). 3. Procède pour réaliser un dispositif de fixation d'un écrou dans un tube métallique profilé (1), carac-térisé en ce qu'il consiste à appliquer des paires de matrices cuneiformes (11) sur des arêtes 3 tube 1-3, après y avoir inséré ltécrou 6, pour réaliser simultané~ ment des paires d'emboutissages (4-5) cunéiformes situés respectivement d'un côté et de l'autre de ltécrou 8. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, pour réaliser le dispositif de fixation sur un tube (1-3) sensiblement à section rectangulaire, on utilise deux paires de matrices cunéiformes (11) inclinées l'une par rapport à l'autre, sur le tube (1-3) et en ce que on les rapproche mutuellement en suivant le plan aux faces opposées (2) du tube (1). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste à maintenir planes deva des faces opposées (2) du tube (1-3) le long desquelles on fait déplacer les matrices 11, pendant l'opération dtemboutissage, tandis qu'on dégauchit les autresfaces du tube (1), a la fin de ltemboutissage. 6. Outil poB mettre en oeuvre un procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend deux poinçons (7) comprenant chacun deux paires de matrices cunéiformes 11 dépassant des surfaces planes (8,9) correspondant sensiblement aux faces (2) d'un tube rectangulaire (1). 7. Outil selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque poinçon (7) comprend deux surfaces planes 9 parallèles à la direction de déplacement des poinçons, et une surface plane 8 perpendiculaire aux précédentes 9, et an ce que les deux paires de matrices cunéiformes (11) dépassent des arêtes concaves des intersections de finies par lesdites surfaces planes (8,9). 8. Outil selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque poinçon (7) est réalisé en deux parties (7', 7") adjacentes suivant un plan perpendiculaire à l'axe du tube (1-3), et présentant chacune deux matrices cunéiformes 11 coplanaires et inclinées entre elles. 9. Outil selon la revendication 8, caraeterisé en ce que 19 étendue des surfaces planes 9 parallèles à la direction de déplacement des poinçons (7) est différente pour les deux parties (7', 7") de chaque poinçon (7), et est complémentaire pour les parties correspondantes des deux poinçons 7