Brevet FR2523663A1 — publié le 19830923

L'invention concerne d'une manière générale un ensemble à écrou et pi èce pré-assemblés, et plus particu- lièrement un assemblage de serrage conçu pour fixer une première pièce sur une pièce fragile. Avec l'utilisation croissante des matières plastiques et des matières chargées, analogues à des matières plastiques, en remplacement de l'acier et d'au- tres métaux à base d'acier, le problème de la réduction de l'effort de compression appliqué à un ou plusieurs panneaux fixés les uns aux autres est devenu important. Une série de matières plastiques structurelles, pouvant être approximativement décrites comme contenant un certain type de charge dans la structure thermoplas- tique, pose des problèmes particuliers par le fait que ces matières sont sujettes, comme cela est peu habituel, à la rupture ou à d'autres détériorations lorsqu'elles sont placées sous un effort de serrage Cette détériora- tion du panneau en matière analogue à une matière plas- tique peut également être accélérée lorsque le panneau est soumis à un effort et que l'assemblage-est ensuite également soumis à des variations des conditions ambian- tes telles que l'humidité, le chaud, le froid, etc. Le but de l'invention est de réaliser un écrou et un assemblage qui comprend un écrou de conception particulière soulageant et protégeant les panneaux fragi- les critiques de l'effort de compression. L'invention a donc pour objet un organe de fixa- tion, à savoir un dispositif à écrou pouvant être associé à un panneau fragile et pouvant ensuite être utilisé avec un organe fileté male de fixation pour relier par com- pression un second panneau au premier élément fragile sans soumettre ce dernier à des efforts tendant à le rompre ou à le détériorer autrement. Ces objets sont obtenus au moyen d'un écrou tubulaire qui comporte un tronçon tubulaire de longueur prédéterminée ainsi qu'une bride faisant saillie radia- lement à proximité d'une extrémité du tube La bride est - configurée de façon que son bord périphérique intérieur soit légèrement espacé à la fois dans la direction radiale et dans la direction axiale, vers le bas, de l'extrémité du tube La bride est plane et orientée de façon à être contenue dans un plan à peu près perpendi- culaire à l'axe du tube, une surface de la bride étant revêtue ou munie d'une couche de matière adhésive Une autre caractéristique de l'invention réside dans la relation dimensionnelle entre les ouvertures du panneau à fixer et l'ouverture du panneau fragile Le trou pré- formé dans le panneau à fixer doit être légèrement plus petit que le trou préformé dans le panneau fragile pour permettre à l'extrémité du tronçon tubulaire de buter contre l'autre panneau lorsqu'il est comprimé élastique- ment pendant la pose, grâce à l'articulation ou au rebord qui sépare ou écarte la bride de l'extrémité L'associa- tion de l'absorption élastique et de l'isolement de la compression par l'effet de colonne du tube, ajoutée à l'isolement de compression, secondaire résultant de la couche d'adhésif, élimine totalement l'effort dans la zone entourant le trou du panneau fragile. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel: la figure 1 est une vue de dessus de l'écrou selon l'invention; la figure 2 est une élévation, avec coupe partielle, montrant l'écrou pré-assemblé sur la pièce fragile; la figure 3 est une élévation avec coupe partielle de l'assemblage achevé selon l'invention; la figure 4 est une vue de dessus de plu- sieurs écrous pré-assemblés sur une bande de support; la figure 5 est une vue de dessus d'une autre forme de réalisation de l'écrou selon l'invention; la figure 6 est une élévation d'un assem- blage achevé utilisant l'autre forme de réalisation de l'invention; la figure 7 est une vue de dessus d'une autre forme de réalisation de l'écrou selon l'invention, conçue pour un panneau spécial; la figure 8 est une élévation avec coupe par- tielle montrant la forme de réalisation de l'invention représentée sur la figure 7; et la figure 9 est une élévation avec coupe partielle d'un assemblage achevé utilisant la forme de réalisation de l'invention représentée sur les figures 7 et 8. Le dispositif 10 de fixation représenté sur les figures 1 à 3 peut être globalement décrit comme étant un écrou L'écrou 10 comprend un tronçon tubulaire 12 compor- tant une bride radiale 14 à une extrémité La bride est reliée à l'extrémité du tube par un rebord 16 de façon à être réalisée d'une seule pièce avec le tube et espa- cée de ce dernier La figure 2 montre clairement que le rebord 16 à la fois espace légèrement radialement du tronçon tubulaire le bord périphérique intérieur de la bride et l'espace axialement vers le bas de l'extrémité. Le but de ce rebord et de cet espacement sera indiqué ci-après. Il est important de noter également que la bride est de configuration plane et qu'elle s'étend dans un plan à peu près perpendiculaire à l'axe du tronçon tubulaire afin que la charge de compression soit répartie uniformément sur une surface relativement grande. Si l'on se réfère à présent plus particulière- ment aux figures 2 et 3, on voit que l'écrou 10 est conçu pour être préassemblé sur un premier côté d'une pièce fragile 26 au moyen d'une couche adhésive 20 formée entre la surface plane de la bride 14 et la surface plane de la pièce, autour d'une ouverture 28 formée dans la pièce fragile La pièce et l'écrou sont conçus de manière que l'épaisseur de la pièce 26 et la dimension axiale de l'élément tubulaire soient en rela- tion mutuelle pour établir un léger espacement indiqué sur la figure 2 par la dimension D 1 à l'état pré-assemblé. Cette dimension D est conçue pour permettre au tube de se déplacer télescopiquement sous l'effet des forces de compression engendrées par l'introduction d'un organe complémentaire de fixation, comme décrit ciaprès en regard de la figure 3. Bien que la pièce fragile 26 puisse être cons- tituée de tout type de pièce devant être isolée ou proté- gée des efforts de compression, il est apparu que l'inven- tion s'appliquait particulièrement à une matière telle que du type "LEXAN" et à d'autres matières chargées de verre ou de substances minérales, risquant d'être dété- rioriées ou de se rompre lorsqu'elles sont soumises à un effort direct de compression. Une fois que le dispositif à écrou 10 est pré- assemblé sur une ou plusieurs ouvertures de la pièce fragile, l'opération de serrage ou de fixation peut être achevée sans crainte de détérioration immédiate ou ulté- rieure de la pièce fragile. La figure 3 montre un tel assemblage achevé, assemblage dans lequel un second panneau 36 est placé sur le premier panneau 26 afin que des ouvertures 38 de -^ _ la seconde pièce soient en alignement avec les ouvertures 28 de la première pièce Il convient de noter que les ouvertures 38 ont de préférence une dimension transver- sale inférieure à celle des ouvertures 28 de façon à provoquer un débordement radial indiqué en D 2 sur la figure 3 Un organe fileté de fixation, conçu pour s'accoupler avec les filets hélicoïdaux 18 de l'écrou et comprenant une tête 46 et une tige filetée 48, peut alors être introduit dans l'ouverture 38 de la pièce et serré par vissage dans un écrou 10 Lorsque le vissage se poursuit, engendrant des forces de serrage, l'écrou agit de façon à isoler l'élément fragile des efforts de serrage, de deux manières Tout d'abord, le rebord 16 constitue une articulation permettant au tronçon tubu- laire de se déplacer axialement vers la tête du boulon. Ce mouvement analogue à celui d'un ressort réduit l'effort appliqué directement à la pièce fragile. Ensuite, l'espacement de la bride, qui est soumise à la pression de serrage, à la fois radialement et axialement par rapport au tube, élimine le contact entre le bord de l'ouverture 28 et l'écrou, ce contact risquant d'engendrer des contraintes indésirables en ce point. Troisièmement, la couche adhésive 20 elle-même forme une couche d'absorption de contrainte, comme indi- qué par la différence entre les dimensions D 3 et D 4 sur les figures 2 et 3. Il convient de noter que la relation dimen- sionnelle entre le panneau 26 et le tronçon tubulaire permet un serrage entre l'extrémité du tube 24 et la surface entourant l'ouverture 38 Ainsi, le mouvement du tube et les efforts de compression sont limités et maîtrisés sans crainte d'application d'un effort ou d'un couple excessif. Comme représenté sur la figure 4, les écrous 10 eux-mêmes peuvent être assemblés à l'avance sur une bande 50 de support de laquelle ils peuvent ensuite être détachés pour un montage automatisé dans les ouvertures du panneau. L'assemblage peut en outre être amélioré par l'application, ensuite, soit de chaleur si l'adhésif est conçu pour être activé par la chaleur, soit d'une pression si l'adhésif est constitué d'un système en deux parties, activé par pression Il est possible d'accroître la résistance opposée à la rotation par le panneau 26 en appliquant de l'énergie ultrasonore à l'assemblage pour permettre aux parois 28 de l'ouver- ture de fluer afin d'entrer en contact mécanique avec des nervures ou spires 22 formées sur la surface péri- phérique extérieure du dispositif. Les figures 5 et 6 représentent une autre forme de réalisation de l'invention comportant d'autres moyens mécaniques qui empêchent la rotation de l'écrou pendant l'opération de fixation A cet effet, l'écrou peut com- porter une queue 25 qui réagit sur ses côtés opposés contre lebord d'un panneau sur lequel l'écrou est placé afin d'absorber le couple appliqué au dispositif pendant la pose de l'organe fileté 44 de fixation La forme de réa- lisation montrée sur les figures 5 et 6 est par ailleurs sensiblement identique à celle décrite ci-dessus en regard des figures 1 et 3. Il convient de noter que certaines applications exigent des conceptions spéciales du panneau et que l'in- vention peut être adaptée de façon à pouvoir être utili- sée-dans ces cas spéciaux sans que l'on s'éloigne du concept de base décrit dans le présent mémoire. Par exemple, les figures 7 à 9 illustrent l'utilisation de l'invention dans une configuration d'assemblage nécessitant la formation d'un bossage sur un côté du panneau fragile Dans cette application, un bossage 34 est représenté comme étant sensiblement poly- gonal et dépassant de la surface inférieure d'un panneau 26 a. L'écrou 1 Qa présente fondamentalement la même configuration générale que l'écrou 10 par le fait qu'il comporte un tronçon tubulaire 12 a, une bride 14 a et un rebord 16 a Cependant, dans ce cas, le rebord est conçu pour avoir une forme polygonale compatible avec celle du bossage de la pièce Le rebord est également conçu J O pour correspondre à l'épaisseur du bossage tout en per- mettant l'espacement radial et l'espacement axial sou- haités entre le tronçon tubulaire et la bride, comme décrit précédemment. Il convient de noter que la même relation dimensionnelle entre le tronçon tubulaire 12 a et le second panneau 36 a est recommandée pour cette forme de réalisation de l'invention et que le tronçon tubulaire doit être conçu afin d'avoir une dimension axiale telle que l'extrémité 24 a puisse être amenée en butée contre la surface entourant l'ouverture 38 a de la seconde pièce. Hormis les différences présentées par le panneau et constituées par le fait que ce dernier comporte un bos- sage au lieu de présenter une surface plane comme c'est le cas dans la première forme de réalisation, la forme de réalisation de l'invention représentée sur la figure 9 est fondamentalement identique à la première forme de réalisation décrite et elle comprend tous les concepts de l'invention. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'assemblage décrit et repré- senté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Assemblage conçu pour serrer une première pièce ( 36) sur une seconde pièce ( 26) relativement fragile, caractérisé en ce qu'il comporte un écrou ( 10) comprenant un tronçon tubulaire ( 12) de diamètre extérieur et de longueur axiale prédéterminés et présentant des première et seconde extrémités, une bride radiale ( 14) approxima- tivement plane, dépassant d'une zone adjacente à la pre- mière extrémité, la seconde pièce, relativement fragile, ayant une épaisseur prédéterminée et présentant au moins une ouverture ( 28) de dimensions transversale et axiale prédéterminées et suffisantes pour recevoir le tronçon tubulaire de diamètre extérieur prédéterminé, cette dimen- sion transversale prédéterminée n'étant pas notablement supérieure au diamètre extérieur prédéterminé, l'ouver- ture de la pièce fragile présentant des première et seconde extrémités qui correspondent approximativement aux positions relatives des première et secor elle est réalisée d'une seule pièce afin d'espacer radia- lement de la première extrémité ainsi qu'axialement, vers la seconde extrémité, la partie de la bride située radia- lement le plus vers l'intérieur, l'écrou étant fixé à la pièce fragile de manière que le tronçon tubulaire soit logé télescopiquement dans l'ouverture afin que la seconde extrémité de ce tronçon tubulaire soit légèrement espacée vers l'intérieur de la seconde extrémité de l'ouverture, la première pièce présentant une ouverture ( 38) de dimen- sion transversale inférieure à celle de l'ouverture de la seconde pièce et également inférieure au diamètre extérieur prédéterminé du tronçon tubulaire afin que la seconde extrémité du tronçon tubulaire bute contre la sur- face périphérique, délimitant l'ouverture, de la première pièce lorsque l'écrou est associé par vissage à un organe fileté extérieurement et complémentaire ( 44), et que les forces de serrage soient appliquées à l'assemblage tout en étant sensiblement isolées de la seconde pièce par la couche d'adhésif et l'effet de colonne de serrage à ressort produit entre la première pièce et l'écrou. 2 Assemblage selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le rebord est annulaire et en ce que la surface plane entourant ladite ouverture ( 28) coupe la première extrémité de cette ouverture, la dimension axiale de l'ouverture étant égale à l'épaisseur prédéterminée de la seconde pièce. 3 Assemblage selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la dimension axiale de ladite ouverture ( 28) est supérieure à l'épaisseur prédéterminée grâce à la formation d'un bossage ( 34) ayant une épaisseur de paroi limitée et dépassant de la pièce fragile ( 26 a). 4 Assemblage selon la revendication 3, carac- térisé en ce que le bossage ( 34) et le rebord ( 16 a) ont des configurations polygonales correspondantes afin d'em- pêcher toute rotation de l'écrou par rapport à la pièce fragile. 5 Assemblage selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la surface périphérique extérieure du tronçon tubulaire comporte des saillies ( 22) qui sont dimensionnées pour entrer en contact avec la paroi laté- rale de ladite ouverture ( 28) afin que de l'énergie ultrasonore appliquée à l'assemblage engendre un blocage mécanique sans contrainte entre le tronçon tubulaire et ladite ouverture. 6 Dispositif à écrou destiné à la fixation par serrage d'une première pièce ( 36) sur une seconde pièce fragile ( 26), caractérisé en ce qu'il comporte un corps tubulaire ( 12) de dimension axiale prédéterminée et le long de la surface périphérique intérieure duquel sont formées des empreintes ( 18) de filets destinées à recevoir un élément ( 44) de fixation, fileté extérieurement, une bride sensiblement plane ( 14) dépassant radialement à proximité d'une extrémité du corps tubulaire et étant située dans un plan perpendiculaire à l'axe de ce corps tubulaire, un rebord ( 16) reliant la bride à ladite extré- mité du corps tubulaire, en direction d'une seconde extré- mité, afin d'espacer le bord radialement intérieur de la bride vers l'extérieur du corps, la surface plane de la bride faisant face à la seconde extrémité et étant revêtue d'une couche d'adhésif ( 20) qui facilite la fixation de l'écrou sur la pièce fragile, le corps tubulaire étant logé télescopiquement dans une ouverture ( 28) de la pièce fragile.