Brevet FR2581718A1 — publié le 19861114

L'invention concerne un assemblage pour le montage d'organes de fixation en matière thermo- plastique sur une pièce à l'aide d'une technique connue sous le nom de soudage par rotation ou soudage par friction. L'invention concerne en particulier un assemblage de fixation à deux éléments dans lequel un premier élément est un élément de base qui est soudé par rotation sur un substrat et l'autre élément est un élément d'écartement ou d'entretoisement qui peut.être réglé en rotation. Dans un assemblage de fixation à deux éléments dans lequel un élément est un élément de base soudé par rotation et l'autre élément est un élément d'entretoisement pour le montage d'un organe de fixation quart de tour, il est souvent difficile de satisfaire le besoin de mettre en place dans une ouverture d'une pièce l'organe de fixation quart de tour sous un certain angle par rapport à l'élément de base soudé par rotation. L'invention résout le problème de l'alignement angulaire en proposant un moyen pour positionner angulairement l'organe de fixation quart de tour par rapport à l'élément de base. Un autre problème réside dans le maintien du positionnement angulaire de l'élément de base pendant la mise en place de l'organe de fixation quart de tour. L'invention résout ce problème en utilisant des moyens de liaison à encliquetage qui permettent le positionnement angulaire de l'élément de base dans un seul sens de rotation, opposé à celui de la force de rotation exercée par l'organe de fixation quart de tour pendant sa mise en place. Ces objets de l'invention et d'autres objets sont réalisés par un assemblage de fixation à deux éléments qui associent un élément de base soudé par rotation et un élément rotatif d'entretoise- ment. L'ensemble de soudage par rotation de l'invention utilise un élément de base circulaire réalisé en matière thermoplastique afin de pouvoir être fixé par friction par rotation à un substrat. Un élément d'entretoisement comportant un rebord circulaire d'un diamètre légèrement plus grand que le diamètre de l'élément de base est monté en rotation, par emboîtement élastique, sur l'élément de base. Le montage par emboîtement élastique comprend des moyens d'encliquetage destinés à relier le rebord à l'élément de base d'une manière permettant à l'élément d'entretoi- sement de n'être tourné que dans un sens. L'élément d'entretoisement comporte une plaque de montage s'étendant transversalement à l'élément de base et présentant une ouverture centrale de montage d'une configuration conçue pour recevoir la tête d'un organe de fixation quart de tour. La tête de l'organe de fixation quart de tour est mise en place dans l'ouverture de montage de l'élément d'entretoise- ment par une action de rotation pour que la partie- de la tête soit retenue fermement. Le sens de l'action de rotation de l'organe de fixation quart de tour est opposé au sens de rotation autorisé par les moyens d'encliquetage afin d'empêcher l'apparition de tout défaut d'alignement angulaire entre l'organe de fixation quart de tour et l'élément de base. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée des éléments constituant une forme préférée' de réalisation de l'invention, ces éléments étant représentés dans l'ordre de leur assemblage; - la figure 2 est une coupe axiale de la forme préférée de réalisation de l'invention après que sa base a été soudée par rotation sur un substrat et qu'un organe de fixation quart de tour a été mis en place dans l'ouverture de montage de l'élément d'entretoisement; - la figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la figure 2, montrant l'organe de fixation quart de tour partiellement mis en place dans l'ouverture de montage de l'élément d'entretoise- ment; - la figure 4 est une coupe analogue à celle de la figure 3, sauf que l'organe de fixation quart de tour est représenté complètement mis en place dans l'élément d'entretoisement; - la figure 5 est une coupe transversale partielle à échelle agrandie du détail entouré du cercle en traits pointillés sur la figure 3, illustrant les moyens d'encliquetage destinés à établir le sens de rotation de l'élément d'entretoisement par rapport à l'élément de base; - la figure 6 est une coupe axiale de l'élément d'entretoisement; - la figure 7 est une vue en plan de dessous de l'élément d'entretoisement; - la figure 8 est une vue en plan de dessus de l'élément d'entretoisement représenté sur la figure 7; - la figure 9 est une élévation avec coupe axiale partielle de l'élément de base; - la figure 10 est une vue en plan de dessus de l'élément de base illustré sur la figure 9; - la figure 11 est une vue en plan de dessous de l'élément de base illustré sur la figure 9; - la figure 12 est une vue partielle suivant la ligne 12-12 de la figure 10; et - la figure 13 est une coupe partielle suivant la ligne 13-13 de la figure 12. En référence aux figures 1 et 2, on y voit représenté l'assemblage de fixation soudé par rotation mettant en oeuvre les principes de l'invention et désigné globalement par la référence numérique 10. L'ensemble ou assemblage 10 de fixation soudé par rotation est constitué d'un -élément de base 12 globalement circulaire et d'un élément d'entre- toisement 14 qui est conçu pour le montage d'un organe de fixation quart de tour classique 16. L'élément de base 12 est réalisé d'une seule pièce en matière thermoplastique formée d'une partie discolde 18, d'une partie d'accouplement et de moyens d'entraînement 22 permettant de faire tourner l'élément de base 12 autour de son axe central. Une surface 24 de prise sur une pièce, formée sur une face de la partie disco'de 18, comprend une zone globalement conique conçue pour entrer initialement en contact, par son centre, avec la surface du substrat. Une nervure continue 26 en spirale (figure 11) est formée sur la surface 24 de prise sur la pièce et s'étend de sa partie centrale vers sa partie périphérique extérieure. La surface 24 de prise sur une pièce est liée à un substrat tel qu'une tôle métallique 28 (illustrée partiellement sur la figure 1) par l'application simultanée d'une pression axiale à l'élément de base 12 et de l'entraînement en rotation de cet élément de base. Pendant que la base 12 est en rotation, une pression axiale lui est appliquée afin d'engendrer une friction entre la surface 24 et le substrat 28. Les moyens d'entraînement 22 permettant de faire tourner -l'élément de base 12 sont constitués par deux pattes périphériques 30. Ces pattes 30 sont reliées à la partie discoide 18 de façon à pouvoir être cassées et sont conçues pour se rompre afin d'arrêter l'entraînement de l'élément de base 12 à la suite de la fusion de la surface 24 de prise sur le substrat 28 par le soudage par friction. L'utilisation des pattes cassantes 22 n'entre pas dans le cadre de l'invention et est décrite plus complètement dans le brevet des EtatsUnis d'Amérique N 4 477 307. La partie d'accouplement 20 de l'élément de base 12 est réalisée d'une seule pièce avec la partie discorde 18 sous la forme d'une paroi cylindri- que 32 qui est concentrique à la partie discoide 18. Pour réaliser un enclenchement élastique avec l'élément 14 d'entretoisement, la paroi cylindrique 32 comporte un bourrelet convexe annulaire 34 adjacent à son extrémité extérieure. L'élément d'entretoisement 14 est moulé d'une seule pièce en matière plastique comportant un rebord circonférentiel 36 qui est fermé à une extrémité par une plaque transversale 38 de montage. Une gorge annulaire 40 est formée dans la surface intérieure de la paroi 42 du rebord circonfé- rentiel 36, à proximité immédiate de son extrémité extérieure. Le diamètre et la forme de la gorge correspondent au diamètre extérieur et à la forme du bourrelet convexe 34 afin qu'un enclenchement élastique soit réalisé entre eux lorsque l'élément 14 d'entretoisement est pressé vers le bas sur la partie 20 d'accouplement de manière que ses parois élastiques fléchissent momentanément vers l'extérieur. La plaque 38 de montage de l'élément 14 d'entretoisement est disposée de façon à former un certain angle avec la paroi discorde 18 lorsque l'élément 14 d'entretoisement est relié à l'élément de base 12 de manière à établir un positionnement angulaire souhaité de l'organe de fixation quart de tour 16 par rapport au substrat 28. Une ouverture 48 est formée dans le centre de la plaque 38 de montage afin de recevoir la partie de tête 50 de l'organe de fixation quart de tour 16. L'ouverture 48 est de forme elliptique. Pour guider la tête 50 de l'organe de fixation quart de tour en prise bloquée, il est prévu deux surfaces inclinées, incurvées et diamétrale- ment opposées 52 et 54. La partie de tête 50 de l'organe de fixation 16 à pression possède une configuration classique et n'entre pas dans le cadre de l'invention. La tête 50 comprend un élément extérieur 58 et un élément intérieur 62. L'élément extérieur 58 présente une forme elliptique légèrement plus petite que la forme de l'ouverture 48 de la plaque 38 de montage. L'élément intérieur 62 présente la forme d'un disque circulaire. Deux éléments de guidage 64 et 66 sont formés sur la paroi extérieure 61 de l'élément intérieur 62, sur des côtés diamétralement opposés de l'axe et s'étendant vers la plaque elliptique 58. Les éléments 64 et 66 de guidage, en saillie vers le haut, sont disposés de part et d'autre de la tête elliptique 50. Lorsque cette dernière est insérée dans l'ouverture 48, les deux éléments de guidage 64 et 66 viennent en contact avec les deux surfaces inclinées 52 et 54 de la paroi extérieure 63 de la plaque 38 de montage La coopération entre les éléments 64 et 66 de guidage et les surfaces inclinées 52 et 54 permet à l'crgane de fixation quart de tour 16 d'être tourné dans un seul sens, comme indiqué sur la figure 3. Ce mouvement de rotation provoque un déplacement des éléments de guidage 64 et 66 sur les surfaces inclinées 52 et 54 et la retenue de la partie extrême extérieure 60 de la tête dans la plaque 38 de montage comme illustré sur la figure 4. Deux surfaces inclinées 67 et 69, adjacentes à l'ouverture elliptique 48, sont formées sur la paroi intérieure 65 de la plaque 38 de montage afin de guider l'arrivée en prise de la tête elliptique avec la paroi intérieure 73 de la plaque 38 de montage. La mise en place de cette manière de l'organe de fixation quart de tour dans une ouverture elliptique est bien connue dans la technique et n'est indiquée qu'à titre illustratif. On appréciera, d'après la description précédente, que, lorsque l'organe de fixation quart de tour 16 est mis en place dans le trou 48 de montage, il s'exerce une force de rotation contre l'élément d'entretoisement 14. L'invention prévoit des moyens antirotation 68 destinés à empêcher la rotation de l'élément d'entretoisement 14 par rapport à l'élément de base 12 pendant la mise en place de l'organe de fixation quart de tour 16. Les moyens anti-rotation 68 sont constitués par l'enclenchement élastique réalisé entre l'élément d'entretoisement 14 et l'élément de base 12. En particulier, la partie du bourrelet annulaire 34 située le plus à l'extérieur présente plusieurs dents d'encliquetage 70 conçues pour être engagées par deux doigts diamétralement opposés 72 formés sur la partie d'accouplement 20. Les doigts 72 sont formés en des points diamétralement opposés sur l'extérieur de la paroi circulaire 32, entre le bourrelet annulaire 34 et la partie discorde 28 (figures 7 et 8). Comme illustré sur la vue à échelle agrandie de la figure 5, chacun des deux doigts 72 se déplace sur les dents d'encliquetage 70 lorsque l'élément d'entretoisement 14 est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre (tel que vu sur la figure 5) pour établir à l'avance la position angulaire de l'élément d'entretoisement. Cependant, lorsque l'organe de fixation quart de tour 16 est mis en place dans l'ouverture 48, il impose une force orientée dans le sens inverse des aiguilles d'une montre à l'élément d'entretoisement 14, force à laquelle est opposée une résistance due à la forme des dents 70 afin d'empêcher tout mouvement angulaire de l'élément d'entretoisement 14. On décrira à présent la façon dont le système 10 de fixationpar soudage par rotation fonction- ne. L'élément de base 12 est placé sur un substrat 28, la surface 24 de prise sur la pièce reposant sur le substrat 28. Un outil d'entraînement de soudage par rotation, tel que celui décrit dans le brevet N0 4 477 307 précité, est placé sur l'élément de base 12. L'outil de soudage par rotation, simultanément, fait tourner l'élément de base 12 en entraînant les pattes 22, et applique une force vers le bas sur la partie discode 18. Lorsque l'échauffement de friction engendré par la rotation devient suffisant pour établir un contact soudé, les pattes 22 se rompent automatiquement et l'élément de base 12 cesse de tourner. L'outil continue momentanément d'exercer une force vers le bas sur la partie discoide 18. Puis l'élément d'entretoisement '4 est enclenché élastiquement sur la partie d'accouplement de l'élément de base 12 et l'élément d'entretoisement 14 est mis en rotation dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre, comme vu sur la figure 1, jusqu'à ce que la position angulaire de la plaque 38 de montage soit correctement établie pour l'angle d'orientation souhaité de l'organe de fixation quart de tour 16. Ce dernier est ensuite mis en place dans l'élément d'entretoisement 14 par insertion de sa tête elliptique extérieure 58 dans l'ouverture elliptique 48 et rotation de l'organe 16 dans le sens des aiguilles d'une montre comme vu sur la figure 1. Du fait des forces résistantes engendrées par l'interaction des deux dents 72 et des dents d'encliquetage 70, cette force de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre ne fait pas quitter à l'élément d'entretoisement sa position angulaire préalablement établie. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au système décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système de fixation soudé par rotation, caractérisé en ce qu'il comporte un élément circulaire (12) de base réalisé en matière thermoplastique, des moyens (22) destinés à faire tourner l'élément de base afin que sa surface inférieure (24) soit soudée par rotation à un substrat (28), un élément d'entretoisement (14) comportant un rebord circonféren- tiel (36) d'un diamètre légèrement plus grand que le diamètre de l'élément de base et réalisé d'une seule pièce avec une plaque (38) de montage s'étendant transversalement au rebord, des moyens destinés à relier le rebord sur l'élément de base d'une manière permettant à l'élément d'entretoisement d'être tourné autour de l'élément de base dans un seul sens, la plaque de montage étant traversée d'une ouverture 48 de montage, un organe (16) de fixation comportant une tête (50) et une tige, et des moyens étant destinés au montage de la tête de l'organe de fixation dans l'ouverture de la plaque de montage, avec une action de rotation, pour retenir fermement ladite tête, le sens de l'action de rotation étant opposé au sens de rotation permis par les moyens reliant le rebord à l'élément de base. 2. Système de fixation soudé par rotation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens reliant le rebord à l'élément de base comprennent plusieurs dents (70) formées sur le pourtour du rebord ou de l'élément de base, les dents étant dirigées dans ledit premier sens de rotation afin de permettre une action d'encliquetage. 3. Système de fixation soudé par rotation, caractérisé en ce qu'il comporte un élément circulaire de base (12) réalisé en matière thermoplastique, des moyens (22) destinés à faire tourner l'élément 258 1718 Ji, de base pour que sa surface inférieure (24) soit soudée par rotation à un substrat (28), un élément d'entretoisement (14) comportant un rebord circonférentiel (36) d'un diamètre légèrement supérieur au diamètre de l'élément de base et étant réalisé d'une seule pièce avec une plaque (38) de montage s'étendant transversale- ment au rebord, ce dernier étant relié de façon à pouvoir tourner par rapport à l'élément de base, des moyens d'encliquetage (70, 72) permettant à l'élément d'entre- toisement de tourner sur l'élément de base dans un seul sens, la plaque de montage étant traversée d'une ouverture (48) de montage, un organe (16) de fixation comportant une tête -(50) et une tige, et des moyens étant destinés au montage de la tête de l'organe de fixation dans l'ouverture de la plaque de montage avec une action de rotation pour retenir fermement ladite tête, le sens de l'action de rotation étant opposé au sens de rotation permis par les moyens d'encliquetage. 4. Système de fixation soudé par rotation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'encliquetage comprennent plusieurs dents (70) formées sur le pourtour du rebord ou de l'élément de base et dirigées dans le premier sens de rotation cité.