Brevet FR2607562A1 — publié le 19880603

La présente invention appartient au domaine de la mécanique et a pour objet un écrou autosertisseur possé- dant la propriété d'être également autopoinçonneur. Les écrous autopoinçonneurs forment une catégorie générale de produits de l'industrie mécanique et, en parti- culier, de l'automobile. Ce sont des écrous ayant la particularité de poin- çonner grâce à des moyens de perforation,une tôle ou tout autre matériau servant de support. Comme cela est connu, ce type d'écrou possède com- plémentairement des moyens pour se sertir lui-même, ses mouvements de rotation et de déplacement par rapport à son axe étant supprimés. Une fois l'écrou placé sur son support, il se trouve enchâssé dans celui-ci. De tels écrous sont généralement utilisés dans les chaînes automatiques d'assemblage, par exemple dans l'industrie automobile. On évite alors les aléas du soudage, et on peut également mettre en oeuvre des maté- riaux non soudables. Les deux principales qualités requises pour ce type de produit sont d'une part, la résistance au couple de dé - sertissage, c'est-à-dire à un mouvement de rotation par rapport au support et, d'autre part, la résistance à la force de désertissage,c'est-à-dire à un mouvement de désen- castrement axial de l'écrou par rapport au support. Dans certains types d'écrous connus, les deux fonc- tions d'autopoinçonnage et d'autosertissage étaient obte- nues en prévoyant sur le corps de l'écrou, un élément perforateur (ou tête) de section carrée. Ainsi, lorsque le support de l'écrou était percé par cette tête perforatri- ce, la forme même de la tête empêchait l'écrou de tourner sur lui-même et assurait donc une certaine solidarité entre l'écrou et son support. Cependant, ces écrous se sont révé- lés peu performants pour assurer une liaison fiable et du- rable avec leur support, alors que cette fonction est essentielle dans les utilisations envisagées. Le brevet US 4.432.681 décrit un écrou autoser - tisseur autopoinçonneur possédant en son centre un trou ta- raudé et, à la périphérie de ce trou, un élément perfora- teur polygonal. Le sertissage est assuré par la forme de l'élément perforateur ainsi que par un ensemble de pentes de compression situées sur la même face de l'écrou que l'élément perforateur, mais à la périphérie de cette face. Ces pentes de compression partent de la périphérie et sont inclinées vers la base de la tête perforatrice de l'écrou; elles sont séparées par des surfaces plates faisant dépres- sion et sont placées radialement de façon à ce que leur axe central coincide avec l'un des angles de la tête perfora- trice polygonale.De plus, la base de la tête perforatrice est incurvée ou coupée au niveau des angles, de manière à pouvoir recevoir une partie du matériau de support.Ainsi, après poinçonnage du matériau de support par la tête poly- gonale, les pentes de compression en forcent une partie à venir s'encastrer sous l'évasement des angles de la tête perforatrice. Dans l'écrou faisant l'objet du brevet US 4.432.681, le sertissage est ainsi assuré, d'une part, par encastrement du matériau de support dans les surfaces pla- tes faisant dépression séparant les différentes pentes de compression, et d'autre part, par la forme polygonale de la tête perforatrice Cependant, cet écrou est de réalisation très com- pliquée et, de plus, la configuration polygonale de la tête perforatrice pose des problèmes au niveau du positionnement de l'écrou sur la presse de poinçonnage. Cette configura- tion provoque aussi une usure beaucoup plus rapide de l'outillage en raison des chocs répétés au niveau des an- gles On a déjà proposé un type d'écrou autosertisseur autopoinçonneur possédant un élément perforateur rond.Cet écrou est constitué d'un corps carré surmonté, à la péri- phérie du trou de taraudage, d'un élément perforateur rond possédant, à sa base externe,un évasement circulaire su- sceptible de recevoir une partie du matériau de support, de façon à assurer le sertissage de l'écrou.Sur la même face, aux quatre coins de l'écrou,sont disposés quatre plots triangulaires. Lors du poinçonnage, le matériau de support vient glisser sur chacun des quatre plots et une partie de ce ma- tériau se loge en quatre points dans la partie évasée de l'élément perforateur. Ces quatre plots assurent, par leur individualité, un meilleur sertissage de l'écrou, le maté- riau de support étant encastré entre eux. On constate, dans la pratique, qu'un tel écrou ré- siste bien au couple de désertissage, mais que la résis- tance à la force de désertissage n'est pas suffisante, l'encastrement de matière sous la partie évasée n'étant ef- fectué. que localement,en différents points distincts. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient particulièrement désavantageux pour ce genre de technique, en fournissant un écrou capable de ré- sister aussi bien au couple de désertissage qu'à la force de désertissage. Cet écrou autosertisseur autopoinçonneur,à tête perforatrice ronde, répond aux normes précises, nécessaires pour ce type de produit et présente une excellente résis- tance au couple de désertissage et à la force de désertis- sage. L'invention concerne donc un écrou autosertisseur autopoinçonneur,comprenant un corps percé d'un orifice ta- raudé et possédant une face destinée à être fixée par ser- tissage sur un support ainsi qu'une tête perforatrice ronde s'étendant, en saillie à partir de ladite face, à la péri- phérie de l'orifice et comportant une partie évasée ren- trante entourant l'orifice, en vue du sertissage de la tête sur le support, ledit écrou étant caractérisé en ce que la partie évasée est entourée complètement par un rebord en forme de jupe polygonale continue de hauteur inférieure celle de la tête Dans un mode de réalisation particulièrement avan- tageux, la face interne de la jupe polygonale continue, dé- limitant la partie évasée est inclinée d'un angle par rapport à l'axe central de l'écrou au moins au niveau des angles de la jupe polygonale. Selon une caractéristique avantageuse, cet angle est de 30 à 45 environ par rapport à l'axe central de l'écrou Dans le mode de réalisation préféré, la jupe poly- gonale continue est positionnée à la périphérie extérieure du corps de l'écrou. Selon une caractéristique complémentaire,la jupe polygonale continue est de forme carrée. Par cet ensemble de caractéristiques, utilisables isolément ou en combinaison, l'écrou selon l'invention, une fois positionné, résiste au couple de désertissage en supprimant les inconvénients décrits précédemment d'un élé- ment perforateur polygonal, ainsi qu'à la force de déser- tissage Le sertissage de l'écrou n'est plus assuré par un encastrement de matière entre des plots mais par réalisa- tion d'un profil particulier du support dans une gorge, ce- ci permettant un maintien,par encastrement uniforme et complet,de l'écrou sur son support. L'invention sera illustrée sans être aucunement li- mitée par la description détaillée de certains modes de réalisation donnés à titre d'exemple et représentés aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 est une vue de dessus d'un écrou autopoinçonneur à huit pans conforme à l'invention. La figure 2 est une coupe suivant la ligne AA de la figure 1. Les figures 3a à 3c illustrent en trois étapes, la fixation de l'écrou des figures 1 et 2 sur un support (tôle mince). La figure 4 représente, vu de dessus, un autre mode de réalisation particulièrement avantageux de l'écrou conforme à l'invention. La figure 5 est une coupe suivant la ligne BB de la figure 4. La figure 6 représente un autre mode de réalisation de l'invention; La figure 7 est une coupe suivant la ligne CC de la figure 6; La figure 8 est une coupe suivant la ligne DD de la figure 6. Les figures 1 et 2 représentent un premier mode de réalisation de l'écrou selon l'invention. Il comprend un corps (1) au centre duquel un trou (2) est taraudé. Le pas de vis (3) ainsi créé à l'intérieur du trou (2) permet la fixation de l'écrou avec un boulon de filetage complémen- taire. Le corps (1) de l'écrou présente (figure 2) un élé- ment (4) dont la partie extrême (11) forme arête de coupe, et qui constitue la tête perforatrice de l'écrou. Cette tê- te perforatrice ronde (4) est située à la périphérie du trou (2) alésé dans l'écrou et possède le même axe (5) que le corps (1). Elle est évasée extérieurement par rapport au trou (2) pour permettre l'encastrement de matière et élimi- ner les mouvements axiaux de l'écrou fixé sur son support. Cette partie évasée extérieure (6) est visible sur la figu- re 2 représentant en coupe l'écrou de la figure 1. Sur la même face de l'écrou,destinée à être fixée sur un support tel qu'une tôle, et à l'extérieur de la tê- te perforatrice (4), le corps (1) est prolongé de façon à former une jupe (7) continue tout autour de l'élément per- forateur (4). La jupe (7) est placée à une distance suffisante de l'élément perforateur (4) pour permettre l'encastrement de matériau de support dans la gorge (8). Cette jupe continue (7), de forme polygonale, assure le sertissage du support mince;elle a une hauteur hl nécessai- rement inférieure à celle h2 de la tête perforatrice(4) de façon à être sûr que la tête perforatrice (4) joue le rôle de perceuse. La section de cette jupe (7) peut être quel- conque:carrée, rectangulaire, demi-sphérique. Les figures 3a à 3c montrent schématiquement, en coupe et à échelle agrandie trois étapes de la fixation de l'écrou selon l'invention sur le support (9), par exemple une tôle mince.Après perforation, la matrice de la presse de sertissage force la tôle (9) à s'engager dans la gorge (8) formée entre la jupe et la tête perforatrice (4). Simultanément, cette matrice écrase et allonge la tôle (9) La jupe (7) permet un phénomène de fluage ou de glissement qui pousse cette tôle (9) sous la partie évasée (6) de la tête perforatrice ronde (4). Etant donné la forme polygo- nale de la jupe (7),la tôle (9), une fois encastrée dans la gorge (8), empêche les mouvements de rotation de l'écrou, assurant ainsi une partie du sertissage. Etant donné la continuité de la jupe (7), le phénomène de fluage de la tôle mince (9), s'effectue en tous points de cette jupe (7) et assure le glissement circulaire complet d'une partie de la tôle (9) sous la partie évasée (6) de la tête perforatrice (4). On assure ainsi un sertissage complet et efficace de l'écrou autopoinçonneur sur la tôle(9). Les figures 4 et 5 représentent un mode de réalisa- tion plus perfectionné de l'invention. La jupe polygonale (7) présente une section carrée. Ce mode de réalisation s'est avéré le meilleur en ce qui concerne la résistance au couple de désertissage. Dans l'exemple décrit et re- présenté, le corps (1) de l'écrou est aussi carré, ce qui n'est pas indispensable, une jupe carrée pouvant être également supportée par un corps d'écrou à six ou huit pans ou plus La section de la face interne de la jupe continue (7), délimitant la partie évasée de la tête perforatrice (4) est évasée (face du côté du trou (2) de l'écrou, donc en opposition avec l'élément perforateur rond (4)). Cette face (10) est inclinée d'un angle c (figure 5) par rapport à l'axe de l'écrou, ce qui permet d'améliorer le fluage de la tôle (9)sur la jupe (7) et, par conséquent, le sertissage de l'écrou. Un angle t de 30 à 45 par rap- port à l'axe de l'écrou procure d'excellents résultats. Un autre mode de réalisation de l'invention est re- présenté sur les figures 6 à 8. Au niveau des angles, la face interne (12)de la jupe (7) délimitant la partie éva- sée de la tête perforatrice (4) est elle-même évasée.Cette face (12) est inclinée d'un angle c voisin de 30 à 450 par rapport à l'axe de l'écrou.Par contre,les parties centra- les (14) des côtés de la jupe (7),ne possèdent pas cette face (12) évasée, ce qui peut faciliter la fabrication de l'écrou. Sur les différentes figures représentées, la jupe (7) a été positionnée à la périphérie du corps (1) de l'écrou, en continuité avec le bord extérieur de ce corps (l).Ce positionnement n'est pas indispensable, la jupe (7) pouvant se trouver plus près de la tête perforatrice (4)pour un corps d'écrou de même dimension. Cependant, le positionnement de la jupe (7) à la périphérie du corps (1) facilite la fabrication de ce type d'écrou et procure, pour les dimensions normées de ces produits, une gorge (8) suffisamment grande pour permettre un encastrement facile et efficace de la tôle (9). Il est à noter que.ce type d'écrou est particuliè- rement adapté à la fixation sur les tôles de faible épais- seur (inférieure à 3 mm). Bien entendu, l'invention ne se limite pas au dé- tail des modes de réalisation qui n'ont été décrits qu'à titre d'exemples, d'autres variantes pouvant être réali- sées, sans sortir du cadre de protection défini par les revendications. Ainsi, la tête perforatrice (4) pourrait présenter des formes différentes, tout en assurant le sertissage: par exemple, une face extérieure verticale de cet élément (4) avec une encoche circulaire à sa base. On pourrait aussi imaginer une jupe (7) possédant un angle c obtu par rapport à l'axe de l'écrou, c'est-à-dire rentrant de façon à permettre, comme pour la tête perforatrice, un en- castrement d'une partie du matériau de support. La présente invention résoud le problème posé en mettant à profit les avantages d'un élément perforateur rond et en procurant une résistance élevée à la fois au couple de désertissage et à la force de désertissage. On obtient ainsi un écrou autosertisseur autopoinçonneur de construction simple permettant l'utilisation de maté- riaux non soudables et de bonne résistance aux vibrations. L'invention s'applique de manière très intéressante à la fixation de tôles métalliques, mais elle peut égale- ment être utilisée pour la fixation de matières en plaques non métalliques de composites présentant une certaine duc- tibilité REVENDICATIONS 1. Ecrou autosertisseur autopoinçonneur comprenant un corps (1)percé d'un orifice taraudé (2) et possédant une face destinée à être fixée par sertissage sur un sup- port (9) ainsi qu'une tête perforatrice ronde (4) s'éten- dant, en saillie à partir de ladite face, -à la périphérie de l'orifice (2) et comportant une partie évasée rentrante (6) entourant l'orifice, en vue du sertissage de la tête (4) sur le support (9), caractérisé en ce que la partie évasée (6), est entourée complètement par un rebord en forme de jupe polygonale continue (7) de hauteur infé- rieure à celle de la tête (4). 2. Ecrou selon la revendication l,caractérisé en ce que la face interne (10,12) de la jupe polygonale continue (7),délimitant la partie évasée (6),est inclinée d'un an- gle au niveau des angles de la jupe polygonale (7). 3.Ecrou selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle t est de 30 à 450 environ par rapport à l'axe central (3) de l'écrou. 4.Ecrou selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la jupe polygonale continue (7) est disposée à la périphérie extérieure du corps de l'écrou. 5.Ecrou selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la jupe polygonale continue (7) du corps (1) de l'écrou est de forme carrée