Brevet FR2732417A1 — publié le 19961004

Pièce d'insertion métallique pour thermoplastique. à tenue mécanique renforcée. L'invention est relative à une pièce d'insertion métallique destinée à être introduite dans un logement d'un corps en matière polymère thermoplastique, de manière à provoquer la fusion partielle de la matière plastique lors de l'enfoncement dans le logement suite à un échauffement préalable de la pièce ou à une friction par ultrasons, ladite pièce comprenant: - un premier élément de maintien apte à résister aux efforts en rotation, - un deuxième élément de maintien susceptible de s'opposer aux efforts de traction et de rotation, et comprenant une surface latérale moletée et de forme tronconique, - et des moyens d'accumulation de la matière plastique fondue et refoulée lors de l'incrustation de la pièce dans le corps. Le document FR-A-2250040 se rapporte à un insert introduit après chauffage dans un corps synthétique. La tenue en rotation de l'insert dans le corps est assurée au moyen d'une couronne cylindrique striée, ayant un diamètre sensiblement égal à celui du logement. Pour certaines pièces d'assemblage ou de support en matières plastiques soumises à des contraintes mécaniques importantes, notamment de serrage, la présence de la couronne striée s'est avérée insuffisante pour garantir le couple de décohésion de l'insert. L'objet de l'invention consiste à réaliser une pièce d'insertion métallique ayant une bonne tenue mécanique, et facilement mise en place dans le matériau thermoplastique. Selon l'invention, la pièce d'insertion est surmoulée dans le logement axial composé d'un évidement cylindrique prolongé vers le fond par un orifice tronconique, et le premier élément de maintien comporte une collerette ayant une section supérieure à celle de l'évidement, et au moins deux surfaces parrallèles opposées, écartées l'une de l'autre par une distance correspondant sensiblement au diamètre de l'évidement Selon une caractéristique de l'invention, la collerette présente une section polygonale, notamment hexagonale ou carrée, permettant d'obtenir une bonne incrustation dans le corps thermoplastique. Selon un mode de réalisation préférentiel, lesdits moyens d'accumulation comportent une gorge annulaire disposée coaxialement entre la collerette, et la grande base du deuxième élément de maintien, la hauteur axiale de la gorge étant inférieure à celle ménagée entre la grande base et la petite base de la partie moletée dudit deuxième élément. L'effet de refoulement de la matière plastique fondue vers la gorge intermédiaire peut être favorisé par une collerette équipée d'une pointe d'ancrage délimitée par une arête inclinée formant un angle prédéterminé avec un plan horizontal s'étendant perpendiculairement à l'axe de ladite pièce. Le surmoulage optimum est obtenu lorsque l'angle d'inclinaison est inférieur à 20 degrés. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique de l'insert avant son insertion dans le corps thermoplastique, L'insert étant représenté en coupe sur la demi-vue de gauche, et en élévation sur la demi-vue de droite; - la figure 2 montre une vue en plan de l'insert de la figure 1; - la figure 3 est une vue identique de la figure 1 après insertion de l'insert dans le corps; - la figure 4 est une vue identique de la figure 3, et représentant une variante de réalisation; - la figure 5 montre la dimension de la collerette par rapport au diamètre de l'évidement du corps;; - les figures 6 et 8 sont des vues partielles de la figure 1, représentant deux autres variantes de réalisations de l'insert; - les figures 7 et 9 montrent les vues en plan, respectivement des figures 6 et 8; - la figure 10 est une vue identique de la figure 6 d'une autre variante d'insert. En référence aux figures 1 à 3, une pièce d'insertion métallique 10 désignée par la suite par "insert", est destinée à être introduite, par pression et fusion, dans un logement 12 d'un corps 14 en matière polymère thermoplastique. Le logement 12 est constitué dans l'exemple décrit par un trou borgne, mais il est clair que l'invention s'applique également à un alésage traversant toute l'épaisseur du corps 14 thermoplastique. Le profil extérieur de l'insert 10 comporte deux zones d'ancrage distinctes équipées d'un premier élément de maintien 16 apte à résister aux efforts de torsion, et d'un deuxième élément de maintien 18 destiné à s'opposer aux efforts de traction et de rotation. Le premier élément de maintien 16 est agencé selon une collerette 20 de section extérieure hexagonale, et ayant une hauteur axiale pouvant atteindre quelques millimètres. Le deuxième élément de maintien 18 comprend une surface latérale moletée de forme tronconique, dont la grande base 21 se raccorde à la collerette 20 par l'intermédiaire d'une gorge 22 annulaire, dans laquelle peut s'accumuler le surplus de matière plastique fondue lors de la mise en place de l'insert 10 dans le logement 12. Le diamètre interne de la gorge 22 est inférieur à celui de la grande base circulaire du deuxième élément de maintien 18 tronconique. L'épaisseur axiale de la gorge 22 est inférieure à la longueur axiale du deuxième élément de maintien 18. A l'opposé de la gorge 22, la collerette 20 peut être prolongée par un embout 24 cylindrique faisant saillie du logement 12 après l'insertion de l'insert 10 dans le corps 14. La configuration interne de l'insert 10 comporte un alésage 26, qui selon les applications, peut être taraudé, ou être doté d'une surface cylindrique lisse. La petite base 28 circulaire du deuxième élément de maintien 18 tronconique se termine à la partie inférieure par une extrémité 30 biseautée facilitant l'introduction et le positionnement de l'insert 10 dans le trou borgne du logement 12. L'extrémité 30 biseautée est constituée par un tronc de cône de faible longueur axiale, nettement inférieure à celle de la surface moletée, et ayant une inclinaison plus prononcée. Dans la variante de la figure 4, I'embout 24 cylindrique est supprimé, et la collerette 20 hexagonale se trouve sensiblement encastrée dans le corps 14. II est également possible suivant le besoin, d'augmenter la hauteur axiale de la collerette 20 pour assurer une mise en saillie (voir pointillé). II est également possible de prolonger la collerette 20 par une tige conformée en goujon, ou des moyens de raccord. Le logement 12 du corps 14 est composé d'un évidement 32 cylindrique, prolongé vers le bas par un orifice 34 tronconique de forme conjuguée, mais de dimension légèrement inférieure à celle de la partie moletée du deuxième élément de maintien 18. Sur la figure 5, la structure de la collerette 20 hexagonale est plus grande que le diamètre de l'évidement 32 cylindrique, ce dernier se trouvant en contact tangentiel avec les faces consécutives de la collerette 20. L'écartement entre deux faces parallèles opposées de la collerette 20 hexagonale correspond sensiblement au diamètre de l'évidement 32. La hauteur axiale de l'évidement 32 dépend des caractéristiques mécaniques d'ancrage que l'on souhaite obtenir, mais reste toujours inférieure à la profondeur de l'orifice 34 tronconique. La mise en place de l'insert 10 sur le corps 14 thermoplastique selon les figures 1 à 3 s'effectue de la manière suivante: L'insert 10 métallique est chauffé jusqu'à une température prédéterminée correspondant au point de fusion du matériau thermoplastique, puis est enfoncé par pression dans le sens de la flèche F en direction du fond du logement 12 grâce à l'action de poussée d'un outillage adapté. La fusion de la matière thermoplastique s'effectue progressivement dans l'orifice 34 tronconique lors de la course d'enfoncement de l'insert 10, et le plastique fondu recouvre toute la surface latérale de la partie moletée du deuxième élément de maintien 18. La pénétration de l'insert 10 dans le logement 12 est facilitée par la présence de l'extrémité 30 biseautée. La collerette 20 hexagonale s'engage ensuite dans l'évidement 32, et se surmoule dans la matière plastique fondue. L'incrustation des arêtes de la collerette 20 hexagonale dans la partie supérieure du corps 14 provoque le refoulement du matériau plastique fondue dans la gorge 22 annulaire. Le refroidissement de l'insert 10 entraîne ensuite la solidification de la matière plastique autour des deux éléments de maintien 16, 18, ce qui permet de renforcer la tenue mécanique de l'assemblage. Sur les figures 6 et 7, une variante de pièce d'insertion 100 comporte une collerette 120 semi-cylindrique, équipée au moins de deux surfaces 123,125 planes et parallèles diamétralement opposées par rapport à l'axe longitudinal. L'écartement entre les deux surfaces 123, 125 correspond sensiblement au diamètre de l'évidement 32 du logement 12. En référence aux figures 8 et 9, la collerette 220 d'une autre variante d'insert 200 présente une forme carrée. Tout autre forme polygonale peut bien entendu être utilisée en fonction de la tenue mécanique souhaitée. Dans les deux variantes des figures 6 à 9, la structure restante de chaque insert 100, 200 est identique à celle de l'insert 10, notamment l'embout 124, 224 supérieur. Sur la figure 10, la pièce d'insertion 300 comporte une collerette 320 polygonale, et une gorge 322 légèrement inclinée vers le haut par rapport à un plan horizontal s'étendant perpendiculairement à l'axe de l'insert 300. L'extrémité inférieure de chaque secteur de la collerette 320 polygonale est pourvue d'une pointe 319 d'ancrage de forme légèrement incurvée, pour faciliter l'incrustation dans le corps 14, et favoriser le refoulement du surplus de matière plastique fondue dans la gorge 322. Le surmoulage optimum de l'insert 300 est obtenu lorsque l'angle de la pointe 319 d'ancrage avec le plan horizontal est compris entre 5 et 20 degrés. L'effet d'incrustation de la collerette polygonale 20, 220, 320, ou de la collerette 120 circulaire avec méplats, est particulièrement avantageux pour renforcer la tenue en rotation de chaque insert 10, 200, 300, 100. L'association d'un logement 12 à évidement 32 de section cylindrique, évite l'orientation angulaire de l'insert lors de l'assemblage. L'insert selon l'une quelconque des figures 1 à 10 peut être réalisé en laiton. REVENDICATIONS 1) Pièce d'insertion métallique destinée à être introduite dans un logement d'un corps en matière polymère thermoplastique de manière à provoquer la fusion partielle de la matière plastique lors de l'enfoncement dans le logement suite à un échauffement préalable de la pièce ou à une friction par ultrasons, ladite pièce comprenant: - un premier élément de maintien apte à résister aux efforts de rotation, - un deuxième élément de maintien susceptible de s'opposer aux efforts de traction et de rotation, et comprenant une surface latérale moletée de forme tronconique, - et des moyens d'accumulation de la matière plastique fondue et refoulée lors de l'incrustation de la pièce dans le corps, caractérisée en ce que:: - la pièce d'insertion (10, 100, 200, 300) est surmoulée dans le logement (12) axial composé d'un évidement 32 cylindrique prolongé vers le fond par un orifice (34) tronconique, - le premier élément de maintien (16) comporte une collerette (20, 120, 220, 320) ayant une section supérieure à celle de l'évidement (32), et au moins deux surfaces latérales opposées, écartées l'une de l'autre par une distance correspondant sensiblement au diamètre de l'évidement (32). 2) Pièce d'insertion métallique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la collerette (20, 220, 320) présente une section polygonale, notamment hexagonale ou carrée. 3) Pièce d'insertion métallique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la collerette (120) est dotée d'un segment cylindrique délimité par deux surfaces (123,125) planes et parallèles. 4) Pièce d'insertion métallique selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que les dits moyens d'accumulation comportent une gorge (22, 322) annulaire disposée coaxialement entre la collerette (20, 120, 220, 320), et la grande base (21) du deuxième élément de maintien (18), la hauteur axiale de la dite gorge étant inférieure à celle ménagée entre la grande base (21) et la petite base (28) de la partie moletée dudit deuxième élément (18). 5) Pièce d'insertion métallique selon la revendication 4 caractérisée en ce que la collerette (320) comporte au moins une pointe (319) d'ancrage située du côté de ladite gorge (322), ladite pointe étant délimitée par une arête inclinée formant un angle prédéterminé avec un plan horizontal s'étendant perpendiculairement à l'axe de ladite pièce. 6) Pièce d'insertion métallique selon la revendication 5 caractérisée en ce que l'angle d'inclinaison de la pointe (319) d'ancrage est compris entre 5 et 20 degrés. 7) Pièce d'insertion métallique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la structure de ladite pièce d'insertion est réalisée en laiton.