Brevet FR2745048A1 — publié le 19970822

L'invention concerne un élément de fixation destiné à être engagé sur un goujon fileté, et un système comprenant un tel élément de fixation. il est connu d'immobiliser des pièces sur un goujon fileté au moyen d'un élément de fixation tel qu'un écrou venant serrer les pièces par exemple contre la tête du goujon. Ce type de montage est notamment utilisé dans l'industrie automobile. Cependant, la fixation par goujon fileté et écrou présente des inconvénients. Lors de la disposition de l'écrou en regard du goujon, le diamètre étroit de l'alésage de l'écrou nécessite un positionnement très précis de l'écrou. De plus, le vissage de l'écrou sur le goujon est une opération longue. En outre, si une pièce est en butée latéralement sur l'écrou, l'écrou ne permet pas de rattaper un éventuel défaut d'alignement de cette pièce par rapport à l'axe du goujon, l'écrou étant nécessairement coaxial au goujon. Un but de l'invention est de founir un élément de fixation permettant un centrage facile et un montage rapide sur le goujon, qui permette de rattraper au moins partiellement un défaut d'alignement des pièces sur le goujon et qui offre un serrage résiduel des pièces une fois monté. En vue de la réalisation de ce but, on prévoit selon l'invention un élément de fixation destiné à être engagé sur un goujon fileté contre une pièce pour immobiliser cette pièce sur le goujon, cet élément comportant des dents dirigées vers un axe de l'élément et formant un cône autour de cet axe, l'élément étant compressible en formant ressort suivant la direction axiale de façon à pouvoir être comprimé en étant sollicité en sens opposés d'une part par le goujon et d'autre part par la pièce. On engage l'élément de fixation sur le goujon à partir de la base du cône. Au cours de l'avancée de l'élément de fixation sur le goujon, les dents sont en contact avec le goujon et sautent d'une portion de filet à une autre, ce jusqu'à mise en butée de l'élément contre la pièce à immobiliser. A ce moment, une poussée supplémentaire sur l'élément de fixation entraine la compression élastique de l'élément et un saut supplémentaire d'au moins l'une des dents pour le serrage de l'élément contre la pièce. La disposition des dents en cône interdit tout recul de celles-ci de sorte que l'élément reste en place. Lors du montage, l'élément de fixation se centre naturellement sur le goujon grâce à la disposition des dents en cône qui crée un effet d'entonnoir. fi est engagé par translation sur le goujon et son montage est donc rapide et pratiquement instantané. La libre disposition de chaque dent sur le goujon et le repositionnement latéral éventuel de l'élément sur le goujon permettent, le cas échéant, de rattraper un défaut d'alignement d'une ou plusieurs pièces avec le goujon. Grâce à la mise en compression de l'élément pour son serrage, l'élément exerce un effort résiduel sur les pièces après montage. On prévoit également selon l'invention un système de fixation de pièces mécaniques comprenant un goujon fileté et un élément de fixation destiné à être engagé sur celui-ci et tel que précité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre de deux modes préférés de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. Aux dessins annexés: - la figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation de l'élément de fixation selon l'invention, représenté sans sa cage, - la figure 2 est une vue en coupe transversale selon le plan II-II de l'élément de la figure 1, représenté avec sa cage, - la figure 3 est une vue en coupe de l'élément de la figure 2 monté sur un goujon, - la figure 4 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation de l'élément de fixation selon l'invention, et - la figure 5 est une vue en coupe transversale suivant le plan V-V de l'élément de la figure 4 monté sur un goujon. En référence aux figures 1 et 2, selon un premier mode de réalisation, l'élément de fixation selon l'invention est constitué de deux organes, à savoir un clip 2 et une cage 4. Le clip 2 comporte une couronne 6 d'axe 8 en forme générale d'anneau, ainsi que trois dents 10 en forme générale de ZV" reliées chacune à la couronne par deux pieds 12 constituant les branches du ZV". Chaque pied de dent est très proche d'un pied de la dent adjacente, chaque dent couvrant un secteur angulaire d'environ 1200. Les trois dents 10 sont dirigées vers l'axe 8 et forment un cône autour de cet axe, ce cône ayant sa pointe dirigée vers le bas sur les figures 1, 2 et 3. Le sommet de chaque dent 10 se trouve en regard de l'axe 8 et est constitué par une arête de forme hélicoïdale ayant pour axe l'axe 8, l'hélice ayant même sens que le filet du goujon sur lequel l'élément de fixation sera engagé. Le sommet de chaque dent est très proche de l'axe 8, le rayon glocal de la couronne vaut environ 13 fois la distance du sommet de la dent à l'axe 8. La cage 4 est sensiblement coaxiale à la couronne et comporte une gorge annulaire 14 à profil général en U dont l'ouverture est dirigée vers l'axe 8. La couronne 6 est engagée dans cette cage en présentant un jeu suivant la direction radiale à l'axe 8, ce jeu étant par exemple égal à 0,05 fois le diamètre intérieur de la cage, au fond de la gorge. Les portions de couronne 16 s'étendant entre les pieds d'une même dent sont courbées dans le sens les éloignant axialement de la dent correspondante. Ces portions 16, alternées avec les portions 18 de couronne adjacentes à deux dents, donnent à la couronne une forme ondulée visible notamment sur la figure 2. Les portions 18 adjacentes à deux dents sont en contact avec une première face interne 20 de la gorge et les portions 16 situées entre les pieds de chaque dent sont en contact avec une deuxième face interne 22 de la gorge, les faces 20 et 22 étant perpendiculaires à l'axe 8 et situées en regard l'une de l'autre. Avant montage de l'élément de fixation sur le goujon, la couronne 6 disposée dans la cage 14 est légèrement compressée axialement entre les faces 20 et 22 de la gorge de sorte qu'elle se trouve en précompression.La couronne peut être ensuite compressée davantage et constitue ainsi une partie distincte des dents et formant ressort suivant la direction axiale. La cage 4 comporte en outre un col 26 en forme de cône centré sur l'axe 8. Le col s'étend du côté de la couronne opposé axialement aux dents, la pointe imaginaire du cône du col étant orientée vers les dents. L'élément de fixation est utilisé de la façon suivante en référence à la figure 3 sur laquelle est représenté un goujon fileté 30 dont la tête est fixée de façon non détaillée à une première pièce 32. On souhaite immobiliser axialement contre la pièce 32 une deuxième pièce 34 enfilée sur le goujon. Pour cela, on engage l'élément de fixation par son col 26 sur l'extrémité libre du goujon, la forme en cône de ce col facilitant le centrage de l'élément de fixation sur le goujon. On pousse l'élément sur le goujon. Les dents 10 viennent en contact avec l'arbre du goujon, s'écartent légèrement pour laisser passer celui-ci et sautent d'une portion de filet à une autre. Le col arrive finalement en butée contre la deuxième pièce 34. A ce moment, le sommet de chaque dent est en butée contre une portion du filet.La forme hélicoïdale du sommet des dents facilite son insertion dans le creux s'étendant entre deux portions successives du filet. La cage se trouvant en butée contre la pièce 34, l'utilisateur exerce une poussée axiale sur le clip 2, cette poussée étant appliquée sur les pieds 10 des dents. Cette poussée est transmise à la couronne et entraine sa déformation élastique en compression axiale entre d'une part la pièce 34 par l'intermédiaire de la cage 4, et d'autre part des pieds 10 des dents. La compression de la couronne provoque simultanément la translation des dents le long de la tige du goujon en direction de la pièce 34 et la rotation de chaque dent autour de la courone en direction de l'axe par appui des dents sur les portions de couronne 18. Cette translation et cette rotation ont pour effet de faire avancer les sommets des dents sur une faible longueur le long de la tige du goujon. La compression de la couronne doit ainsi permettre à au moins une des dents de sauter d'une portion de filet à la portion adjacente en direction de la tête du goujon. Lorsque l'utilisateur cesse la poussée sur le clip, la compression de la couronne diminue un peu de sorte que l'inclinaison de chaque dent par rapport à l'axe tend à augmenter et à s'approcher de-la direction perpendiculaire à l'axe, le sommet de chaque dent ne bougeant pas. Mais la couronne reste compnmée. La pièce 34 peut, comme c'est le cas sur la figure 3, présenter un bossage centré sur le goujon et conformé pour épouser la forme du col 26 de façon à centrer la cage 4 par rapport à la pièce 34. A ce moment, le clip peut se repositionner latéralement dans la cage en fonction de la disposition des dents contre le goujon et d'un éventuel défaut d'alignement de la pièce 34 sur le goujon 30, le bossage de la pièce demeurant en butée sur le col 26 de la cage. Le défaut est ainsi rattrapé partiellement ou en totalité par le réajustement latéral du clip 2 par rapport à la cage 4. Le montage de l'élément est donc pratiquement instantané. ll est encore facilité par la fonction de centrage assurée par le col 26. Après le montage, la couronne demeure compressée en étant sollicitée en sens opposés, d'une part par les dents et d'autre part par la pièce 34, du fait de l'avancée supplémentaire précitée d'une ou plusieurs dents le long du goujon. Cette compression permet d'exercer un effort de serrage résiduel sur la pièce à immobiliser l'élément de fixation demeurant alors serré contre la pièce. On peut oter l'élément de fixation en le dévissant comme un écrou, notamment au moyen d'une pince à bec classique telle que représentée en traits double mixte sur la figure 3, qui permet de faire tourner le clip. Un tel élément de fixation peut par exemple, s'il est installé avec une poussée égale à 8kg, offrir un serrage résiduel de 4kg et une résistance totale à l'arrachement (retournement des dents) supérieure à 35kg. La résistance du clip est fonction de l'épaisseur de la tôle de métal le constituant, et des dimensions des dents et de la couronne, notamment l'écartement entre les pieds de chaque dent. Les figures 4 et 5 montrent un deuxième mode de réalisation de l'élément de fixation dans lequel les parties similaires au premier mode de réalisation présentent des références augmentées de 100. Cette fois, l'élément de fixation est constitué du seul clip 104. La couronne 106 a une forme générale de bague et porte quatre dents 110 de forme triangulaire espacées les unes des autres et régulièrement réparties sur la circonférence de la couronne 106. Ici encore, les dents 110 forment un cône et ont un sommet très proche de l'axe 8. La couronne porte également quatre ergots 140 disposés respectivement entre les quatre dents. Les ergots ont une forme générale triangulaire et s'étendent en saillie du côté de la couronne opposé axialement aux dents. Ils sont recourbés en direction du centre de la couronne. Les ergots constituent une partie compressible distincte des dents et formant ressort suivant la direction axiale. Le montage de l'élément de fixation sur le goujon est semblable à celui du précédent mode. On engage l'élément sur le goujon, les dents 110 sautant d'un filet à l'autre. Lorsque les ergots 140 arrivent en butée contre la pièce 134, l'utilisateur exerce une poussée axiale sur le clip. Cette poussée est encaissée par les ergots qui se déforment élastiquement. La compression de cette partie compressible entraine une avancée supplémentaire de la couronne et des dents, au moins l'une des dents sautant d'une portion de filet à une portion adjacente. Lorsque l'utilisateur interrompt la poussée, la compression des ergots diminue mais persiste, les ergots étant sollicités en sens opposés, d'une part par les dents en appui sur le filet, et d'autre part par la pièce 134. On peut augmenter le serrage de l'élément de fixation contre la pièce en le vissant d'une portion de tour sur le goujon. Ici encore, le montage de l'élément est facile et instantané. Les dents pouvant se déplacer indépendamment les unes des autres, l'élément peut librement se repositionner latéralement par rapport au goujon par exemple en fonction d'un éventuel défaut d'alignement de la pièce sur le goujon si l'élément de fixation est en appui radialement sur la pièce. Les ergots exercent un serrage résiduel sur la pièce. On démonte l'élément en le dévissant. Dans ces deux modes de réalisation, le goujon et l'élément de fixation constituent un système de fixation de pièces mécaniques particulièrement avantageux. Dans le premier mode de réalisation, la cage pourra être réalisée en acier doux courant. Dans les deux modes précités, le clip sera notamment réalisé en acier traité thermiquement ou inoxydable du type XC 60 ou XC 70. L'élément de fixation et le système de fixation seront avantageusement utilisés dans l'industrie automobile, notamment pour la fixation d'un écran thermique de pot catalytique. Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. On devra notamment entendre le terme "goujon fileté" au sens large et comme couvrant également les vis, les arbres filetés et les tiges filetées. Dans certains modes de réalisation, les dents pourront être configurées pour être elles-mêmes compressibles en formant ressort suivant la direction axiale. Avantageusement, dans ces deux modes de réalisation ainsi que dans d'autres, le rayon global de la couronne sera égal à au moins quatre fois la distance du sommet de chaque dent à l'axe, et de préférence au moins égal à huit fois cette distance. REVENDICATIONS 1. Elément de fixation destiné à être engagé sur un goujon fileté (30) contre une pièce (34; 134) pour immobiliser cette pièce sur le goujon, cet élément comportant des dents (10 ; 110) dirigées vers un axe (8) de l'élément et formant un cône autour de cet axe, l'élément étant compressible en formant ressort suivant la direction axiale de façon à pouvoir être comprimé en étant sollicité en sens opposés d'une part par le goujon et d'autre part par la pièce. 2. Elément de fixation selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une partie compressible (6 ; 140), distincte des dents, formant ressort suivant la direction axiale et disposée de façon à pouvoir être comprimée en étant sollicitée en sens opposés d'une part par les dents (10; 110) et d'autre part par la pièce. 3. Elément de fixation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que chaque dent (10; 110) présente en regard de l'axe une arête de forme hélicoïdale ayant pour axe l'axe de l'élément. 4. Elément de fixation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'élément comporte une couronne (6) portant les dents et une cage (4) présentant une gorge annulaire (14) dans laquelle la couronne est engagée, chaque dent étant reliée à la couronne par une paire de pieds (12), la couronne étant ondulée de sorte que les portions de couronne (18) adjacentes à deux dents sont en contact avec une première face (20) de la gorge perpendiculaire à l'axe et les portions de couronne (16) situées entre les deux pieds de chaque dent sont éloignées de la dent et en contact avec une deuxième face (22) de la gorge perpendiculaire à l'axe et située en regard de la première face (20). 5. Elément de fixation selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'avant montage de l'élément de fixation sur le goujon, la couronne (6) est compressée entre les deux faces (20, 22) de la cage. 6. Elément de fixation selon l'une des revendications 4 à 5, caractérisé par le fait que la couronne (6) est engagée dans la gorge (14) en présentant un jeu suivant la direction radiale à l'axe. 7. Elément de fixation selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que la cage comporte en outre un col (26) en forme de cône coaxial à l'élément, ce col s'étendant du côté de la couronne opposé axialement aux dents et en direction de celles-ci. 8. Elément de fixation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'élément comporte une couronne (106) portant les dents et des ergots (140) s'étendant en saillie du coté de la couronne opposé axialement aux dents. 9. Elément de fixation selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les ergots (140) sont recourbés en direction du centre de la couronne. 10. Système de fixation de pièces mécaniques comprenant un goujon fileté (30) et un élément de fixation destiné à être engagé sur celui ci, caractérisé par le fait que l'élément de fixation est conforme à l'une des revendications précédentes.