Brevet FR2780457A1 — publié le 19991231

VIS DE FIXATION DE PIECES, NOTAMMENT D'UNE PIECE EN MATIERE SYNTHETIQUE SUR UNE PIECE EN METAL, ET DISPOSITIF DE FIXATION COMPRENANT UNE TELLE VIS. La présente invention concerne une vis de fixation d'une première pièce, par exemple en matière synthétique sur une deuxième pièce, par exemple en métal, ces pièces étant disposées dans un environnement soumis à des contraintes mécaniques et/ou thermiques, particulièrement des vibrations, notamment dans un véhicule, et plus particulièrement un véhicule automobile. L'invention concerne également un dispositif de fixation d'une première pièce par exemple en matière synthétique, sur une deuxième pièce par exemple en métal. Il est impératif, dans le domaine de l'automobile ou de l'aviation, ou dans d'autres domaines o l'environnement soumet des pièces à des contraintes mécaniques et/ou thermiques très fortes, que les pièces fixées au moyen de vis, ne puissent pas se libérer de leur support en raison, précisément de ces contraintes. Lorsque deux pièces sont fixées l'une sur l'autre au moyen de vis, il faut donc que les vis ne puissent pas se desserrer pendant toute la durée de vie de la pièce. Il arrive fréquemment que les pièces soient de nature différente, par exemple une pièce en matière synthétique à fixer sur une pièce de support en métal. Les vibrations, les changements de température, ont pour résultante une tendance des vis à se desserrer. Pour éviter le desserrement des vis, on utilise habituellement des vis classiques en combinaison avec une entretoise, ce qui permet de répondre aux exigences imposées par le cahier des charges habituel de l'industrie automobile. Néanmoins, cette pratique a des inconvénients. Elle nécessite la mise en place d'une entretoise puis de la vis, c'est-à-dire la gestion de deux pièces distinctes d'o des risques d'oublis, et un processus de montage compliqué et cher. La présente invention se propose de pallier ces inconvénients en offrant une nouvelle vis qui combine les fonctions d'une vis et d'une entretoise classiques. Elle propose également un dispositif de fixation comprenant une telle vis et permettant de rendre cette vis imperdable. Dans ce but, la vis selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte une entretoise intégrée. D'une manière avantageuse, cette entretoise intégrée a une hauteur légèrement inférieure à l'épaisseur de ladite première pièce. Selon un mode de réalisation préféré, ladite entretoise intégrée est pleine. Dans une autre variante, l'entretoise intégrée est évidée. Dans une autre forme de réalisation, l'entretoise intégrée est rapportée et maintenue par des ergots. D'une manière avantageuse, la vis selon l'invention comprend un tronçon non fileté et un tronçon fileté. D'une manière préférée, ledit tronçon non fileté est de longueur h0, ladite longueur h0 étant déformnable et ayant selon les variantes la valeur la plus grande possible. Dans la variante à entretoise intégrée évidée, ledit évidement est prévu autour du tronçon non fileté. Un autre évidement peut être prévu au centre dudit tronçon non fileté de manière à réduire sa section. D'une manière particulièrement avantageuse, la vis selon l'invention est réalisée d'une seule pièce. La vis selon l'invention peut également comporter une rondelle mise en place par des ergots. L'invention concerne également un dispositif de fixation, caractérisé en ce qu'il comprend une vis de fixation telle que définie ci-dessus, ladite vis présentant en outre un tronçon droit non fileté entre son embase circulaire et son entretoise intégrée, et en ce que la première pièce comporte des moyens de retenue agencés pour maintenir la vis montée dans ladite première pièce avant sa fixation sur la deuxième pièce. La vis peut comprendre au-dessous de l'entretoise intégrée une rondelle, les moyens de retenue étant agencés pour retenir la rondelle et la vis montées dans ladite première pièce avant sa fixation sur la deuxième pièce. D'une manière particulièrement avantageuse, les moyens de retenue peuvent être constitués d'au moins deux pattes de retenue prévues sur la périphérie intérieure de la première pièce ou d'un bourrelet prévu à l'intérieur de la première pièce. De préférence, les moyens de retenues sont formés d'une seule pièce avec la première pièce. Pour ne pas gêner le contact de la première pièce avec la deuxième pièce, la hauteur entre la base de la première pièce et les moyens de retenue est supérieure à la hauteur mesurée entre l'extrémité inférieure du tronçon fileté et le bord supérieur de l'entretoise intégrée ou de la rondelle. La présente invention et ses avantages seront mieux compris dans la description suivante de plusieurs formes de réalisation données à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe axiale illustrant une première forme de réalisation de la vis selon l'invention, - la figure 2 est une vue représentant un graphique représentant la force de tension d'une vis en fonction de la longueur déformable h0, - la figure 3 est une vue en coupe axiale illustrant une deuxième forme de s réalisation de la vis selon l'invention, - la figure 4 est une vue de dessus de la vis représentée sur la figure 3, - les figures 5 à 7 sont des vues en coupe axiale illustrant d'autres formes de réalisation de la vis selon l'invention, - les figures 8 et 11 représentent avant fixation un dispositif de fixation selon l'invention avec une autre forme de réalisation de vis, - les figures 9 et 12 sont des vues du dispositif respectivement selon les figures 8 et 11 après fixation, - la figure 10 est une vue de dessus de la première pièce, - la figure 13 représente après fixation, une autre forme de réalisation du dispositif de fixation selon l'invention, et - la figure 14 représente une vue de dessus de la vis selon la figure 13. En référence à la figure 1, la vis 10, dite vis épaulée, est destinée à fixer une pièce A, par exemple en matière synthétique, sur une pièce B, par exemple en métal. Elle comporte une tête 11 pourvue d'une embase circulaire 12 dont le diamètre est supérieur à celui de la tête, une entretoise intégrée pleine 13, un tronçon cylindrique 14 non fileté de longueur h0 et un tronçon d'extrémité fileté 15. L'entretoise intégrée 13 définit un épaulement 13' qui constitue une surface d'appui sur la pièce B. La hauteur de l'entretoise intégrée pleine 13 est de préférence légèrement inférieure à l'épaisseur de la pièce A. Cette différence dimensionnelle est de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre, de telle manière que, lors du serrage de la vis, la pièce A soit légèrement écrasée, sans que cette déformation induise une cassure ou une amorce de rupture. Le tronçon cylindrique 14 de longueur h0 représente la partie déformable par élongation de la vis lors du serrage, c'est-à-dire la longueur mise en tension. La longueur ho est avantageusement la plus importante possible. I0 En effet, sous une contrainte e donnée, déterminée par le couple exercé sur la vis lors du serrage, la vis s'allonge et arrive à une longueur h, d'o une déformation Ah0 qui augmente quand h0 augmente. Quand il y a fluage de la pièce B sous la pression exercée par la vis en 13', la longueur h diminue de A(Aho) d'o une perte d'effort. Plus ho est grand, plus Aho est grand et plus A(Aho) est faible en pourcentage par rapport à Aho pour une même contrainte a. Cela signifie que la variation Aho reste suffisante et constitue une réserve élastique. De ce fait, la perte d'effort de serrage AFserrage est faible, c'est-àdire que la tendance au desserrage est plus faible pour une vis dont le tronçon cylindrique 14 non fileté est plus long. La contrainte y est égale au rapport de la force de tension de la vis et de sa section: er=F/S La contrainte C est également égale au produit du module E par la déformation relative s: Or, est gale au rapport de l'ongation A et de la longueur 1. Par consquent: Or, s est égale au rapport de l'élongation AI et de la longueur l. Par conséquent: o=EXl/1 d'o: a = E ( h - h0) / ho, o ho est la longueur de la vis à étirer et o h - h0 = Aho. Il en résulte que la force de tension F de la vis s'exprime par la formule suivante: F=E S (h-ho)/h0 Sous une force de tension F donnée, on génère une contrainte a, E et S étant des constantes, h - h0 / h0 est également une constante. Etudions les fonctions suivantes: Fi (h) = E S ( hAl- ho) / ho et F2 (h) = E S ( hA2 - ho2) / ho2 o hol > h02 Comme le montre le graphique de la figure 2, pour une force FA, les longueurs résultantes sont hA, et hA2. Si l'on considère une diminution de longueur Ah qui se produit au cours du temps, la variation de la force de tension AF due au fluage est moins importante si ho est important. C'est-à-dire si hol> h02, alors AF1 Par conséquent, la perte d'effort est moindre et le desserrage devient plus difficile quand ho est important. Partant de ce résultat, on peut affirmer que les problèmes de desserrage que l'on observe avec des vis épaulées filetées entièrement, ne proviennent pas du fluage de la matière synthétique mais de la "capacité" d'allongement de la vis puisque dans ce cas, la longueur ho est très faible car c'est le premier filet qui se met en tension. La conséquence en est qu'il est avantageux d'utiliser des vis épaulées du type représenté par la figure 1 avec une longueur ho aussi importante que possible. A titre d'exemple, pour une vis M8, la longueur ho est de préférence de l'ordre quelques mm. Néanmoins, si pour des raisons d'encombrement, il n'est pas possible de prévoir une longueur aussi importante, il convient de prévoir un frein filet. On peut également accentuer le phénomène de déformation de la longueur ho en changeant de matière, c'est-à-dire en prenant un module E plus faible. Considérant que F = E S ( h - h0) / ho, on obtient alors, sous un couple donné, c'est-à-dire à F constante, un allongement plus important donc une tendance au desserrage plus faible. Par exemple, une vis en aluminium aura moins tendance à se desserrer qu'une vis en acier. Il est possible également de diminuer la section du tronçon non fileté 14, c'est-à-dire de prendre un diamètre plus petit. La vis 10 représentée par la figure 1 présente également l'avantage de réduire la pression de contact grâce à une surface plus importante par rapport à l'utilisation d'une entretoise classique rajoutée. En référence aux figures 3 et 4, la vis 20 est une vis dite épaulée destinée à fixer une pièce A, par exemple en matière synthétique, sur une pièce B, par exemple en métal. Elle comporte une tête 21 pourvue d'une embase circulaire 22 dont le diamètre est supérieur à celui de la tête, une entretoise intégrée évidée 23, un tronçon cylindrique 24 non fileté de longueur ho et un tronçon d'extrémité fileté 25. L'évidement de l'entretoise intégrée 23 est prévu autour du tronçon cylindrique 24 non fileté. L'entretoise évidée 23 définit ainsi un rebord annulaire 23' qui constitue une surface d'appui sur la pièce B. La hauteur de l'entretoise intégrée évidée 23 est de préférence légèrement inférieure à l'épaisseur de la pièce A. Cette différence dimensionnelle est de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre, de telle manière que, lors du serrage de la vis, la pièce A soit légèrement écrasée, sans que cette déformation n'induise une cassure ou une amorce de rupture. La vis 20 diffèere de la vis 10 en ce que pour la première l'entretoise intégrée est pleine alors que pour la deuxième, l'entretoise est évidée. Cette solution a l'avantage de réduire la longueur de la vis en utilisant la longueur de l'entretoise comme une partie de la longueur à mettre en tension. Il est également possible de diminuer la section du tronçon cylindrique non fileté 24 en pratiquant, par exemple au moyen d'un trou 26 dans la tête 21, un trou 27 dans l'embase circulaire 22 et le tronçon non fileté 24. On obtient alors la même déformation A ho mais pour une longueur h0 inférieure. Cette solution convient particulièrement bien pour des vis dont la longueur h0 est réduite, notamment lorsque l'épaisseur de la première pièce A en matière synthétique est faible. En référence aux figures 5 et 6, la vis 20 et la vis 10 respectivement peuvent être modifiées en ajoutant une rondelle 30 qui est maintenue par quatre ergots 28 disposés à 90 . La rondelle 30 présente l'avantage supplémentaire de ne pas tourner pendant le serrage et n'a donc pas tendance à abîmer ou "usiner" la pièce B. De plus, la surface étant augmentée, la pression de contact est plus faible, ce qui permet également de limiter l'écrasement de la pièce B ainsi que de diminuer le fluage de cette dernière, ce qui a pour effet de réduire encore le desserrage. En référence à la figure 7, la vis 40 selon l'invention ne comporte pas d'épaulement mais comprend autour de son tronçon cylindrique non fileté 44 une entretoise 31 rapportée et intégrée au moyen d'ergots 32. Cette forme de réalisation permet également d'éviter d'usiner la pièce B car l'entretoise intégrée 31 est en simple appui sur la pièce B et ne tourne pas par rapport à cette pièce B. La présente invention concerne également des dispositifs de fixation représentés par les figures 8 à 14. En référence tout d'abord aux figures 8 à 10, le dispositif de fixation 1 comprend une vis de fixation 50 présentant les mêmes caractéristiques que les vis décrites ci-dessus, à savoir notamment une embase circulaire 52, une entretoise intégrée 53, un tronçon non fileté 54 de longueur ho, et un tronçon fileté 55. La vis 50 comporte de plus un tronçon droit non fileté 51 disposé entre l'embase circulaire 52 et l'entretoise intégrée 53. Ce tronçon 51 présente une longueur sensiblement égale ou légèrement inférieure à la différence entre la longueur de la pièce A et la hauteur de l'entretoise intégrée 53. D'autre part, la première pièce A comporte à l'extrémité supérieure de son pourtour intérieur quatre pattes de retenue 56 formant des crochets et disposées à angle droit les unes par rapport aux autres. Si la pièce A est réalisée en matière synthétique, les pattes de retenue 56 sont réalisées par injection en même temps que la pièce A. Le diamètre D de l'entretoise intégrée 53 est légèrement supérieur au diamètre d défini par l'extrémité des pattes de retenue 56. La hauteur a entre la base de la pièce A et l'extrémité des pattes de retenue 56 est supérieure à la hauteur b mesurée entre l'extrémité inférieure du tronçon fileté 55 et le bord supérieur de l'entretoise intégrée 53. Comme le montre la figure 8, la vis 50 est montée dans la première pièce A par insertion en force de l'entretoise intégrée 53 entre les pattes de retenue 56. La vis 50 est alors retenue dans la pièce A par les deux extrémités, d'une part avec l'embase circulaire 52 et d'autre part avec les pattes de retenue 56. La vis 50 peut être ensuite transportée avec la pièce A sans risque qu'elle soit perdue. Au moment de la fixation de la pièce A sur la pièce B, la vis 50 est libre en translation et ne gêne pas le positionnement des pièces A et B puisque la hauteur a est supérieure à la hauteur b. Comme le montre la figure 9, la vis 50 est alors vissée et l'embase circulaire 52 bute contre la pièce A un peu avant que l'entretoise intégrée 53 ne bute contre la pièce B. Grâce à son tronçon non fileté 54, on obtient les mêmes avantages qu'avec les vis décrites ci-dessus. En référence aux figures 11 et 12, le dispositif de fixation 1' comprend une vis de fixation 60 présentant une embase circulaire 62, un tronçon droit non fileté 61, une entretoise intégrée 63, un tronçon non fileté 64 et un tronçon fileté 65. De plus, une rondelle 66 est prévue entre le tronçon non fileté 64 et le tronçon fileté 65. Cette rondelle est mise en place avant le filetage du tronçon 65. Dans cette variante, le tronçon droit 61 présente une longueur sensiblement égale à la différence entre la longueur de la pièce A et la hauteur de l'entretoise intégrée 63 plus l'épaisseur de la rondelle 66. De plus, la pièce A comporte des pattes de retenue 56 réalisées d'une seule pièce. Le diamètre d défini par l'extrémité des pattes de retenue 56 est légèrement inférieur au diamètre extérieur D' de la rondelle 66. La hauteur a' entre la base de la pièce A et l'extrémité des pattes de retenue 56 est supérieure à la hauteur b' mesurée entre l'extrémité inférieure du tronçon fileté 55 et le bord supérieur de la rondelle 66. Comme le montre la figure 11, la vis 60 est montée dans la première pièce A par insertion en force de la rondelle 66 entre les pattes de retenue 56. La vis 60 est alors retenue dans la pièce A par les deux extrémités, d'une part avec l'embase circulaire 62 et d'autre part avec les pattes de retenue 56. La vis 60 peut être ensuite transportée avec la pièce A sans risque qu'elle soit perdue. Au moment de la fixation de la pièce A sur la pièce B, la vis 60 est libre en translation et ne gêne pas le positionnement des pièces A et B puisque la hauteur a' est supérieure à la hauteur b'. Comme le montre la figure 12, la vis 60 est alors vissée et, du fait du tronçon 61, lorsque l'entretoise intégrée 63 bute contre la rondelle 66 au contact de la pièce B, l'embase circulaire 62 bute contre la pièce A. Grâce à son tronçon non fileté 64, on obtient les mêmes avantages qu'avec les vis décrites ci-dessus. Les figures 13 et 14 montrent une autre forme de réalisation des pattes de retenue selon laquelle les pattes de retenue 56 sont prévues à l'extrémité de languettes 57 faisant saillie de la surface intérieure de la pièce A. Dans une autre variante non représentée, les pattes de retenue 56 sont remplacées par un bourrelet circulaire prévu sur la surface intérieure de la pièce A. Les dimensions du bourrelet peuvent être adaptées en fonction de la matière utilisée pour réaliser la pièce A. Il La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits mais s'étend à toute modification et variante évidente pour un homme du métier. Revendications 1. Vis de fixation (10, 20) d'une première pièce (A), par exemple en matière synthétique, sur une deuxième pièce (B), par exemple en métal, ces pièces étant disposées dans un environnement soumis à des contraintes mécaniques et/ou thermiques, particulièrement des vibrations, notamment dans un véhicule, et plus particulièrement un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'elle comporte une entretoise intégrée (13, 23). 2. Vis de fixation (10, 20) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite entretoise intégrée (13, 23) a une hauteur légèrement inférieure à l'épaisseur de ladite première pièce (A). 3. Vis de fixation (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite entretoise intégrée (13) est pleine. 4. Vis de fixation (20) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite entretoise intégrée (23) est évidée. 5. Vis de fixation (40) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite entretoise intégrée (31) est rapportée et maintenue par des ergots (32). 6. Vis de fixation (10, 20) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un tronçon non fileté (14, 24) et un tronçon fileté (15, 25). 7. Vis de fixation (10, 20) selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit tronçon non fileté (14, 24) est de longueur ho, ladite longueur h0 étant déformable. 8. Vis de fixation (10, 20) selon la revendication 7, caractérisée en ce que ladite longueur h0 a la valeur la plus grande possible. 9. Vis de fixation (20) selon les revendications 4 et 6, caractérisée en ce que ledit évidement est prévu autour du tronçon non fileté (24). 10. Vis de fixation (20) selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'un autre évidement (27) est prévu au centre du tronçon non fileté (24) pour réduire sa section. 11. Vis de fixation (10, 20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est réalisée d'une seule pièce. 12. Vis de fixation (10, 20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une rondelle (30) mise en place par des ergots (28). 13. Dispositif de fixation (1) d'une première pièce (A), par exemple en matière synthétique, sur une deuxième pièce (B), par exemple en métal, caractérisé en ce qu'il comprend une vis de fixation selon l'une quelconque des revendications précédentes, ladite vis (50, 60) présentant en outre un tronçon droit non fileté (51, 61) entre son embase circulaire (52, 62) et son entretoise intégrée (53, 63), et en ce que la première pièce (A) comporte des moyens de retenue (56) agencés pour maintenir la vis (50, 60) montée dans ladite première pièce (A) avant sa fixation sur la deuxième pièce (B). 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que la vis (60) comprend au-dessous de l'entretoise intégrée (63) une rondelle (66), les moyens de retenue (56) étant agencés pour retenir la rondelle (66) et la vis (60) montées dans ladite première pièce (A) avant sa fixation sur la deuxième pièce (B). 15. Dispositif selon les revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que lesdits moyens de retenue sont constitués d'au moins deux pattes de retenue (56) prévues sur la périphérie intérieure de la première pièce (A). 16. Dispositif selon les revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que lesdits moyens de retenue sont constitués d'un bourrelet prévu à l'intérieur de la première pièce (A). 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que les moyens de retenues sont formés d'une seule pièce avec la première pièce (A). 18. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que la hauteur (a) entre la base de la première pièce (A) et les moyens de retenue (56) est supérieure à la hauteur (b) mesurée entre l'extrémité inférieure du tronçon fileté (55) et le bord supérieur de l'entretoise intégrée (53). 19. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que la hauteur (a') entre la base de la première pièce (A) et les moyens de retenue (56) est supérieure à la hauteur (b') mesurée entre l'extrémité inférieure du tronçon fileté (65) et le bord supérieur de la rondelle (66).