Brevet FR2835102A1 — publié le 20030725

Procédé et dispositif de mise à la masse d'un fil électrique à la carrosserie d'un véhicule automobile L'invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de mise à la masse d'un fil électrique à la carrosserie d'un véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un procédé et un dispositif de mise à la masse d'un fil électrique, à une extrémité duquel est sertie une cosse munie d'un oeillet, à un élément de carrosserie dans laquelle on vient sertir au préalable un écrou de masse autour d'un trou pratiqué dans cet élément de carrosserie d'un véhicule automobile. Depuis longtemps, on cherche à améliorer la mise à la masse d'un fil électrique à la carrosserie d'un véhicule automobile. Par exemple, le brevet américain US 4 873 763 propose une méthode dans laquelle une plaque soudée sur un élément de carrosserie d'un véhicule comporte un écrou, qui coopère avec une vis. Cet ensemble vis/écrou ainsi réalisé assure la liaison électrique entre une cosse de raccordement électrique sertie sur un fil de masse et le châssis du véhicule. Une variante de cette invention consiste à réaliser la fixation et la mise en contact électrique de l'écrou avec une pièce de carrosserie par soudage de l'écrou sur une ouverture créée dans une pièce de la structure du véhicule. Dans ce second cas, une cosse de raccordement électrique est également intégrée en bout de fil de masse et est mise en contact électrique avec la carrosserie du véhicule par l'intermédiaire d'un système de vis/écrou. Une particularité de ce système est que la vis autotaraudeuse crée un filet par taraudage de l'alésage de l'écrou, afin de garantir une liaison électrique de grande qualité. Ce procédé nécessite une opération de reprise sur la carrosserie du véhicule qui consiste à souder l'écrou sur la pièce de structure au niveau d'une ouverture traversante. Cette opération reste à ce jour très coûteuse. Pour pallier à ce problème de coût, il a été proposé des systèmes intégrant des écrous auto-poinçonneurs en acier de grande dureté. Malheureusement, les matériaux utilisés dans ce type d'écrou auto-poinçonneur ne permettent pas le vissage de la vis auto-taraudeuse dans l'alésage de l'écrou. Des améliorations ont alors été proposées, comme présentées par exemple dans le brevet FR 2 792 270. Il s'agit d'un procédé de fixation d'un écrou de plus faible dureté par son sertissage dans un trou circulaire traversant une tôle de carrosserie du véhicule automobile. La vis est maintenue sur l'écrou par la force de vissage. Le taraudage de l'écrou est assuré par vissage de la vis dans l'alésage présent dans l'écrou. La cosse est reliée électriquement à un fil électrique de masse par sertissage. Cette cosse est positionnée entre la vis et l'écrou. L'avantage de cette solution est d'apporter une excellente liaison électrique entre le fil de masse et la caisse du véhicule. Néanmoins, ce procédé nécessite de respecter certaines tolérances au niveau de la vis et du fût de l'écrou. En effet, le non respect de ces tolérances peut entrainer des serrages insuffisants qui provoquent des défaillances après quelques temps d'utilisation. De plus, ce type de fixation par vis/écrou a l'inconvénient de demander un temps de montage relativement long en comparaison avec l'établissement d'une liaison électrique par branchement standard de connectique. Ainsi, le but de la présente invention est de proposer une mise à la masse moins sensible aux tolérances d'assemblage, de pose rapide et qui garantisse une bonne liaison électrique. A cette fin, le procédé de mise à la masse d'un fil électrique selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'on réalise les étapes suivantes : - on vient placer un clou de sertissage, constitué d'une sphère et d'une tige sécable, dans la cosse dont l'oeillet comprend, sur l'une de ses faces, une cage déformable, jusqu'à ce que la sphère vienne en appui sur le diamètre de la cage déformable le plus éloigné de l'oeillet, - on rentre l'ensemble clou/cosse ainsi constitué dans l'alésage de l'écrou serti sur la structure métallique du véhicule de telle sorte que l'une des faces de l'oeillet vienne s'appuyer contre la face libre de l'écrou étamé ; - on exerce une force de traction sur le clou de sertissage dans le sens opposé au sens de rentrée de l'ensemble clou/ cosse dans l'écrou, tout en maintenant l'oeillet appuyé contre l'écrou, de manière à ce que la sphère déforme progressivement la cage déformable jusqu'au blocage de la sphère et de la cage déformée dans l'alésage de l'écrou ; - on continue d'exercer la force de traction jusqu'à séparation de la tige sécable de la sphère. On entend par le terme face libre de l'écrou la surface qui n'est pas en contact avec l'élément de carrosserie du véhicule lorsque l'écrou est serti. Le procédé de mise à la masse comprend avantageusement une étape préalable de mise en place d'un obturateur dans l'alésage de l'écrou afin de préserver la surface métallique délimitée par l'alésage de l'écrou de toute substance isolante. En effet, cet obturateur protège les flancs de l'alésage de l'écrou contre le dépôt de toute substance isolante lorsque le véhicule, donc l'écrou serti autour d'un trou traversant la carrosserie, subit des opérations de traitement anti-corrosion ou de peinture. Le procédé de mise à la masse utilise une tige prolongeant la sphère du clou de sertissage, qui est conforme à coopérer avec l'obturateur, afin de libérer l'alésage de l'écrou de la présence de l'obturateur avant l'entrée de l'ensemble clou 1 cosse dans l'alésage de l'écrou et d'assurer le maintien constant de l'obturateur sur cette tige du clou de sertissage. L'invention concerne également un dispositif adapté pour la mise à la masse d'un fil électrique caractérisé en ce qu'il comporte : - un clou de sertissage constitué d'une sphère reliée à une tige sécable, - une cosse munie d'un oeillet dont l'une de ses faces comprend une cage déformable. L'invention utilise un dispositif connu en soi de mise en oeuvre du procédé comportant un outil de pose composé d'un nez d'appui du mandrin et des mors, susceptible de supporter l'ensemble clou 1 cosse et d'appliquer un effort sur la tige sécable du clou de sertissage tout en garantissant le contact entre la cosse et l'écrou serti sur la structure métallique du véhicule. L'invention concerne également un clou de sertissage qui comporte une sphère reliée à deux tiges coaxiales de même diamètre, dont une tige sécable, présente une zone de rupture adaptée pour désolidariser cette tige sécable de la sphère sur laquelle elle est rattachée. L'invention concerne également une cosse munie d'un oeillet dont l'une de ses faces comprend une cage déformable. L'invention concerne également une cosse munie d'une cage déformable qui est constituée de fûts primaire et secondaire qui s'étendent dans un plan sensiblement perpendiculaire au plan principal de l'ceillet et qui sont reliés entre eux par des cloisons déformables. L'invention concerne enfin l'application du procédé ou du dispositif de mise à la masse d'un fil électrique, à la mise à la masse d'un fil électrique à la carrosserie d'un véhicule automobile. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après faite en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 représente une section de coupe suivant un plan vertical de la cosse, - la figure 2 représente une section de coupe suivant un plan vertical de l'écrou de masse serti sur un élément de carrosserie du véhicule, - la figure 3 représente une vue de dessus de la cosse à rivet sécable sertie sur le fil électrique de masse, - les figures 4 à 7 sont chacunes des vues en coupe transversale représentant les différentes étapes d'introduction de la cosse munie du clou de sertissage dans l'écrou selon l'invention, - la figure 8 représente une coupe suivant le plan A-A de la section de coupe de la figure 1, - la figure 9 représente une coupe suivant le plan B-B de la section de coupe de la figure 1, - la figure 10 représente une coupe suivant le plan C-C de la section de coupe de la figure 1, - la figure 11 représente une coupe suivant le plan D-D de la section de coupe de la figure 2, - la figure 12 représente une coupe suivant le plan E-E de la section de coupe de la figure 7, - la figure 13 représente une coupe suivant le plan F-F de la section de coupe de la figure 7, - la figure 14 représente une section de coupe suivant un plan vertical de l'ensemble des pièces présentes après une opération de reprise visant à réparer la mise à la masse. Le dispositif de mise à la masse relatif à cette invention comprend : - une cosse (23) intégrant une cage dans laquelle est insérée un clou (24) de sertissage muni d'une tige (9) sécable, - un écrou (16) étamé, serti dans un trou circulaire traversant une tôle (15) de carrosserie d'un véhicule automobile. Le maintien de l'écrou sur la carrosserie du véhicule se fait par l'intermédiaire d'un sertissage tel que présenté dans le brevet FR 2 792 270. Comme présenté dans ce brevet, la mise à la masse électrique de la cosse est assurée par l'intermédiaire d'une vis qui s'insère dans l'oeillet de la cosse et qui est vissée dans l'écrou serti sur un élément de carrosserie d'un véhicule automobile. La figure 1 représente la cosse et le clou de sertissage selon l'invention. Comme il est connu de l'état de l'art, le fil de masse est serti sur la cosse sur deux zones, à savoir la zone 3 de sertissage du brin du fil électrique afin d'assurer une liaison électrique entre le fil de masse et la cosse, et la zone 2 de sertissage de la gaine du fil électrique 1 afin de renforcer le maintien de ce fil sur la cosse. Les vues en coupe A-A, B-B et C-C, respectivement nommées figure 8, figure 9 et figure10, sont fournies afin de rendre la compréhension de la forme de la cosse (23) plus aisée. La cosse (23) est une pièce monobloc qui est composée d'un oeillet (4), de zones (2) et (3) de sertissage du fil électrique, et d'une cage déformable délimitée par des futs (5) primaire et (6) secondaire. Le clou (24) de sertissage est une pièce monobloc qui est composée de trois parties : - la sphère (11) qui est mise en contact avec les futs primaire et secondaire de la cosse (23), - une tige (12) assurant le dégagement de l'obturateur (20), - une tige (9) sécable disposée de façon coaxiale à la tige (12), qui présente une zone de rupture (10), est reliée à la sphère (11). La figure 8 souligne l'effet de maintien du clou (24) de sertissage par les différents futs (6) secondaire et (5) primaire de la cosse. L'épaisseur des cloisons (70) et (71) liant le fut (5) primaire au fut (6) secondaire est fonction des caractéristique de déformation voulues. En effet, sous l'effet du déplacement du clou dans cette cage, la sphère présente sur le clou de sertissage doit exercer une pression nécessaire et suffisante pour déformer les cloisons. Les figures 9 et 10 soulignent la forme conique du fût (6) secondaire qui enveloppe le clou 24 de sertissage entre la tête sphérique (11) et la tige (9) sécable qui le composent. La forme conique du fût (6) secondaire permet de confondre le fût (5) primaire au fut (6) secondaire au niveau du contact avec la sphère (11) du clou (24) de sertissage, comme représenté en figure 10. Bien que les différentes coupes de la figure 1 présentent une cosse munie d'un fût secondaire (6) comportant trois branches réparties uniformément à 120 degrés les unes des autres, différentes variantes sont envisageables. En effet, pour garantir un sertissage correct de la cosse sur l'écrou, le nombre n de branches composant le fût (6) secondaire doit être au moins égal à deux. Cela permet d'obtenir une certaine homogénéité dans la répartition des contraintes de maintien de la sphère du clou dans la cage de la cosse. Le fût principal (5) de la cosse (23) présente des poinçonnages locaux, radiaux, réalisant le fût (6) secondaire muni de plusieurs branches coniques. Le clou (24) de sertissage se compose d'une sphère (11), d'une tige (9) sécable munie d'une zone de rupture calibrée et d'une tige avant (12) coaxiale à la tige (9) sécable. La tige avant (12) se termine par un méplat de façon à mieux guider le clou de sertissage dans l'obturateur souple visible sur la figure 2. Les cloisons (70,71) déformables présentent des caractéristiques mécaniques telles qu'elles peuvent se déformer facilement : - lors de la phase d'introduction du clou dans la cage de la cosse, comme il le sera décrit ci-après, - lors de la phase de sertissage de l'ensemble clou/cosse dans l'écrou sous l'action de la pression exercée par la sphère située sur le clou de sertissage. Comme représenté sur la figure 2, un obturateur (20) en élastomère est disposé dans l'alésage de l'écrou. La fonction remplie par cet obturateur souple (20) est de protéger l'écrou contre tout dépôt de substance isolante. Sa présence n'est que temporaire au sein de l'alésage de l'écrou étant donné que cet obturateur (20) est détaché de l'écrou (16) par le clou (24) de sertissage durant l'introduction de la tige (12) dans l'écrou 16. Comme représenté en figure 11, l'obturateur (20) est composé de quatre lèvres (21) souples réparties uniformément à sa périphérie intérieure, conformées pour accueillir et loger la tige (12) du clou (24) de sertissage. Durant l'introduction de la tige (12) du clou de sertissage dans cet obturateur (20), les lèvres (21) viennent en appui contre la tige (12) afin de centrer et de maintenir l'obturateur sur la tige. L'extrémité (13) de la tige (12) vient ensuite en appui contre le fond (22) de l'obturateur. L'obturateur (20) est en élastomère afin de se déformer sous l'influence de la poussée créée par la tige (12) du clou (24) de sertissage, permettant alors son dégagement de l'alésage dans lequel il est positionné. Une fois la fixation selon l'invention achevée, les lèvres (21) souples de l'obturateur (20) restent en appui contre la tige (12), ce qui évite à l'obturateur (20) d'être laissé libre de mouvement entre les différentes parois qui constituent la carrosserie du véhicule. La vue de dessus de la cosse est visible sur la figure 3. La sphère (11) située sur le clou (24) de sertissage est maintenue entre les trois futs 6 secondaires. La cosse (23) est ainsi étudiée pour que les cloisons (70, 71) reliant le fût (5) principal aux fûts (6) secondaires se déforment sous la pression exercée par la sphère du clou (24). La force nécessaire est fournie par un outil (33) de pose. La base de cet outil est représentée en figure 4. Cet outil de pose est composé de deux éléments, le nez (30) d'appui du mandrin sur la cosse (23) et les mors (31) coulissante du mandrin, qui coopérent avec la tige (9) sécable du clou (24) de sertissage. La liaison mécanique ainsi créée permet le déplacement vertical du clou (24) de sertissage. L'outil est rendu suffisamment maniable pour permettre à l'opérateur de positionner la cosse (23) en vis à vis de l'écrou (16). Les figures 4 à 7 décrivent les différentes étapes effectuées en usine d'assemblage automobile pour mettre à la masse un fil électrique, à la carrosserie du véhicule automobile. Au préalable, le clou (24) de sertissage est positionné dans la cage déformable délimitée par le fût (5) primaire et le fût (6) secondaire de l'oeillet (4) en usine de fabrication de la cosse (23). Le sertissage du fil sur la cosse (23) est quant à lui effectué en usine de câblage. L'ensemble cosse, qui comporte le clou de sertissage et l'oeillet, sertie sur le fil électrique est ensuite acheminé à l'usine d'assemblage automobile. On opère ainsi les étapes suivantes, afin de réaliser la mise à la masse du fil électrique à la carrosserie du véhicule automobile. La tige (12) sécable du clou (24) de sertissage est amenée entre les mors (31) de l'outil de pose. La couronne cylindrique (4) de la cosse (23) est ensuite mise en contact avec le nez (30) d'appui du mandrin. La cosse est maintenue sur l'outil de pose par le biais du clou (24) de sertissage dont la tige (9) sécable est liée mécaniquement aux mors (31) de l'outil de pose par serrage. Le processus de mise à la masse se poursuit par le déplacement linéaire de l'outil de pose afin de dégager l'écrou de la présence de l'obturateur (20) par l'appui du méplat (13) de la tige (12) sur le fond (22) de l'obturateur, comme représenté en figure 4. La tige (12) est ainsi positionnée entre les lèvres (21) de l'obturateur (20) ce qui assure le maintien nécessaire de l'obturateur sur la tige (12). Le processus de mise à la masse se poursuit par le déplacement linéaire de l'outil de pose afin d'amener la couronne cylindrique (4) de la cosse (23) en butée avec la face supérieure de l'écrou (16), tel que représenté en figure 5. La dernière étape consiste à riveter la cosse dans l'écrou. Cette phase débute par le déplacement des mors (31) du mandrin (33) de façon linéaire vers le haut, comme représenté en figure 6, pour se finir par la désolidérisation de la tige (9) sécable de la sphère (11) du clou (24) de sertissage, comme représenté en figure 7. La liaison mécanique liant les mors (31) de l'outil de pose à la tige (9) sécable du clou de sertissage assure deux fonctions : - la déformation des cloisons (70,71) afin de maintenir par rivetage la cosse (23) dans l'alésage de l'écrou (16), comme représenté en figure 12. - la désolidarisation de la tige (9) de la sphère (11) à une valeur spécifique de rupture. La figure 12 montre la déformation des cloisons (70,71) obtenue sous l'effet de l'effort exercé par la sphère (11) du clou (24) de sertisage. Les cloisons (70,71) ainsi déformées par le déplacement du clou (24) assurent le maintien de la cosse dans l'alésage de l'écrou (16). La forme en Z des cloisons (70,71) assure la réserve élastique nécessaire au serrage de la cosse (23) dans l'alésage de l'écrou. La tige (9) sécable est calibrée de sorte à se désolidariser de la sphère (11) du clou à une valeur donnée. Une fois l'effort de rupture atteint, l'outil (33) de pose est libéré, comme représenté en figure 7. La phase de mise à la masse du fil électrique à la carrosserie du véhicule est ainsi terminée. La cosse (23) est alors maintenue dans l'alésage (19) de l'écrou (16) de masse. Le rivetage ainsi obtenu assure la bonne fixation mécanique entre la cosse et l'écrou. Une fois la mise à la masse réalisée, une réparation peut être envisageable. En effet, dans le cas de l'ajout ou du remplacement d'un organe électrique nécessitant une mise à la masse, une réparation peut être envisageable. Cette opération, appelée opération de reprise est présentée en figure 14 et fait appel à un procédé de mise à la masse traditionnel, utilisant l'intégration d'une vis autotaraudeuse en lieu et place de la cage déformable de la cosse (23). L'opération de reprise se déroule de la manière suivante : - un perçage afin de dégager l'alésage de l'écrou (16) de la présence de la cage de la cosse (23), - le vissage d'une vis autotaraudeuse (35) au diamètre légèrement supérieur à celui de l'alésage de l'écrou. Après perçage, la cosse (23) est une cosse de type plate à oeillet (4). L'une des surfaces de l'oeillet coopère alors avec la tête de la vis autotaraudeuse (34), tandis que l'autre surface coopère avec la surface laissée libre de l'écrou qui est recouverte d'un revêtement de type peinture, donc inapte à la conduction électrique. La mise à la masse du fil électrique se fait par vissage de la vis (34) autotaraudeuse dans l'alésage de l'écrou (16) serti sur un élément de carrosserie du véhicule. Il est connu que dans ce type d'assemblage le courant circule par l'oeilet (4) de la cosse (23), puis la tête de la vis (34), puis le filetage de la vis pour s'écouler ensuite à travers l'écrou (16) puis la tôle (15) de la carroserie du véhicule, réalisant ainsi la mise à la masse du fil (1), serti sur l'oeillet (4), à la carrosserie du véhicule automobile. Enfin, bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers, elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits. REVENDICATIONS 1. Procédé de mise à la masse d'un fil électrique à une extrémité duquel est sertie une cosse munie d'un oeillet, à une structure métallique dans laquelle on vient sertir au préalable un écrou de masse autour d'un trou pratiqué dans cette même structure métallique, caractérisé en ce qu'on réalise les étapes suivantes : a) on vient placer un clou (24) de sertissage, constitué d'une sphère (11) et d'une tige (9) sécable, dans la cosse (23) dont l'oeillet (4) comprend, sur l'une de ses faces (4a, 4b), une cage déformable, jusqu'à ce que la sphère (11) vienne en appui sur le diamètre de la cage déformable le plus éloigné de l'oeillet, b) on rentre l'ensemble clou/cosse ainsi constitué dans l'alésage (19) de l'écrou serti sur la structure métallique du véhicule de telle sorte que l'une des faces de 'oeillet (4) vienne s'appuyer contre la face libre de l'écrou (16) étamé ; c) on exerce une force de traction sur le clou (24) de sertissage dans le sens opposé au sens de rentrée de l'ensemble clou/cosse dans l'écrou (16), tout en maintenant l'oeillet (4) appuyé contre l'écrou (16), de manière à ce que la sphère (11) déforme progressivement la cage déformable jusqu'au blocage de la sphère (11) et de la cage déformée dans l'alésage (19) de l'écrou (16) ; d) on continue d'exercer la force de traction jusqu'à séparation de la tige (9) sécable de la sphère (11). 2. Procédé de mise à la masse d'un fil électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une mise en place préalable d'un obturateur (20) dans l'alésage (19) de l'écrou (16) afin de préserver la surface métallique délimitée par l'alésage de l'écrou de toute substance isolante susceptible de polluer ce dernier par dépôt de peinture. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la sphère (11) du clou (24) de sertissage est prolongée d'une tige (12) conforme à coopérer avec l'obturateur (20) d'une part pour libérer l'alésage (19) de l'écrou (16) de la présence de l'obturateur avant l'entrée de l'ensemble clou/cosse dans l'alésage de l'écrou et d'autre part pour assurer le maintien constant de cet obturateur (20) sur la tige (12) du clou (24) de sertissage. 4. Dispositif adapté pour la mise à la masse d'un fil électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte : a) un clou (24) de sertissage constitué d'une sphère (11) reliée à une tige (9) sécable, b) une cosse (23) munie d'un oeillet (4) dont l'une de ses faces (4a, 4b), comprend une cage déformable. 5. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un outil (33) de pose composé d'un nez (30) d'appui du mandrin et des mors (31), susceptible de supporter l'ensemble clou 1 cosse et d'appliquer un effort sur la tige (9) sécable du clou (24) de sertissage tout en garantissant le contact entre la cosse (23) et l'écrou (16) serti sur la structure métallique du véhicule. 6. Clou de sertissage caractérisé en ce qu'il comporte une sphère (11) reliée à deux tiges (9,12) coaxiales de même diamètre, dont une tige (9) sécable, présente une zone (10) de rupture adaptée pour désolidariser cette tige (9) sécable de la sphère (11) sur laquelle elle est rattachée. 7. Cosse (23) munie d'un oeillet (4), caractérisée en ce que l'une des faces de 'oeillet comprend une cage déformable. 8. Cosse selon la revendication 7, caractérisée en ce que la cage déformable est constituée de fûts primaire (5) et secondaire (6) qui s'étendent dans un plan sensiblement perpendiculaire au plan principal de l'oeillet et qui sont reliés entre eux par des cloisons déformables (70,71). 9. Application du procédé selon les revendications 1 à 3 ou du dispositif selon la revendication 4, à la mise à la masse d'un fil électrique à la carrosserie d'un véhicule automobile.