Brevet FR2879836A1 — publié le 20060623

La présente invention concerne un dispositif et un procédé de mise à la masse d'un fil électrique sur une structure métallique, telle qu'un carter en aluminium pour véhicule automobile. On sait qu'une liaison électrique sur un carter en alliage léger d'aluminium pour assurer la mise à la masse d'un fil électrique nécessite une technologie robuste surtout dans le domaine de l'automobile où il faut utiliser une solution technique fiable et économique. La figure 1 représente l'une des solutions connues pour la mise à la masse d'un fil électriquement conducteur, consistant à utiliser, comme pour la mise à la masse sur une tôle en acier, une vis autotaraudeuse 2 réalisant le taraudage par enlèvement de matière dans un logement 3 issu directement de moulage du carter en aluminium 4 jusqu'à enserrer une cosse métallique 5 à oeillet 6 sertie sur le fil électrique entre la tête de vis 2a et une surface plane ou méplat 4a du carter 4. Ainsi, le courant électrique peut circuler du carter 4 au fil électrique 1 en suivant le fût 2b de la vis 2 puis la tête de vis 2a jusqu'à la cosse 5. L'effort de pincement de la cosse 5 entre la tête de vis 2a et la surface d'appui 4a est tributaire du couple restant exercé par la vis 2 une fois que cette dernière a réalisé le taraudage dans le logement 3 du carter 4. L'inconvénient d'une telle solution est qu'elle est sujette à diverses tolérances, notamment celles en liaison avec la planéité de la surface d'appui 4a de la cosse 5 et la figure 1 représente un tel défaut de planéité de la surface d'appui 4a symbolisée par la référence 7, de sorte que la cosse 5 n'est pas complètement enserrée entre la tête de vis 2a et la surface d'appui 4a. En outre, l'opérateur qui enfile la cosse 5 sur le fût 2b de la vis autotaraudeuse 2 et visse l'ensemble dans le logement 3 du carter 4 d'une part n'a pas forcément une bonne position ergonomique pour positionner correctement la vis autotaraudeuse 2 et la visser dans le logement 3 et d'autre part utilise un outil de vissage portatif dont les performances en couple ne sont pas toujours en accord avec les couples réclamés par le croisement de cas extrêmes de tolérances entre le diamètre de la vis autotaraudeuse 2 à dégagement ou fraisure 2c à son extrémité et le diamètre du logement 3. Un autre inconvénient est que le fait de fixer la vis autotaraudeuse 2 dans le trou borgne 3 ayant une certaine pente de démoulage peut dans certains cas provoquer le blocage de la vis 2 par la présence de copeaux en trop grande quantité lors de l'enlèvement de matière par la vis 2 avant que la tête de vis 2a ne vienne en appui avec un effort suffisant sur la cosse 5 pour la pincer sur le carter en aluminium 4. Pour éliminer certains de ces inconvénients, il est possible de fraiser la surface d'appui 4a du carter 4 du côté de la tête de vis 2a, mais le dernier inconvénient de blocage de la vis autotaraudeuse 2 par les copeaux ne sera pas éliminé. La présente invention a pour but d'éliminer tous les inconvénients ci-dessus de l'art antérieur en proposant un dispositif de mise à la masse sur une structure métallique, telle qu'un carter en aluminium pour véhicule automobile, d'un fil électrique dont une extrémité comporte une cosse à oeillet de raccordement électrique mise en contact avec la structure métallique par une tige filetée autotaraudeuse traversant l'oeillet et ancrée dans un alésage de la structure métallique, et qui est caractérisé en ce que la tige filetée fait partie d'un goujon comportant un premier écrou solidaire de sa partie filetée supérieure externe coopérant avec un outil de vissage de forme conjuguée pour exercer un couple d'autotaraudage du goujon dans l'alésage de la structure métallique jusqu'à ce que l'écrou vienne en butée sur un méplat de la structure métallique et un second écrou vissé à l'extrémité libre de la partie externe du goujon et permettant d'enserrer la cosse entre les deux écrous. De préférence, le second écrou est un écrou borgne. Cet écrou borgne comporte au voisinage de son extrémité libre une portée circulaire et l'outil de vissage est constitué par un mandrin à extrémité en forme de douille comportant au moins deux alésages axialement séparés ayant des formes conjuguées respectivement au premier écrou de blocage du goujon dans l'alésage de la structure métallique et à la portée circulaire de l'écrou borgne de manière à retenir l'ensemble à écrou borgne et premier écrou dans la douille du mandrin avant l'opération d'ancrage du goujon dans l'alésage de la structure métallique, à permettre le positionnement et le guidage précis du goujon relativement à l'alésage de la structure métallique lors de la pose du goujon dans cet alésage ainsi qu'à entraîner en rotation le premier écrou pour autotarauder l'alésage et assurer le blocage du premier écrou sur le méplat. La douille du mandrin comporte un troisième alésage cylindrique axialement interposé entre les deux autres alésages et permettant de recevoir librement la forme d'entraînement de l'écrou borgne située en dessous de la portée circulaire, l'écrou borgne étant bloqué par vissage sur le premier écrou avant l'ancrage du goujon dans l'alésage de la structure métallique. Le diamètre de l'alésage cylindrique de réception de la portée circulaire est inférieur au diamètre de l'alésage cylindrique de réception de la forme d'entraînement de l'écrou borgne. L'écrou borgne est ultérieurement dévissé par un outil approprié pour engager la cosse sur le premier écrou par passage de l'extrémité supérieure du goujon dans l'oeillet de la cosse et est bloqué par vissage sur le premier écrou pour enserrer la cosse entre l'écrou borgne et le premier écrou. Les deux écrous ont chacun une forme d'entraînement 35 hexagonale. L'écrou borgne comporte un épaulement entre sa portée circulaire et sa forme d'entraînement, et l'alésage cylindrique du mandrin de réception de la portée circulaire est délimité axialement par un épaulement venant en appui sur l'épaulement de l'écrou borgne lors de la pose du goujon dans l'alésage de la structure métallique. L'invention vise également un procédé de mise à la masse d'un fil électrique sur une structure métallique, telle qu'un carter en aluminium pour véhicule automobile, utilisant le dispositif tel que précédemment défini et qui est caractérisé en ce qu'il consiste à : - engager l'écrou borgne et le premier écrou sur lequel est vissé l'écrou borgne dans les trois alésages correspondants de la douille du mandrin de manière qu'au moins la portée circulaire de l'écrou borgne retienne le goujon dans la douille du mandrin; - déplacer le mandrin pour positionner le goujon relativement à l'alésage de la structure métallique; - entraîner en translation et en rotation le mandrin pour permettre à la partie filetée autotaraudeuse du goujon de se visser de façon guidée par le mandrin dans l'alésage de la structure métallique jusqu'à ce que le premier écrou vienne en appui sur le méplat de la structure métallique pour bloquer le goujon sur cette dernière; - retirer axialement le mandrin du goujon; dévisser l'écrou borgne du goujon; - enfiler la cosse à l'extrémité supérieure du goujon et visser à nouveau l'écrou borgne à l'extrémité supérieure du goujon jusqu'à enserrer la cosse entre les deux écrous. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en demie-coupe d'un dispositif de l'art antérieur permettant la mise à la masse d'un fil électrique et, la figure 2 est une vue en demi-coupe représentant le dispositif de l'invention permettant de mettre à la masse un fil électrique notamment sur un carter en aluminium pour véhicule automobile. En se reportant à la figure 2, la référence 1 désigne un fil électriquement conducteur isolé dans une gaine en matière plastique 2 et dont une extrémité à brins conducteurs est reliée électriquement par sertissage à une cosse métallique 3 à illet 4 pouvant être mise en contact électrique avec un carter en aluminium 5 pour un véhicule automobile comme on le verra ultérieurement afin de mettre électriquement à la masse le fil conducteur 1. Selon l'invention, les moyens permettant la mise à 15 la masse de la cosse 3 et du fil électrique 1 comprennent un goujon 6 dont une partie d'extrémité inférieure filetée 7 est autotaraudeuse et comporte un dégagement ou fraisure 8 sur une partie de son extrémité, de manière à permettre l'ancrage par autotaraudage du goujon 6 dans un 20 trou borgne 9 venant de moulage du carter 5. Le goujon 6 a sa partie de tige supérieure externe 10, opposée à la partie filetée 7, comportant, solidaire de celle-ci, un écrou plat 11 ayant une forme d'entraînement hexagonale. La partie externe restante de la tige filetée 10 du goujon 6 reçoit un écrou borgne 12 ayant une forme d'entraînement hexagonale et permettant d'enserrer une partie de la cosse 3 entre l'écrou borgne 12 et l'écrou 11 lorsque le goujon 6 est ancré dans le trou borgne 9. L'écrou borgne 12 comporte au voisinage de son extrémité libre une portée circulaire 13 adjacente à la forme d'entraînement définit un épaulement Pour permettre 35 borgne 9 du carter 5,12 et d'un diamètre tel qu'elle 14 avec la forme 12. la pose du goujon 6 dans le trou on prévoit un outil formant mandrin pouvant être déplacé rotation par une machine, en translation et entraîné en non représentée. Le mandrin 15 comporte une douille d'extrémité 16 dans laquelle sont réalisés coaxialement trois alésages axialement séparés, respectivement un premier alésage 17 de forme conjuguée à la forme hexagonale de l'écrou 11, un second alésage 18 d'un diamètre supérieur au diamètre du cercle dans lequel s'inscrit la forme d'entraînement hexagonale de l'écrou borgne 12 et un troisième alésage 19 d'un diamètre sensiblement identique au diamètre de la portée circulaire 13 de l'écrou borgne 12 en réalisant un ajustement légèrement serré de manière à permettre à l'écrou borgne 12 et donc au goujon 6 d'être retenus dans le mandrin 15 lors du déplacement de celui-ci pour positionner le goujon 6 relativement au trou borgne 9 et assurer le taraudage, de façon guidée, du goujon 6 par autotaraudage dans le trou borgne 9. Le diamètre du second alésage 18 est tel que la forme d'entraînement hexagonale de l'écrou borgne 12 permet à celle-ci de se déplacer librement dans cet alésage dont le diamètre est supérieur au diamètre du troisième alésage 19. Le troisième alésage 19 se raccorde au second alésage 18 par un épaulement 20 pouvant venir en appui sur l'épaulement 14 de l'écrou borgne 12. Le procédé de mise à la masse du fil conducteur 1 25 sur le carter 5 ressort déjà de la description qui précède et va être maintenant expliqué. Tout d'abord, l'écrou borgne 12 est bloqué par vissage sur l'écrou plat 11 solidaire du goujon 6. Ensuite, l'ensemble constitué par le goujon 6 et les deux écrous 11, 12 est logé dans le mandrin 15 de manière que la portée circulaire 13 de l'écrou borgne 12 soit engagée dans l'alésage 19 et retenue par ajustement serré de la portée circulaire 13 dans cet alésage et que l'écrou 11 et la forme d'entraînement hexagonale de l'écrou borgne 12 soient logés en grande partie respectivement dans les deux alésages 17 et 18. L'ensemble constitué par le mandrin 15 et le goujon 6 retenu dans ce mandrin est déplacé par la machine d'entraînement du mandrin 15 jusqu'à ce que le goujon 6 soit positionné coaxialement au trou borgne 9 au-dessus de celui-ci. Ensuite, la machine déplace en translation vers le bas et en rotation le mandrin 15 de sorte qu'il entraîne en rotation le goujon 6 par l'intermédiaire de l'écrou plat 11 pour exercer un couple sur la partie autotaraudeuse 7 du goujon 6 permettant à celle-ci de réaliser le taraudage par enlèvement de matière dans le trou borgne 9 jusqu'à ce que l'écrou 11 vienne en appui sur la surface d'appui 5a du carter 5 pour assurer le blocage du goujon 6 dans le trou 9. Pendant toute l'opération d'autotaraudage du goujon 6 dans le trou borgne 9, le mandrin 15 assure le guidage du goujon d'une part au niveau de l'écrou hexagonal 11, d'autre part au niveau de la portée circulaire 13 de l'écrou borgne 12 de manière à ancrer précisément par autotaraudage la partie filetée 7 du goujon 6 suivant l'axe du trou borgne 9 venant de moulage. On notera que la machine d'entraînement du mandrin 15 comporte tous les capteurs nécessaires pour assurer un vissage de qualité du goujon 6 dans le trou borgne 9 et permettre au taraudage d'être réalisé précisément dans le trou borgne 9 par contrôle des paramètres de vissage, à savoir le couple et le nombre de tours. Ainsi, les filets de la partie filetée 7 du goujon 6 sont en prise et en contact électrique avec le carter 5. Si les filets sont réalisés dans le trou borgne 9 avec un couple et un nombre de tours du goujon 6 n'entrant pas dans les tolérances prévues, alors le carter douteux 5 est mis à l'écart. On notera que pendant l'opération d'autotaraudage, l'outil 15 exerce un effort vers le bas sur le goujon 6 par l'appui de l'épaulement 20 sur l'épaulement 14. La machine d'entraînement commande ensuite le déplacement en translation du mandrin 15 de manière à retirer axialement ce dernier des deux écrous 11, 12. Un opérateur peut alors, à l'aide d'une clé appropriée, dévisser l'écrou borgne 12 et enfiler la cosse 3 sur la partie filetée externe 10 de la tige du goujon 6 jusqu'à ce que la cosse vienne en appui sur l'écrou plat 11. L'opérateur visse ensuite à nouveau l'écrou borgne 12 jusqu'au blocage de celui-ci sur la cosse 3 qui est enserrée entre l'écrou borgne 12 et l'écrou 11. On assure ainsi un pincement correct, c'est-à-dire plan sur plan, de la cosse 3 entre la partie supérieure de l'écrou plat 11 et la partie inférieure de l'écrou borgne 12, garantissant par conséquent une excellente qualité électrique de la liaison électrique entre le carter 5 et la cosse 3. Le fait que l'écrou plat 11 puisse ne pas être en appui complet sur la surface d'appui 5a du carter 5 comme symbolisé en 21 en figure 2, n'influence en aucune manière la qualité de la liaison électrique entre le carter 5 et la cosse 3 puisque l'espace libre 21 entre l'écrou 11 et la surface d'appui 5a n'est pas une zone de passage de courant électrique. Le dispositif de mise à la masse de l'invention permet de poser le goujon spécifique avec écrou borgne en usine de fabrication de carters et ce goujon autotaraudeur est posé par une machine de vissage à poste fixe comportant les moyens de contrôle des paramètres de vissage, à savoir le couple d'autotaraudage et le nombre de tours nécessaires pour bloquer le goujon dans le carter. L'ensemble goujon et écrou est ainsi mécaniquement et électriquement bien relié au carter en alliage léger et l'écrou amovible du mécanisme de liaison électrique avec la cosse peut être manipulé correctement même par un opérateur n'utilisant que des moyens portatifs de vissage. Comme déjà souligné précédemment, le goujon faisant la liaison électrique par ses filets, un défaut de planéité du carter au droit de cette fixation est sans influence sur la qualité électrique de la liaison électrique. Le dispositif de l'invention procure une économie de temps sur la ligne d'assemblage finale en plus de l'amélioration de la stabilité électrique de la liaison électrique. De plus, l'écrou 12 étant borgne, il assure une protection parfaite de la partie filetée 10 du goujon 6 pendant les diverses manipulations du carter 5 entre l'usine de fabrication des carters et le site de fixation de la cosse 3. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mise à la masse sur une structure métallique (5), telle qu'un carter en aluminium pour véhicule automobile, d'un fil électrique (1) dont une extrémité comporte une cosse (3) à illet (4) de raccordement électrique mise en contact avec la structure métallique (5) par une tige filetée autotaraudeuse (7) traversant l'oeillet (4) et ancrée dans un alésage (9) de la structure métallique (5), caractérisé en ce que la tige filetée (7) fait partie d'un goujon (6) comportant un premier écrou (11) solidaire de sa partie filetée supérieure externe (10) coopérant avec un outil de vissage de forme conjuguée (15) pour exercer un couple d'autotaraudage du goujon (6) dans l'alésage (9) de la structure métallique (5) jusqu'à ce que l'écrou (11) vienne en butée sur un méplat (5a) de la structure métallique (5) et un second écrou (12) vissé à l'extrémité libre de la partie externe (10) du goujon (6) et permettant d'enserrer la cosse (3) entre les deux écrous (11,12). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second écrou (12) est un écrou borgne. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'écrou borgne (12) comporte au voisinage de son extrémité libre une portée circulaire (13) et l'outil de vissage est constitué par un mandrin (15) à extrémité en forme de douille (16) comportant au moins deux alésages axialement séparés (17,19) ayant des formes conjuguées respectivement au premier écrou (11) de blocage du goujon (6) dans l'alésage (9) de la structure métallique (5) et à la portée circulaire (13) de l'écrou borgne (12) de manière à retenir l'ensemble à écrou borgne (12) et premier écrou (11) dans la douille (16) du mandrin (15) avant l'opération d'ancrage du goujon (6) dans l'alésage (9) de la structure métallique (5), à permettre le positionnement et le guidage précis du goujon (6) relativement à l'alésage (9) de la structure métallique (5) lors de la pose du goujon (6) dans cet alésage ainsi qu'à entraîner en rotation le premier écrou (11) pour autotarauder l'alésage (9) et assurer le blocage du premier écrou (11) sur le méplat (5a). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la douille (16) du mandrin (15) comporte un troisième alésage cylindrique (18) axialement interposé entre les deux autres alésages (17, 19) et permettant de recevoir librement la forme d'entraînement de l'écrou borgne (12) située en dessous de la portée circulaire (13), l'écrou borgne (12) étant bloqué par vissage sur le premier écrou (11) avant l'ancrage du goujon (6) dans l'alésage (9) de la structure métallique (5). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le diamètre de l'alésage cylindrique (19) de réception de la portée circulaire (13) est inférieur au diamètre de l'alésage cylindrique (18) de réception de la forme d'entraînement de l'écrou borgne (12). 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'écrou borgne (12) est ultérieurement dévissé par un outil approprié pour engager la cosse (3) sur le premier écrou (11) par passage de l'extrémité supérieure (10) du goujon (6) dans l'oeillet (4) de la cosse (3) et est bloqué par vissage sur le premier écrou (11) pour enserrer la cosse (3) entre l'écrou borgne (12) et le premier écrou (11). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux écrous (11,12) ont chacun une forme d'entraînement hexagonale. 8. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que l'écrou borgne (12) comporte un épaulement (14) entre sa portée circulaire (13) et sa forme d'entraînement, et l'alésage cylindrique (19) du mandrin (15) de réception de la portée circulaire (13) est délimité axialement par un épaulement (20) venant en appui sur l'épaulement (14) de l'écrou borgne (12) lors de la pose du goujon (6) dans l'alésage (9) de la structure métallique (5). 9. Procédé de mise à la masse d'un fil électrique (1) sur une structure métallique (5), telle qu'un carter en aluminium pour véhicule automobile, utilisant le dispositif tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste à : - engager l'écrou borgne (12) et le premier écrou (11) sur lequel est vissé l'écrou borgne (12) dans les trois alésages correspondants (17-19) de la douille (16) du mandrin (15) de manière qu'au moins la portée circulaire (13) de l'écrou borgne (12) retienne le goujon (6) dans la douille (16) du mandrin (15) ; - déplacer le mandrin (15) pour positionner le goujon (6) relativement à l'alésage (9) de la structure métallique (5) ; - entraîner en translation et en rotation le mandrin (15) pour permettre à la partie filetée autotaraudeuse (7) du goujon (6) de se visser de façon guidée par le mandrin (15) dans l'alésage (9) de la structure métallique (5) jusqu'à ce que le premier écrou (11) vienne en appui sur le méplat (5a) de la structure métallique (5) pour bloquer le goujon (6) sur cette dernière; retirer axialement le mandrin (15) du goujon (6) ; - dévisser l'écrou borgne (12) du goujon (6) ; - enfiler la cosse (3) sur l'extrémité supérieure (10) du goujon (6) et visser à nouveau l'écrou borgne (12) sur l'extrémité supérieure (10) du goujon (6) jusqu'à enserrer la cosse (3) entre les deux écrous (11, 12).