Brevet FR2890494A1 — publié le 20070309

L'invention concerne un insert destiné à être rapporté dans un élément, pour la fixation et la mise en contact électrique d'une cosse de raccordement électrique, et notamment dans l'âme d'un rail de voie ferrée. L'invention concerne aussi un procédé de mise en place d'un tel insert. II est connu d'enfoncer à force dans un perçage de l'âme d'un rail une cheville à tête tronconique munie d'une tige filetée extérieurement, la cosse étant maintenue sur ladite tige, par exemple au moyen d'un écrou. Pour pallier certains effets indésirables, en particulier dus aux chocs occasionnés au rail au cours de la mise en place de tels inserts, notamment le brevet EP-0 575 259 préconise un insert constitué par une cheville pourvue d'une tête tronconique et d'un prolongement et par une bague à collerette de forme extérieure cylindrique et dont l'alésage intérieur est au moins en partie tronconique, ladite tête de la cheville étant destinée à être enfilée dans la bague qu'elle déforme par expansion, tandis que l'ensemble est prévu pour être introduit dans un trou cylindrique ménagé dans l'élément à équiper. Dans un tel dispositif, la mise en place et la déformation sont effectuées par traction et donc sans choc. Si un tel insert donne satisfaction, il nécessite toutefois une mise en ceuvre assez longue et un outillage de pose sophistiqué. Au lieu de déformer la bague au moyen de la cheville qui constitue une partie de l'insert comme décrit précédemment, on a imaginé dans le document 0 328 946 A qui utilise aussi une bague à collerette, de déformer celle-ci préalablement en introduisant un outil dans l'alésage cylindrique de ladite bague, la cosse étant ensuite fixée par un boulon muni d'un écrou, qui est introduit dans la bague mise en place. Toutefois, un tel dispositif nécessite aussi un outillage important (moyens hydrauliques, ...). Par ailleurs, un tel insert par rapport à celui décrit dans le brevet EP0 575 259 précité, ne présente pas un véritable contact électrique à l'intérieur de la bague elle-même puisque le boulon est simplement enfilé à l'intérieur de ladite bague avec nécessairement un jeu, si minime soitil. Enfin, les inserts mentionnés ci-avant de l'art connu nécessitent obligatoirement d'avoir accès aux deux côtés de l'élément ce qui empêche toute utilisation dans un trou borgne. C'est pourquoi les inventeurs ont imaginé un nouvel insert facile à poser, 35 efficace électriquement et pouvant même au besoin être disposé dans un trou borgne. L'insert selon l'invention qui est destiné, comme celui du document précité 0 328 946, à être rapporté dans un trou calibré d'un élément pour la fixation et la mise en contact électrique d'une cosse de raccordement électrique, et qui est constitué, d'une part, par une bague électriquement conductrice présentant un manchon dont la surface intérieure est lisse et qui est solidaire d'une collerette et, d'autre part, par un organe mâle destiné à s'introduire dans la bague pour fixer la cosse sur la collerette de la bague préalablement introduite dans ledit trou de l'élément, est par contre remarquable en ce que l'organe mâle est une vis autotaraudeuse munie d'une tête et dimensionnée pour pouvoir à la fois tarauder la surface intérieure du manchon de la bague tout en déformant par expansion la matière constitutive dudit manchon dont la surface extérieure peut ainsi venir s'appliquer avec force sur la paroi interne du trou de l'élément, ladite tête de la vis facilitant son vissage et permettant en outre d'enserrer la cosse, directement ou non, entre elle-même et la collerette de la bague. Par exemple, entre la cosse et la tête de la vis, est interposée au moins une 15 rondelle. Pour assurer un bon contact, électrique et une bonne fixation, le diamètre intérieur du manchon de la bague présente une valeur inférieure à celle préconisée par le fabricant de la vis autotaraudeuse pour une utilisation classique de celle-ci et en particulier, le diamètre intérieur du manchon de la bague est inférieur à ladite dimension préconisée d'environ 10 à 15%. Il est connu, par exemple pour une vis autotaraudeuse d'un diamètre de 10 mm 0,1 de prévoir, pour une utilisation classique dans un objet d'une dureté de 40 à 50 da N/mm2, un perçage de 9,3 mm t 0,1. Avantageusement, le manchon de la bague présente un diamètre intérieur qui est inférieur au diamètre de la vis autotaraudeuse d'environ 16 à 22% et à titre d'exemple, la vis autotaraudeuse présente un diamètre d'environ 10 mm 0,1 et le manchon de la bague un diamètre intérieur d'environ 8,10 mm 0,1, tandis que la dureté de la matière constitutive du manchon de la bague est comprise dans une fourchette d'environ 20 à 30 da N/mm2. Le diamètre intérieur du manchon et la dureté de ce dernier sont évidemment choisis pour que l'effort exercé par la vis autotaraudeuse entraîne le gonflement diamétral extérieur voulu dudit manchon. Selon un mode de réalisation, l'orifice d'entrée de la bague du côté de sa collerette est chanfreiné pour former un évasement vers l'extérieur afin d'assurer un meilleur guidage de la vis autotaraudeuse et avantageusement, la collerette de la bague présente des moyens de prise pour un outil afin de faciliter son maintien en rotation par ledit outil. De préférence, la vis autotaraudeuse est du type multilobée et en particulier trilobée. Selon un mode de réalisation, la surface intérieure du manchon de la bague est cylindrique, ou encore au moins en partie légèrement tronconique. Notamment pour une fixation dans un trou traversant l'élément, le manchon de la bague est débouché à ses deux extrémités. En outre, le manchon de la bague présente une section extérieure circulaire 10 ou polygonale destinée à coopérer avec un trou de l'élément ayant une forme correspondante. Selon un mode de réalisation, la vis autotaraudeuse présente une gorge au voisinage de sa tête, destinée à loger la cosse à raccorder qui est introduite sur la tige de la vis autotaraudeuse par vissage au moyen d'un filetage intérieur dont la cosse est 1s pourvue à cet effet, ou d'un filetage intérieur réalisé par la vis autotaraudeuse elle-même. L'invention a aussi pour objet une utilisation privilégiée, mais non obligatoire, dudit insert, celui-ci étant avantageusement utilisé pour la mise en contact électrique d'un conducteur relié à la cosse avec un rail de voie ferrée dont l'âme constitue l'élément dans lequel l'insert est rapporté. L'invention a en outre également pour objet un procédé de mise en place d'un tel insert qui consiste à : - positionner la bague de l'insert en introduisant son manchon dans le trou calibré préalablement ménagé dans l'élément à équiper, - disposer la cosse sur la vis autotaraudeuse, notamment par vissage, - tarauder la surface intérieure du manchon de la bague en vissant la vis autotaraudeuse tout en maintenant la bague dans le trou de l'élément, - déformer par expansion le manchon de la bague au cours de son taraudage, - assurer le contact électrique de la cosse en serrant la vis autotaraudeuse dont la tête vient enserrer ladite cosse, directement ou non, entre elle-même et la collerette de la bague. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description qui va suivre et qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente en élévation un insert selon l'invention, mis en place dans l'âme d'une voie ferrée, - la figure 2 est une coupe selon II-II de la figure 1 (la coupe de la vis n'étant 5 pas représentée pour raison de clarté), - les figures 3 à 6 montrent en coupe (la coupe de la vis n'étant pas représentée pour raison de clarté) les phases successives de mise en place de l'insert dans un élément tel que l'âme d'un rail de voie ferrée représenté 10 sur les figures 1 et 2. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2, l'insert selon l'invention est disposé dans l'âme d'un rail 1 de voie ferrée. Toutefois, comme déjà dit, il est clair que l'insert selon l'invention peut être utilisé dans tout autre élément ou support conducteur de l'électricité (y compris des composites carbone), muni d'un trou 2 calibré traversant l'élément comme dans l'exemple représenté, ou d'un trou borgne. En conséquence, dans les figures 3 à 6, on a repris la référence 1 pour l'élément qui peut être une partie du rail 1 des figures 1 et 2 ou un autre élément. Sur les figures, on peut voir un insert qui est constitué, d'une part, par une bague 3 électriquement conductrice, en cuivre ou en aluminium par exemple, comportant un manchon 3a solidaire d'une collerette 3b, la bague étant de préférence d'une seule pièce et, d'autre part, par une vis 4 munie d'une tige 4a et d'une tête 4b et dont il sera question ci-après. Le manchon 3a présente une surface intérieure cylindrique lisse et une section extérieure ici circulaire (elle pourrait être polygonale). L'insert (3,4) est destiné à fixer en assurant un bon contact électrique, une cosse 5 de raccordement électrique, elle-même connectée de manière connue et non représentée à un conducteur ou similaire pour une mise à la terre par exemple. Dans l'exemple représenté, le manchon 3a est plus long que le trou 2 du rail 1 de telle sorte qu'après avoir été introduit dans ledit trou dont le diamètre est choisi en fonction du diamètre extérieur du manchon, ledit manchon fait légèrement saillie du côté de l'élément opposé au côté par lequel il a été introduit. On remarquera aussi que dans cet exemple, le manchon 3a est débouché à ses deux extrémités et qu'à son extrémité tournée vers la collerette 3b, il présente un chanfrein 3c évasé vers l'extérieur. La vis 4 est du type autotaraudeuse ou encore selon les appellations, 5 autoformeuse et plus particulièrement encore, du genre trilobée. Le diamètre de la tige 4a de la vis 4 par rapport au diamètre intérieur du manchon 3a, de même que la matière utilisée pour fabriquer la bague 3 sont choisis de manière telle que la vis autotaraudeuse 4, lorsqu'elle est vissée dans ladite bague, taraude celle-ci tout en la déformant de manière à entraîner un gonflement de son diamètre extérieur. Par ailleurs, avant le commencement du vissage de la vis 4, comme représenté sur la figure 1 et dans ce mode de réalisation, on profite du filetage de ladite vis pour mettre en place la cosse 5 qui est, soit munie à cet effet d'un filetage intérieur conjugué, soit avantageusement constituée d'une matière adéquate et présentant un diamètre interne apte à subir un taraudage par ladite vis 4 elle-même, tandis qu'une gorge 4c est ménagée sous la tête 4b de la vis pour recevoir ladite cosse 5 en fin de vissage, celle-ci étant ainsi rendue pratiquement imperdable. Au préalable et de manière facultative, on peut prévoir au moins une rondelle antifriction 6 entre la tête 4b de la vis et la cosse 5. Par exemple, la vis présente un diamètre d'environ 10 mm 0,1 et le manchon un diamètre intérieur d'environ 8,10 mm 0,1 et d'une manière plus générale, le diamètre intérieur du manchon est inférieur d'environ 16 à 22% par rapport au diamètre de la vis autotaraudeuse, soit inférieur d'environ 10 à 15% au diamètre préconisé par le fabricant de la vis autotaraudeuse pour une utilisation classique. Toujours à titre d'exemple, la dureté de la matière utilisée pour la bague est d'environ 20 à 30 da N/mm2. Les inventeurs on en effet trouvé qu'en choisissant les bons diamètres et la bonne matière, on pouvait tarauder et en même temps déformer la bague. A partir de la figure 1, qui montre le début du vissage de la vis 4 dans la bague 3, facilité au début par le chanfrein 3c de la bague qui assure un guidage de la vis, on poursuit le vissage et comme le montrent les figures 4 et 5, la bague se déforme progressivement et gonfle pour venir s'appliquer avec force sur la paroi intérieure du trou 2 du rail 1. En outre, au fur et à mesure de cette déformation, l'épaisseur du manchon 3 diminue et en fin de vissage (figure 6), lorsque la tige 4a débouche de l'autre côté du rail 1, celle-ci repousse la matière de la bague à l'extérieur axialement et radialement comme le montre bien ladite figure 6. De cette manière, on assure une parfaite conduction de la connexion électrique ainsi réalisée. Pour faciliter le maintien en rotation de la bague 3 au cours du vissage de la vis 4, la collerette 3b présente sur son pourtour des stries ou au moins deux pans coupés ou encore une forme polygonale de manière à pouvoir être maintenue en rotation par un outil telle une clé plate, sachant qu'au fur et à mesure de la progression de la vis, le couple de vissage augmente et la bague est vite bloquée sans qu'il soit nécessaire de la maintenir plus longtemps. Pour bien assurer un contact étroit de la cosse 5 sur la collerette 3b, on applique un couple de serrage prédéfini (par exemple 40 N/m), ce qui peut être aisément obtenu au moyen d'une clé dynamométrique. En décrivant l'insert selon l'invention, on a en même temps décrit le procédé de mise en place tel que mentionné ci-avant et dans les revendications. On comprend qu'un tel insert peut être posé de manière simple, dans un trou éventuellement borgne, sans qu'il soit nécessaire d'avoir accès aux deux côtés de l'élément, tout en assurant un excellent contact électrique et un assemblage réversible de la vis dans la bague. Par ailleurs, on obtient une bonne tenue aux vibrations et au desserrage. De nombreuses applications sont possibles en dehors de celle décrite ciavant à titre d'exemple et notamment dans le domaine de la mise à la masse et du blindage de boîtiers électriques ou électroniques. REVENDICATIONS 1) Insert destiné à être rapporté dans un trou calibré (2) d'un élément (1) pour la fixation et la mise en contact électrique d'une cosse (5) de raccordement électrique, et qui est constitué, d'une part, par une bague (3) électriquement conductrice présentant un manchon (3a) dont la surface intérieure est lisse et qui est solidaire d'une collerette (3b) et, d'autre part, par un organe mâle destiné à s'introduire dans la bague (3) pour fixer la cosse (5) sur la collerette de la bague préalablement introduite dans ledit trou (2) de l'élément (1), caractérisé en ce que l'organe mâle est une vis autotaraudeuse (4) munie d'une tête (4b) et dimensionnée pour pouvoir à la fois tarauder la surface intérieure du manchon (3a) de la bague (3) tout en déformant par expansion la matière constitutive dudit manchon dont la surface extérieure peut ainsi venir s'appliquer avec force sur la paroi interne du trou (2) de l'élément, ladite tête (4b) de la vis (4) facilitant son vissage et permettant en outre d'enserrer la cosse (5), directement ou non, entre elle-même et la collerette (3b) de la bague. 2) Insert selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre la cosse (5) et la tête (4b) de la vis, est interposée au moins une rondelle (6). 3) Insert selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le diamètre intérieur du manchon (3a) de la bague présente une valeur inférieure à celle préconisée par le fabricant de la vis autotaraudeuse (4) pour une utilisation classique de celle-ci. 4) Insert selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre intérieur du manchon (3a) de la bague est inférieur à ladite dimension préconisée d'environ 10 à 15%. 5) Insert selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le manchon (3a) de la bague présente un diamètre intérieur qui est inférieur au diamètre de la vis autotaraudeuse (4) d'environ 16 à 22%. 6) Insert selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la vis autotaraudeuse (4) présente un diamètre d'environ 10 mm 0,1 et le manchon (3a) de 30 la bague un diamètre intérieur d'environ 8,10 mm 0,1. 7) Insert selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la dureté de la matière constitutive du manchon (3a) de la bague est comprise dans une fourchette d'environ 20 à 30 da N/mm2. 8) Insert selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'orifice 35 d'entrée de la bague (3) du côté de sa collerette (3b) est chanfreiné pour former un évasement vers l'extérieur afin d'assurer un meilleur guidage de la vis autotaraudeuse (4). 9) Insert selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la collerette (3b) de la bague présente des moyens de prise pour un outil afin de faciliter 5 son maintien en rotation par ledit outil. 10) Insert selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la vis autotaraudeuse (4) est du type multilobée et en particulier trilobée. 11) Insert selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la surface intérieure du manchon (3a) de la bague est cylindrique ou au moins en partie 10 légèrement tronconique. 12) Insert selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le manchon (3a) de la bague est débouché à ses deux extrémités. 13) Insert selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le manchon (3a) de la bague présente une section extérieure circulaire ou polygonale destinée à coopérer avec un trou (2) de l'élément ayant une forme correspondante. 14) Insert selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la vis autotaraudeuse (4) présente une gorge (4c) au voisinage de sa tête (4b), destinée à loger la cosse (5) à raccorder qui est introduite sur la tige (4a) de la vis autotaraudeuse par vissage au moyen d'un filetage intérieur dont la cosse est pourvue à cet effet, ou d'un filetage intérieur réalisé par ladite vis autotaraudeuse (4) elle-même. 15) Insert selon l'une des revendications 1 à 14, utilisé pour la mise en contact électrique d'un conducteur relié à la cosse (5) avec un rail (1) de voie ferrée dont l'âme constitue l'élément dans lequel l'insert est rapporté. 16) Procédé de mise en place d'un insert selon l'une des revendications 1 à 15 dans un trou calibré (2), d'un élément (1) pour la fixation et la mise en contact électrique d'une cosse (5) de raccordement électrique, caractérisé en ce qu'il consiste à : - positionner la bague (3) de l'insert en introduisant son manchon (3a) dans le trou calibré (2) préalablement ménagé dans l'élément (1) à équiper, - disposer la cosse (5) sur la vis autotaraudeuse (4), notamment par vissage, - tarauder la surface intérieure du manchon (3a) de la bague en vissant la vis autotaraudeuse (4) tout en maintenant la bague (3) dans le trou (2) de l'élément, - déformer par expansion le manchon (3a) de la bague au cours de son taraudage, - assurer le contact électrique de la cosse (5) en serrant la vis autotaraudeuse (4) dont la tête (4b) vient enserrer ladite cosse (5), directement ou 5 non, entre elle-même et la collerette (3b) de la bague.