Brevet FR2907970A1 — publié le 20080502

ELEMENT DE LIAISON AVEC CONNEXION ELECTRIQUE La présente invention concerne un élément de liaison assurant un contact électrique entre deux pièces métalliques conductrices, en particulier pour véhicule automobile. Les véhicules automobiles comportent généralement une liaison électrique entre les différents appareils consommant du courant, la batterie et le générateur électrique par la structure métallique de la caisse, appelée masse du véhicule. Cette masse peut comporter différents éléments de structure, il est alors prévu des liaisons entre ces éléments qui garantissent un bon passage du courant pendant toute la durée de vie du véhicule. Cette caractéristique est aussi nécessaire pour une liaison entre un fil de masse et un élément de structure. Une liaison de ce type est décrite dans le document EP0849827 qui présente un dispositif de liaison comportant une pièce dentée pressée par un ressort sur une plaque. Par une rotation de cette pièce, les dents exercent un raclage de la plaque qui nettoie la surface d'éventuelles traces de revêtement ou d'oxydation et met le métal à nu, pour réaliser un bon contact électrique. Un inconvénient principal de cette liaison est que la pression exercée sur les dents n'est pas très forte, ce qui ne garantit pas une bonne conductibilité électrique. De plus les rayures occasionnées sur le revêtement par le grattage de la plaque ne sont pas esthétiques, et ce dispositif comportant plusieurs pièces est assez complexe et onéreux. Une autre liaison est décrite dans le document FR2675859 qui présente une rondelle pour un assemblage vissé, comportant des découpes sur sa partie périphérique extérieure formant des dents dont les extrémités viennent en saillie d'une des faces planes après une opération de poinçonnage. 2907970 2 Un inconvénient de cette solution est que les dents se trouvant à la périphérie extérieure de la rondelle, la pression exercée par leurs pointes sur la surface n'est pas très élevée. De plus la découpe complexe de cette rondelle augmente le coût. 5 L'invention a notamment pour but d'éviter les inconvénients de la technique antérieure et d'apporter à la réalisation d'une liaison mécanique entre deux éléments une solution simple, efficace et économique, permettant de garantir une bonne conductibilité électrique entre eux. Elle propose à cet effet une liaison mécanique entre deux éléments 10 métalliques réalisant une conduction électrique, comportant une vis traversant les deux éléments de part en part pour assurer un serrage entre eux, et une rondelle interposée axialement entre la tête de la vis et un premier élément, caractérisé en ce que la rondelle comporte sur une face plane en contact avec le premier élément des pointes réparties sur une 15 surface correspondant axialement au moins à la surface de la tête de la vis et qui s'incrustent dans le métal de ce premier élément, et en ce que une conduction électrique est assurée d'une part entre la tête de la vis et la rondelle, et d'autre part entre la vis et le deuxième élément. Un avantage essentiel de la liaison suivant l'invention est que les 20 pointes se trouvant axialement au droit de la tête de la vis, elles subissent une charge élevée lors du serrage de la vis ce qui leur permet de traverser une couche de revêtement du premier élément pour pénétrer dans le métal sous-jacent, garantissant un contact direct avec ce métal et une bonne conductibilité électrique. 25 Suivant un mode de réalisation, les pointes sont réparties régulièrement sur toute la surface plane de la rondelle. Avantageusement, les pointes sont formées par matriçage. Les pointes peuvent être entourées d'une gorge formée lors du matriçage. 30 Suivant un mode de réalisation, les pointes sont réalisées en acier trempé. 2907970 3 Avantageusement, pour certaines applications les pointes sont enduites d'un produit protecteur comme un gel ou une graisse assurant une protection contre le milieu ambiant. Suivant une variante, les gorges se terminent par des rainures dans 5 lesquelles le gel ou la graisse est déposé. Avantageusement, la conduction électrique entre la rondelle et la tête de la vis comprend un revêtement d'étain ou de zinc sur au moins une des faces. Les pointes peuvent aussi comporter un revêtement d'étain ou de zinc, 10 pour améliorer la conduction électrique avec l'élément en contact. Selon un mode préféré de l'invention, la vis possède un filetage autotaraudeur. Le filetage autotaraudeur de la vis peut se visser en formant un filetage dans un perçage d'une pièce métallique fixée par soudure à l'élément 15 inférieur. Suivant une variante, la liaison comporte une deuxième rondelle à pointes disposée sous un écrou, dont les pointes sont en appui sur le deuxième élément. Selon une réalisation particulière, la liaison relie deux éléments d'une 20 caisse d'un véhicule utilisés pour la conduction d'un courant électrique. La liaison notamment peut relier une traverse de support d'une planche de bord à la caisse du véhicule. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après 25 donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'une liaison suivant l'invention ; - la figure 2 est une vue de la face de la rondelle comportant des pointes ; - la figure 3 est une vue de détail des pointes ; 30 - la figure 4 est une vue de détail des pointes suivant une variante ; - La figure 5 est une vue en coupe d'une liaison suivant une variante ; 2907970 4 - la figure 6 présente une utilisation de la liaison suivant l'invention pour la fixation d'une traverse de planche de bord. La figure 1 représente une liaison 1 reliant deux tôles métalliques 4, 6 qui font partie de deux éléments différents, l'élément inférieur 6 reçoit une 5 pièce métallique 8 fixée par des soudures 10 et comportant un perçage axial lisse. Une vis 2 comporte une partie filetée autotaraudeuse qui traverse des perçages de la tôle supérieure 4 puis inférieure 6, pour venir réaliser lors du vissage un taraudage dans le perçage axial de la pièce cylindrique 8 par déformation et arrachement de métal. 10 Une rondelle épaisse 12 placée sous la tête de la vis 2 est en appui sur l'élément supérieur 4 pour répartir la charge de la tête sur une plus grande surface. La figure 2 présente la rondelle 12 comportant sur sa face inférieure 16 une série de pointes 14 régulièrement réparties qui couvrent toute la surface 15 d'appui de la rondelle. Ces pointes 14, réalisées avantageusement en acier trempé, ont une dureté suffisante pour, lors du serrage de la vis 2, pénétrer dans la tôle 4 de l'élément supérieur et s'enfoncer de manière à percer et traverser une couche d'oxydation ou un revêtement comme une protection anti-rouille ou une peinture. 20 En fin de serrage de la vis 2 les pointes 14 ont entièrement pénétré dans l'épaisseur de la tôle 4 ce qui garantit leur contact avec le métal lui-même, et la rondelle épaisse 12 étant suffisamment rigide pour ne pas se déformer, sa face plane inférieure 16 vient en appui directement sur la tôle 4. De cette manière, le serrage est assuré fermement avec des surfaces planes 25 directement en appui l'une sur l'autre, le couple de serrage est maintenu dans le temps par la relative élasticité des éléments serrés, principalement par l'allongement du corps de la vis 2 qui maintient une charge axiale suivant le principe généralement utilisé pour les assemblage par vis. Cette disposition permet d'utiliser la liaison 1 pour des fixations nécessitant un 30 niveau de sécurité, devant par exemple résister à des chocs. 2907970 5 On notera que les pointes 14 étant régulièrement réparties sur toute la face de la rondelle, elles couvrent une zone correspondant axialement à la surface de la tête de la vis 2 ce qui permet à cette tête de transmettre directement la charge axiale générée lors du serrage aux pointes 14 5 réparties en dessous, sans élasticité intermédiaire due à des flexions de composants qui réduiraient la force d'appui. De plus, la rondelle 12 est simple à fabriquer, elle est découpée suivant une forme circulaire de manière classique, puis les pointes peuvent être réalisées par matriçage de la face 16. 10 La figure 3 détaille un exemple de pointes 14 réalisées par un poinçon qui vient frapper la face 16 de la rondelle 12 pour réaliser des creux formant des gorges 20 et former par repoussement de matière les pointes 14. Lors de l'enfoncement des pointes, la matière 18 de la tôle 4 est repoussée et peut venir se loger dans les gorges 20 de manière à laisser libre les surfaces 15 planes qui vont venir en contact l'une sur l'autre pour assurer un bon serrage. D'un point de vue conductibilité électrique, le fonctionnement de la liaison 1 est le suivant. Le courant venant par exemple de l'élément supérieur 4 est transmis à la rondelle 12 par ses pointes 14 en contact intime avec le 20 métal de la tôle, puis il est transmis à la vis par le contact plan entre la rondelle et la tête de la vis 2, les parties de contact de la rondelle, pointes et face plane, ayant des surfaces conductrices comprenant par exemple un revêtement d'étain ou de zinc électrolytique qui permet de plus d'empêcher l'oxydation. Par ailleurs au serrage, la rotation de la tête de la vis en appui 25 sur la rondelle 12 améliore ce contact en assurant un certain nettoyage. Ensuite, la vis en pénétrant dans le perçage de la pièce 8 forme un filet par taraudage en coupant et repoussant le métal, ce qui arrache en ces points des traces d'oxydation ou de revêtement déposé pour protéger l'élément inférieur 6. Le contact électrique entre la vis et le métal mis à nu de 30 cet élément est très bon. 2907970 6 On a réalisé ainsi une liaison économique comprenant peu de pièces, réalisant une bonne tenue mécanique entre deux éléments qui peuvent être revêtus, sans détérioration du revêtement en dehors des points de contact électrique strictement nécessaires, et qui assure une bonne conductibilité 5 électrique. Le choix du nombre de pointe permet d'ajuster la surface de connexion électrique et de modifier la résistivité de la liaison en fonction des intensités de courant à passer. De plus, pour assurer une meilleure connexion électrique dans un milieu agressif comportant par exemple une forte humidité ou du brouillard 10 salin, il est possible de protéger les surfaces de contact entre la rondelle 12 et la tôle 4 par le dépôt sur les pointes 14 d'un produit de protection du type gel ou graisse, pour créer par enrobage une barrière qui protège ces zones. Cette disposition permet en particulier de faciliter un éventuel démontage ultérieur. 15 La figure 4 présente une variante dans laquelle une rainure circulaire 15 est formée par matriçage au fond des gorges 20, pour constituer un volume recevant le gel ou la graisse. Lors du serrage, le produit chassé par les pointes 14 se répartit uniformément dans les gorges 20 et sur la surface 16. La figure 5 présente une liaison 21 comportant une vis 24 et un écrou 20 26 standard, une première rondelle à pointes 12 placée entre la tête de vis et l'élément supérieur 4, et une deuxième rondelle à pointes 22 identique à la première, interposée entre l'écrou 26 et l'élément inférieur 6, les pointes étant en appui sur cet élément. Lors du serrage de l'écrou 26, les pointes des deux rondelles 12, 22 pénètrent simultanément dans l'élément supérieur 4 et 25 inférieur 6 jusqu'au serrage complet mettant en contact les faces planes. Le courant transite successivement par un premier jeu de pointes, par le corps de la vis comme pour l'application décrite précédemment, puis par le deuxième jeu de pointes. En prévoyant comme pour la liaison 1 des faces d'appui conductrices 30 entre la rondelle 12 et la tête de la vis 24, entre le filetage de la vis 24 et le taraudage de l'écrou 26, et entre l'écrou 26 et la rondelle 22, et par la 2907970 7 pénétration des pointes 14 dans les deux éléments à fixer 4, 6, on réalise une liaison assurant une bonne conductibilité électrique entre deux tôles pouvant être revêtues et qui ne comportent chacune qu'un simple perçage, sans utiliser d'élément rapporté par soudure. 5 La figure 6 illustre une utilisation de la liaison suivant l'invention, elle présente une vue en coupe transversale au niveau de la planche de bord, de la partie avant d'une caisse automobile comportant un plancher 30 comprenant un tunnel central 32 pour le passage d'éléments mécaniques, et des côtés de caisse 34. 10 Une traverse 36 est utilisée pour le maintien de la planche de bord du véhicule, elle supporte un pulseur 38 d'un groupe de chauffage fixé par une liaison 40. Une connexion électrique est assurée entre le pulseur 38 et la traverse 36, pour le retour par la masse du courant d'alimentation. Les extrémités de la traverse 36 sont liées aux côtés de caisse 34 par des 15 liaisons classiques 42 utilisant des vis, mais à cause des revêtements de peinture ces liaisons ne peuvent garantir une conduction électrique suffisante. Un support 44 a pour fonction de soutenir la traverse 36 dans sa partie centrale, il est fixé dans sa partie supérieure sous la traverse par une 20 soudure 46 fournissant une bonne conductibilité électrique, et dans sa partie inférieure par une liaison conductrice 48 suivant l'invention au côté du tunnel 32. De cette manière le support 44 a deux fonctions, en plus du maintien mécanique il assure le passage du courant entre la traverse 36 électriquement liée au pulseur 38, et la caisse du véhicule. 25 De cette manière, et sans endommager les revêtements de la caisse, on assure aux différents organes supportés par la traverse 36, qui peuvent consommer une certaine intensité de courant, une bonne conduction électrique vers la masse du véhicule avec une faible résistance, ce qui garantit un fonctionnement normal de ces appareils ainsi que l'élimination de 30 risques d'échauffement, voir d'incendie par mauvais retour du courant par la masse, au niveau des points de connexion. 2907970 8 De plus, l'utilisation de la traverse 36 comme conducteur électrique permet d'économiser des fils de retour qui lieraient directement les appareils à la caisse, les courants de puissance sont séparés de courants de signaux qui passent par le faisceau habituel, les chutes de tension sont moins fortes 5 car la traverse représente un conducteur de forte section possédant une résistivité réduite par rapport à celle d'un fil. On peut aussi après assemblage des différents composants sur la traverse 36 réaliser facilement un test de conductibilité de l'ensemble ainsi formé. L'utilisation de cette liaison pour des éléments de caisse automobile 10 représente une combinaison particulièrement intéressante car après soudure de ses composants, la caisse est trempée dans des bains pour couvrir toutes les surfaces d'une protection anti-corrosion, puis des couches de peinture sont projetées ce qui fait qu'il ne reste plus de surface métallique nue permettant un contact électrique par simple appui. 15 Plus généralement, d'autres types de liaisons électriques entre la rondelle et la tête de vis, ou la vis et l'élément inférieur peuvent être utilisés, et différents revêtements ou traitements des pièces peuvent être réalisés. Cette liaison peut s'appliquer pour toutes fixations de pièces entre elles nécessitant une bonne conduction électrique, pour des véhicules ou des 20 machines par exemple. REVENDICATIONS 1 ù Liaison mécanique entre deux éléments métalliques (4, 6) réalisant une conduction électrique, comportant une vis (2) traversant les deux éléments de part en part pour assurer un serrage entre eux, et une rondelle (12) interposée axialement entre la tête de la vis et un premier élément (4), caractérisée en ce que la rondelle (12) comporte sur une face plane (16) en contact avec le premier élément (4), des pointes (14) réparties sur une surface correspondant axialement au moins à la surface de la tête de la vis et qui s'incrustent dans le métal de cet élément (4), et en ce que une conduction électrique est assurée d'une part entre la tête de la vis et la rondelle (12), et d'autre part entre la vis (2) et le deuxième élément (6). 2 ù Liaison mécanique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les pointes (14) sont réparties régulièrement sur toute la surface plane de la rondelle (12). 3 ù Liaison mécanique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les pointes (14) sont formées par matriçage. 4 ù Liaison mécanique selon la revendication 3, caractérisée en ce que les pointes (14) sont entourées d'une gorge (20) formée lors du matriçage. 5 ù Liaison mécanique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les pointes (14) sont en acier trempé. 6 ù Liaison mécanique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les pointes sont enduites d'un produit protecteur comme un gel ou une graisse, assurant une protection contre le milieu ambiant. 7 ù Liaison mécanique selon les revendications 4 et 6, caractérisée en ce que les gorges (20) se terminent par des rainures (15) dans lesquelles le gel ou la graisse est déposé. 8 ù Liaison mécanique selon l'une des revendications précédentes, 30 caractérisée en ce que les moyens pour assurer une conduction électrique 2907970 10 entre la rondelle (12) et la tête de la vis (2) comprennent un revêtement d'étain ou de zinc sur au moins une des faces. 9 ù Liaison mécanique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les pointes (14) comportent un revêtement d'étain ou 5 de zinc, pour améliorer la conduction électrique avec l'élément (4) en contact. 10 ù Liaison mécanique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la vis (2) possède un filetage autotaraudeur. 11 ù Liaison mécanique selon la revendication 10, caractérisée en ce 10 que le filetage autotaraudeur de la vis (2) se visse en formant un filetage dans un perçage d'une pièce métallique (8) fixée par soudure à l'élément inférieur (6). 12 ù Liaison mécanique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte une deuxième rondelle (22) à pointes 15 disposée sous un écrou (26), et dont les pointes sont en appui sur le deuxième élément (6). 13 ù Liaison mécanique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle relie deux éléments d'une caisse d'un véhicule utilisés pour la conduction d'un courant électrique. 20 14 ù Liaison mécanique selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'elle relie une traverse (36) de support d'une planche de bord à la caisse (30) du véhicule.