Brevet FR2918806A1 — publié le 20090116

DISPOSITIF DE RACCORDEMENT MECANIQUE ET DE LIAISON ELECTRIQUE A COUPLE DE SERRAGE PROGRAMME. La présente invention concerne un dispositif de 5 raccordement mécanique et de liaison électrique à couple de serrage programmé. L'invention porte, en particulier, sur un dispositif de raccordement mécanique et de liaison électrique par vissage, désigné couramment aussi par 10 l'expression liaison électrique vissée ou connexion électrique vissée . Une liaison électrique vissée ( LEV ) est constituée d'une cosse sertie sur un fil conducteur et d'un système de serrage de type vis et écrou. 15 On connaît déjà des liaisons électriques vissées dans le domaine de la fabrication automobile, notamment pour transmettre des courants électriques de forte puissance. Ainsi, le document FR 2 758 661 décrit un 20 dispositif de raccordement mécanique et de connexion électrique, en particulier un dispositif pour le raccordement d'un alternateur ou d'un démarreur de véhicule et pour l'alimentation de bougies de préchauffage de moteur à explosion. Ce dispositif 25 comporte : - une cosse présentant une pince de sertissage sur un conducteur et une plaquette munie d'un orifice, et - un écrou monté prisonnier en translation, mais libre en rotation sur l'orifice. 30 Avec ce dispositif connu de l'art antérieur, l'écrou reste constamment solidaire de la cosse, même après application d'un effort important, ce qui permet l'automatisation du raccordement et augmente la productivité en fabrication automobile. 35 Toutefois, le couple de serrage n'est pas bien maîtrisé, et les différences de serrage d'une liaison électrique vissée à une autre présentent des risques importants de défaillance de la liaison électrique. On connaît aussi, selon le document US 5 713 705, un boulon anti-fraude, non démontable, qui comporte une partie de tige cylindrique filetée, une tête permanente, et une autre partie de tête dite tête de serrage qui est arrachée de l'ensemble lorsque le boulon est serré. La partie de tige cylindrique filetée présente un orifice intérieur à l'extrémité libre d'engagement de la tige filetée, et cet orifice a une section qui est adaptée pour recevoir un outil de serrage spécifique. La tête de serrage est configurée également avec un orifice qui s'étend à travers toute la hauteur de la tête de serrage et qui est coaxial à la partie de tige cylindrique filetée. La tête de serrage est fixée à la tête permanente par l'intermédiaire d'une sorte de pontet formé autour de l'orifice de la tête de serrage. Lorsque la tête de serrage est arrachée, le boulon ne peut plus être tourné et cela aussi longtemps que l'on a pas récupéré l'orifice de l'extrémité de la partie de tige filetée par une opération de perçage dans la tige à partir de la tête permanente. Le but de la présente invention est de fournir un dispositif de raccordement mécanique et de liaison électrique à couple de serrage programmé, qui perfectionne les liaisons électriques vissées connues de l'art antérieur. Un autre but de la présente invention est de fournir un tel dispositif, qui offre, contrairement au boulon anti-fraude exposé précédemment dans ses grandes lignes, une possibilité de démontage. Un autre but de la présente invention est de fournir un tel dispositif, qui soit de conception simple, d'utilisation facile, de fabrication aisée, qui soit fiable et économique, et qui réduise considérablement le taux de défauts de ce type d'assemblage sur une chaîne de fabrication, par conséquent sur une séquence d'assemblage répétitive. Pour parvenir à ces buts, la présente invention conçoit un nouveau dispositif de raccordement mécanique et de liaison électrique à couple de serrage programmé, qui comporte une cosse sertie sur un conducteur électrique, et un système de serrage à deux pièces de type vis et écrou. Dans ce nouveau dispositif, une des deux pièces du système de serrage est montée libre en rotation sur un orifice de la cosse et est constituée d'une partie préhensible à l'aide d'un outil standard, d'une partie comportant une section cassable sous l'effet du couple de serrage programmé et de moyens d'accrochage de ladite pièce montée sur la cosse. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la pièce du système de serrage, montée sur la cosse, est une vis à couple de serrage programmé. Cette vis comprend : - une partie de tige filetée destinée à être vissée 20 dans un alésage fileté de l'autre pièce du système de serrage, - une tête formant la partie préhensible à l'aide d'un outil standard, et - une sous tête, séparée de la tête par ladite 25 section cassable sous l'action du couple de serrage programmé, et - des moyens d'accrochage de la vis sur la cosse. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la pièce du système de serrage, montée sur la cosse, est 30 un écrou à couple de serrage programmé. Cet écrou comprend : - une tête formant la partie préhensible à l'aide d'un outil standard, - une sous tête à alésage fileté, destinée à être 35 vissée sur une partie filetée de l'autre pièce du système de serrage, séparée de la tête par ladite section cassable sous l'action du couple de serrage programmé, et - des moyens d'accrochage de l'écrou sur la cosse. Dans l'un et l'autre des deux modes de réalisation de l'invention, la tête formant la partie préhensible à l'aide d'un outil standard peut avantageusement être une tête de section polygonale régulière, préhensible au moyen d'une simple clef. Cette tête peut ainsi être, par exemple, une tête triangulaire, carrée, hexagonale, etc. Les moyens d'accrochage de la pièce sur la cosse peuvent, de préférence, être constitués par une collerette d'accrochage de la pièce et d'ailettes de maintien de la cosse, rabattues sur la collerette d'accrochage. De préférence également, quelque soit le mode de réalisation, la sous tête peut comporter deux méplats pour le démontage éventuel du dispositif après serrage. La tête comporte un évidement cylindrique, traversant au moins la section cassable, de façon à réduire l'effort mécanique à exercer pour entraîner la cassure. Les ailettes peuvent être, par exemple, au nombre de quatre. Quelque soit le mode de réalisation de l'invention également, le couple de serrage programmé est prédéterminé par le choix du matériau et la géométrie de la pièce montée sur la cosse. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit de deux exemples de réalisation de l'invention, non limitatifs de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale (ou coupe selon la ligne I-I de la figure 2) d'un premier mode de réalisation du dispositif de raccordement mécanique et de liaison électrique à couple de serrage programmé de l'invention, dans lequel la pièce à serrage programmé est une vis, - la figure 2 est une vue latérale du dispositif de la figure 1, les figures 3, 4 et 5 représentent, respectivement, les trois étapes du fonctionnement du 5 dispositif des figures 1 et 2, - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale (ou coupe selon la ligne VI-VI de la figure 7) d'un deuxième mode de réalisation du dispositif de raccordement mécanique et de liaison électrique à couple 10 de serrage programmé de l'invention, dans lequel la pièce à serrage programmé est un écrou, - la figure 7 est une vue latérale du dispositif de la figure 1, et les figures 8, 9 et 10 représentent, 15 respectivement, les trois étapes du fonctionnement du dispositif des figures 6 et 7. En référence aux figures 1 à 5, on a représenté un premier mode de réalisation du dispositif selon la présente invention. Ce dispositif comprend une vis à 20 serrage programmé, de référence générale 10, montée sur une cosse 20 sertie sur des fils 30. La vis à serrage programmé 10 se compose de plusieurs parties, à savoir : -une partie de tige filetée 11, destinée à être 25 vissée dans un alésage fileté de l'autre pièce du système de serrage, - une tête 12 comportant une partie préhensible à l'aide d'un outil standard, et - une sous tête 13, séparée de la tête 12 par une 30 partie 14, cassable sous l'action d'un couple de serrage programmé, et - des moyens d'accrochage de la vis 10 sur la cosse 20, qui sont constitués par une collerette d'accrochage 15 de la pièce 10 et de quatre ailettes de maintien 16 de 35 la cosse 20, rabattues sur la collerette d'accrochage 15. La sous tête 13 comporte deux méplats 17 pour le démontage éventuel du dispositif après serrage. La tête 12 comporte un évidement 18, cylindrique, traversant au moins la partie - ou section - cassable 14. L'assemblage de la vis à serrage programmé 10 sur la cosse 20 se fait par rabattement des ailettes 16 sur la collerette d'accrochage 15. Un jeu fonctionnel est laissé pour autoriser la rotation de la vis 10 par rapport à la cosse 20. En référence aux figures 3 à 5, on va décrire maintenant le fonctionnement du dispositif à vis de 10 serrage programmé 10 de l'invention. La vis de serrage 10, fixée à la cosse 20, est destinée à être vissée dans une pièce taraudée 19 en forme d'écrou rigidement montée sur une partie fixe 40 liée à la caisse du véhicule, plus précisément par 15 vissage selon la direction axiale XX' du dispositif de la partie de tige filetée 11 de la vis 10 dans un alésage fileté 22 de l'écrou 19. Le montage de la vis à serrage programmé 10 se fait avec un outil standard (non représenté), tel qu'une clef 20 plate ou une clef à cliquet à douille, par l'intermédiaire de la tête hexagonale 12, comme illustré par la flèche F de la figure 4. Lorsque la sous tête 13 et la cosse 20 arrivent en contact, la résistance rencontrée s'oppose à l'effort exercé par l'outil de 25 serrage sur la tête hexagonale 12. Si le serrage se poursuit (sens de la flèche F de la figure 5), la section 14 casse et la tête 12 se sépare alors de la sous tête 13, comme illustré par la flèche H. Ainsi, au-delà d'une certaine valeur C du 30 couple de serrage, la tête 12 casse et le raccordement est réalisé. Cette valeur C est déterminée par le choix du matériau et de la géométrie de la vis 10, en particulier par le choix de la section de la partie cassable 14 et, par conséquent, le diamètre de 35 l'évidement cylindrique 18 au droit de la partie cassable 14. La résistance mécanique R à la cassure - ou résistance mécanique à la séparation de la tête 12 - est obtenue par le quotient suivant : R = C/S Dans laquelle : C est le couple de serrage programmé, et S est la surface de la section à la cassure, c'est-à-dire la différence entre la section extérieur de la partie 14 et la section de l'évidement 18 au droit de la partie 14. Il va de soi que la tête 12 et la sous tête 13, qui servent à la préhension par un outil de serrage, peuvent présenter des formes différentes de celles des figures 1 à 5. Elles peuvent avoir une forme différente de la forme hexagonale, comme par exemple une forme de triangle, de carré, d'étoile, etc. La pièce 19 en forme d'écrou sur la quelle est vissée la vis de serrage peut présenter, comme la sous tête de la vis 10, deux méplats 21 (voir figure 3) pour le démontage éventuel du dispositif après serrage. On notera que la partie de tige filetée 11 de la vis à serrage programmé 10 peut être remplacée par une partie de vis dite En référence une variante du laquelle la pièce mais un écrou. Les pièces des figures 6 à 10 qui sont identiques à auto taraudeuse . aux figures 6 à 10, on a représenté dispositif décrit ci-dessus, dans à serrage programmé n'est pas une vis celles des figures 1 à références numériques. Le dispositif de 5 sont désignées par les mêmes raccordement mécanique et de liaison électrique à couple de serrage programmé des figures 6 à 10 comprend un écrou à serrage programmé, de référence générale 100, et une cosse 20 sertie sur des fils 30. L'écrou à serrage programmé 100, monté sur la cosse 20, se compose de plusieurs parties, à savoir : - une partie à alésage fileté 113, destinée à être vissée sur une tige filetée de l'autre pièce du système 5 de serrage de type vis et écrou, une tête 112 comportant une partie préhensible à l'aide d'un outil standard, séparée de la partie à alésage fileté 111 par une partie 114, cassable sous l'action d'un couple de serrage programmé C , et 10 - des moyens d'accrochage de l'écrou 100 sur la cosse 20, qui sont constitués par une collerette d'accrochage 115 (voir figure 3) de la pièce et de quatre ailettes de maintien 16 de la cosse 20, rabattues sur la collerette d'accrochage 115. 15 La partie à alésage fileté 111 comporte deux méplats 117 pour le démontage éventuel du dispositif après serrage. La tête 112 comporte un évidement 118, cylindrique, traversant au moins la section cassable 114. 20 L'assemblage de l'écrou à serrage programmé 100 sur la cosse 20 se fait par rabattement des ailettes 16 sur la collerette d'accrochage 115. Un jeu fonctionnel est laissé pour autoriser la rotation de l'écrou 100 par rapport à la cosse 20. 25 En référence aux figures 8 à 10, on va décrire maintenant le fonctionnement du dispositif à écrou à serrage programmé de l'invention. L'écrou de serrage 100, fixé à la cosse 20, est destiné à être vissé sur une tige filetée 119 rigidement 30 montée sur une partie fixe 40 liée à la caisse du véhicule. Le montage de l'écrou à serrage programmé 100 se fait avec un outil standard (non représenté), tel qu'une clef plate ou une clef à cliquet à douille, par 35 l'intermédiaire de la tête hexagonale 112, comme illustré par la flèche F de la figure 9. Lorsque la partie à alésage fileté 113 et la cosse 20 arrivent en contact, la résistance rencontrée s'oppose à l'effort exercé par l'outil de serrage sur la tête hexagonale 112. Si le serrage se poursuit (sens de la flèche F de la figure 10), la section 114 casse et la tête 112 se sépare alors de la partie à alésage fileté 113. Ainsi, au-delà d'une certaine valeur C du couple de serrage, la tête 112 casse et le raccordement est réalisé. Comme pour le mode de réalisation précédent, la valeur de C est déterminée par le choix du matériau de l'écrou 100 montée sur la cosse et par sa géométrie, en particulier le diamètre extérieur de la partie cassable 114 et le diamètre de l'évidement cylindrique 118 au droit de la partie cassable 114. Il va de soi que la tête 112 et la partie à alésage fileté 113, qui servent à la préhension par un outil de serrage, peuvent présenter des formes différentes de celles des figures 6 à 10. Elles peuvent avoir une forme qui ne soit pas hexagonale, comme par exemple une forme de triangle, de carré, d'étoile, etc. La présente invention présente de nombreux avantages, parmi lesquels les avantages suivants : - un couple de serrage garanti et programmé par le choix du matériau de base du dispositif et la maîtrise de la géométrie de la pièce de serrage du système vis écrou, une grande simplicité d'utilisation, en particulier une grande visibilité en utilisation illustrée par le fait que l'on serre jusqu'à la cassure, - une possibilité de démontage du dispositif, - une utilisation économique d'outil standard (clef plate ou à cliquet à douille) qui supprime le recours coûteux aux visseuses asservies ou aux clefs dynamométriques, - un positionnement à une seule main qui permet d'effectuer le serrage avec l'autre main, par conséquent 35 un gain de temps, et - une réduction importante du taux des retours dus à des défauts de qualité sur ce type d'assemblage. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés ci-dessus à titre d'exemples ; d'autres modes de réalisation peuvent être conçus par l'homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de raccordement mécanique et de liaison électrique à couple de serrage programmé, qui comporte une cosse (20) sertie sur un conducteur électrique (30), et un système de serrage à deux pièces (10, 19 ; 100, 119) de type vis et écrou, caractérisé en ce que l'une des deux pièces (10 ; 100) est montée libre en rotation sur un orifice de la cosse (20) et est constituée d'une partie préhensible (12 ; 112) à l'aide d'un outil standard, d'une partie comportant une section cassable (14 ; 114) sous l'effet du couple de serrage programmé et de moyens d'accrochage (15 ; 115, 16) de ladite pièce (10 ; 100) sur la cosse (20). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce (10 ; 100) montée sur la cosse (20) est une vis à serrage programmé (10). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite vis à serrage programmé (10) comprend : - une partie de tige filetée (11) destinée à être vissée dans un alésage fileté (22) de l'autre pièce (19) du système de serrage, - une tête (12) formant la partie préhensible à l'aide d'un outil standard, et - une sous tête (13), séparée de la tête (12) par ladite section cassable (14) sous l'action du couple de serrage programmé, et - des moyens d'accrochage (15, 16) de la vis (10) sur la cosse (20). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce montée sur la cosse (20) est un écrou à serrage programmé (100). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit écrou à serrage programmé (100) 35 comprend : - une tête (112) formant la partie préhensible à l'aide d'un outil standard,- une sous tête (113) destinée à être vissée sur une partie filetée de l'autre pièce (119) du système de serrage, séparée de la tête (112) par une section cassable (114) sous l'action du couple de serrage programmé, et - des moyens d'accrochage (115, 16) de l'écrou (100) sur la cosse (20). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 5, caractérisé en ce que ladite tête (12 ; 112) est une tête de section polygonale régulière, préhensible au moyen d'une clef de type standard. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la section de ladite tête (12 ; 112) est choisie parmi les sections suivantes : triangulaire, carrée, hexagonale. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 3 et 5, caractérisé en ce que les moyens d'accrochage (15 ; 115, 16) de la pièce (10 ; 100) sur la cosse (20) sont constitués par une collerette d'accrochage (15 ; 115) de la pièce (10 ; 100) et d'ailettes de maintien (16) de la cosse (20), rabattues sur ladite collerette d'accrochage (15 ; 115). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 5, caractérisé en ce que ladite sous tête (13 ; 113) comporte deux méplats (17 ; 117) pour le démontage éventuel du dispositif après serrage. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 5, caractérisé en ce que ladite tête (12 ; 112) comporte un évidement cylindrique (18 ; 118), traversant au moins la section cassable (14 ; 114). 11. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les ailettes de maintien (16) sont au nombre de quatre. 12. Dispositif selon la revendication 1, 35 caractérisé en ce que le couple de serrage programmé est déterminé par le choix du matériau de la pièce à serrageprogrammé (10 ; 100) montée sur la cosse (20) et sa géométrie.