Brevet FR2963576A1 — publié le 20120210

Dispositif à élément sphérique à sertir et procédé de sertissage 5 Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un dispositif à élément sphérique à sertir comportant une tige terminée à une première extrémité par un élément sphérique. État de la technique Un dispositif à élément sphérique comporte une tige équipée à une première extrémité de l'élément sphérique se présentant, par exemple, sous la forme 15 d'une rotule. Un premier exemple de dispositif à élément sphérique est illustré à la figure 1 et comporte une tige 1 munie successivement selon l'axe longitudinal Al de la tige d'un élément sphérique 2, d'un élément d'appui 3, et d'un cylindre 4. 20 Ce dispositif à élément sphérique est destiné à être serti sur une plaque comportant un trou débouchant, l'extrémité de la tige formée par le cylindre 4 est insérée dans le trou de la plaque jusqu'à ce que l'élément d'appui 3 vienne en contact avec la plaque. Le trou de la plaque est de dimensions complémentaires au cylindre 4 de la tige 1 afin que l'élément d'appui 3 25 vienne buter contre la plaque. Ensuite, le cylindre 4 est déformé de sorte à former un bourrelet dont les dimensions sont supérieures au diamètre du trou débouchant de la plaque, et ainsi sertir le dispositif à élément sphérique sur la plaque. Cette technique présente l'inconvénient de nécessiter l'accès aux deux côtés opposés de la plaque où doit être serti le dispositif, un premier 30 côté servant à l'insertion du dispositif, et un second permettant la déformation de la tige du dispositif afin de le sertir. 10 I Un second exemple de dispositif à élément sphérique est illustré à la figure 2. Ce dispositif à élément sphérique diffère de celui de la figure 1 en ce que le cylindre 4 de tige 1 est fileté. Ce filetage permet de fixer le dispositif à élément sphérique avec un écrou après son insertion au travers d'un trou de la plaque. Cette technique présente l'inconvénient de demander plusieurs étapes à l'opérateur devant fixer le dispositif à élément sphérique, en plus d'un accès aux deux côtés de la plaque. io De plus, le vissage n'apporte pas autant de garanties que le sertissage au niveau de la résistance mécanique. Par exemple, si le dispositif à élément sphérique est vissé à un boulon sur une plaque soumise à des vibrations importantes, cela peut entraîner un dévissage non désiré du dispositif à élément sphérique, et donc la désolidarisation du dispositif à élément 15 sphérique de la plaque. Les dispositifs à élément sphérique sont utilisés dans de multiples domaines. Ils sont présents aux interfaces de fixation de vérins d'assistance, à l'ouverture d'éléments tels que les hayons de véhicules, les portes, les 20 coffres, etc. Objet de l'invention 25 L'objet de l'invention consiste à réaliser un dispositif à élément sphérique permettant un montage en aveugle, c'est-à-dire supprimant le besoin de l'accessibilité des deux côtés de la plaque où devra être fixé ledit dispositif à élément sphérique. Cet objet est atteint en ce que le dispositif comporte une douille dans laquelle la tige est insérée, ladite douille comprenant successivement selon son axe longitudinal - une zone d'assemblage de la douille sur la tige, une zone de chambrage destinée à la formation d'un bourrelet de sertissage, et une collerette d'appui, l'élément sphérique de la tige faisant saillie au niveau de la collerette d'appui. Selon un premier mode de réalisation préféré, la tige comporte un premier filetage au niveau d'une portion de la tige coopérant avec un second filetage complémentaire de la douille réalisé au niveau de la zone d'assemblage. Selon un second mode de réalisation préféré, la portion est moletée en regard de la zone d'assemblage, le moletage étant muni d'une pluralité de rainures longitudinales réalisées sur le premier filetage de la tige de manière à former une pluralité de rainures hélicoïdales. Selon une variante, la tige comporte une tête au niveau d'une deuxième extrémité de la tige opposée à la première extrémité de la tige, la tête prenant appui sur une portée de la douille au niveau de la zone d'assemblage. Selon un perfectionnement, la tige comporte une gorge formée dans la tige 25 en regard de la zone d'assemblage et comblée par le matériau formant la douille. Selon une variante, la zone d'assemblage est une zone matricée. L'invention est aussi relative à un procédé de sertissage d'un dispositif à élément sphérique avec un support comportant un trou. Le procédé comporte les étapes suivantes insérer le dispositif à élément sphérique, dans le trou du support, par son 5 extrémité opposée à l'élément sphérique jusqu'à mise en contact de la collerette d'appui avec le support, sertir le dispositif en appliquant une force de maintien de sorte à plaquer la collerette d'appui sur le support , tout en appliquant une traction sur l'élément sphérique de sorte à déformer la douille au niveau de la zone de 10 chambrage pour former un bourrelet Description sommaire des dessins 15 D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels 20 Les figures 1 et 2 illustrent deux types de dispositifs à élément sphérique distincts selon l'art antérieur. La figure 3 illustre une vue en coupe d'un dispositif à élément sphérique selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 4 illustre une tige à élément sphérique telle qu'utilisée dans le 25 dispositif de la figure 3. Les figures 5 et 6 illustrent respectivement un autre mode de réalisation du dispositif à élément sphérique et sa tige associée. La figure 7 illustre une étape d'un procédé de sertissage du dispositif à élément sphérique de la figure 3 sur un support. 30 La figure 8 illustre le dispositif à élément sphérique en place sur un support après son sertissage. Description de modes préférentiels de réalisation Sur les figures 3 à 6, le dispositif à élément sphérique à sertir comporte une tige 1 terminée par un élément sphérique 2. Cette tige 1 est montée, de préférence au niveau d'une deuxième extrémité opposée à l'élément sphérique 2, sur une douille 5 dont une partie du corps est déformable. De préférence, la douille 5 forme un fût ouvert à ses deux extrémités distales selon son axe longitudinal A2, ledit axe longitudinal A2 étant alors colinéaire avec l'axe du trou débouchant ou non formant la douille 5. La tige 1 est insérée dans la douille 5. La douille 5 comprend successivement selon son axe longitudinal A2 (figure 3 et 5) une zone d'assemblage 6 de la douille 5 sur la tige 1, une zone de chambrage 7, et une collerette d'appui 8. La collerette d'appui 8 fait saillie, de préférence, sur tout le pourtour extérieur de la douille 5. L'élément sphérique 2 de la tige 1 fait saillie de la douille 5 au niveau de la collerette d'appui 8. Autrement dit, la douille 5 comporte à une de ses extrémités la collerette d'appui 8, et l'élément sphérique 2 fait saillie de la collerette 8 dans une direction sensiblement parallèle à l'axe longitudinal A2 de la douille 5 de sorte à permettre la préhension de l'élément sphérique La zone de chambrage 7 est destinée à la formation d'un bourrelet de sertissage, elle est donc déformable. Autrement dit, la zone de chambrage 7 peut être réalisée dans un matériau plus malléable que celui formant la zone d'assemblage 6 et la collerette d'appui 8. Selon un cas particulier préféré, illustré aux figures 3 et 5, la douille 5 est formée dans un unique matériau. Dans ce cas, l'épaisseur du matériau au niveau de la zone de chambrage 7, so dans une direction Dl perpendiculaire à l'axe longitudinal A2 de la douille 5, et selon la révolution de Dl autour de l'axe longitudinal A2 de la douille 5, peut être inférieure à l'épaisseur du matériau dans les autres zones de la douille 5 (collerette 8 et zone d'assemblage 9) selon la direction Dl et sa révolution autour de l'axe A2. La tige 1 et la douille 5 sont, de préférence, réalisées en un matériau choisi parmi l'acier, l'acier inoxydable, l'aluminium ou le laiton La douille 5 peut être assemblée à la tige au niveau de la zone d'assemblage 6 par exemple par soudure, par frettage, par matriçage, ou par bouterollage 10 de la douille 5. Selon un premier mode préféré de réalisation, la tige 1, illustrée à la figure 4, comporte une portion 9, de préférence filetée formant un premier filetage. Cette portion filetée 9 est formée le long du corps de la tige 1 selon son axe 15 longitudinal Al, de préférence au niveau de la seconde extrémité de la tige 1 opposée à l'élément sphérique 2. La zone d'assemblage 6, à l'intérieur de la douille 5 (figure 3), comporte alors un second filetage complémentaire. La tige 1 est montée par vissage sur la douille 5 au niveau de la zone d'assemblage 6. Autrement dit, le premier filetage de la tige 1 coopère avec 20 le second filetage complémentaire de la douille 5 réalisé au niveau de la zone d'assemblage 6. La zone d'assemblage 6 peut être matricée sur la surface extérieure de la douille 5. Ce matriçage permet un écrouissage scellant définitivement la tige 25 1 à la douille 5 en favorisant la fusion des premier et second filetages. Le procédé de fabrication du dispositif à élément sphérique à sertir consiste à fabriquer séparément la tige 1 et la douille 5, puis à les assembler. De préférence, avant leur assemblage, la douille 5 et la tige 1 sont traitées, 30 notamment par un traitement de surface anti-corrosion. Le dispositif à élément sphérique à sertir ainsi obtenu est un produit prêt à l'emploi, qui présente une bonne tenue à la corrosion, car ses deux composants constitutifs, à savoir la tige 1 et la douille 5, ont été traités séparément. Plus généralement, l'assemblage peut être réalisé en insérant la deuxième extrémité de la tige 1 opposée à l'élément sphérique 2 par l'extrémité de la douille 5 comportant la collerette 8, puis en les fixant l'une à l'autre au niveau de la zone d'assemblage 6 par vissage ou tout autre moyen d'assemblage. Comme sur les figures 3 à 6, la tige 1 peut comporter un élément d'appui 3 ~o réalisé entre l'élément sphérique 2 et une portion 9 du corps de la tige 1 (portion filetée ou non) destinée à venir en regard de la zone d'assemblage 6. Cet élément d'appui 3 permet avantageusement, pour une tige 1 et une douille 5 données, d'assurer la mise en regard de la zone d'assemblage 6 avec la portion 9 correspondante de la tige 1 (figure 3 et 5). En effet, lors de 15 l'assemblage de la tige 1 avec la douille 5, l'élément d'appui 3 vient en contact avec une zone d'appui correspondante, par exemple réalisée par un épaulement à l'intérieur de la douille 5 pour la figure 3 ou sur la collerette d'appui 8 pour la figure 5, assurant le positionnement correct de la tige 1 avec la douille 5 pour l'assemblage comme, par exemple, le matriçage. Le 20 mode de réalisation de la figure 3 sera préféré car il permet de cacher l'élément d'appui 3, selon ce mode la tige peut comporter, en s'éloignant de l'élément sphérique 2, un premier diamètre puis un second diamètre inférieur au premier diamètre. Le changement de diamètre permet la prise d'appui sur l'épaulement de la douille. 25 En fait, l'élément d'appui 3 et la zone d'appui associée agissent comme des moyens d'alignement de la douille 5 avec la tige 1, facilitant leur assemblage en usine. Dès lors, tout autre moyen d'alignement pourra être envisagé par l'homme du métier. 30 Comme illustré aux figures 5 et 6 selon un second mode de réalisation préféré, la tige 1 peut comporter, sur la surface extérieure de son corps au niveau de la deuxième extrémité de la tige opposée à l'élément sphérique 2, une portion 9, de préférence moletée et destinée à solidariser la tige 1 à la douille 5 au niveau de la zone d'assemblage 6. La portion 9 moletée comporte une pluralité de rainures longitudinales de préférence parallèles à l'axe longitudinale Al de la tige (figure 6) et réalisées sur un premier filetage de la tige 1 de manière à former une pluralité de rainures hélicoïdales, le premier filetage coopérant avec un second filetage de la douille 5 réalisé au ~o niveau de la zone d'assemblage 6. Sur la figure 5, la portion 9 moletée est située en regard de la zone d'assemblage 6 de la douille 5 lorsque le dispositif est assemblé, et peut se prolonger sous une partie de la zone de chambrage 7 de la douille 5. Ce prolongement peut être utilisé pour le contrôle de la bonne mise en place de la tige 1 et de la douille 5 après 15 assemblage. II peut être utilisé en combinaison ou non avec les moyens d'alignement décrits précédemment. De préférence, la douille 5 et la tige 1 sont ensuite définitivement scellées par matriçage. Les rainures hélicoïdales, constituées par l'entrecroisement caractéristique 20 du filetage de la tige 1 et des rainures longitudinales ont pour rôle d'optimiser l'assemblage de la douille 5 sur la tige 1. Les rainures longitudinales garantissent un effet anti-rotation de la douille 5 sur la tige 1 et les rainures hélicoïdales garantissent un effet d'anti-extraction de la douille 5. Ainsi, la portion 9 moletée garantit une bonne tenue mécanique du dispositif une fois 25 ce dernier serti. Selon une variante de l'assemblage applicable aux modes de réalisation et leurs variantes, la douille 5 est débouchante à ses deux extrémités distales selon son axe longitudinal A2. La tige 1 est insérée par la collerette d'appui 8 30 jusqu'à ce que sa deuxième extrémité, opposée à l'élément sphérique 2, dépasse de la douille 5 à l'extrémité de ladite douille 5 opposée à la collerette 8. Ensuite, cette deuxième extrémité de la tige 1 peut être déformée de sorte à former une tête 10 (figure 5) dont les dimensions sont supérieures aux dimensions de la section de la douille 5, à son extrémité opposée à la collerette d'appui 8, selon un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal A2 de la douille 5. Ainsi, la tête 10 de la tige 1 prend appui sur une portée 11 de la douille 5 au niveau de la zone d'assemblage 6. Par exemple, la portée 11 est formée par l'extrémité de la douille 5 opposée à la collerette d'appui 8. Cette tête 10 permet de limiter les risques d'arrachement de la tige 1 lors du sertissage ou après sertissage. Les risques io d'arrachement peuvent encore être améliorés par la combinaison de cette variante avec le premier ou le second mode préféré de réalisation, notamment en combinaison avec le matriçage. Dans un cas particulier où les dimensions de l'élément sphérique 2, et d'une 15 partie de la tige 1, sont inférieures aux dimensions internes de la douille 5, c'est-à-dire que l'élément sphérique 2 et au moins une partie de la tige 1 peuvent coulisser librement dans la douille 5, la deuxième extrémité de la tige 1 opposée à l'élément sphérique 2 peut comporter une tête 10 directement formée lors de l'usinage de la tige 1. Les dimensions de cette 20 tête 10 sont supérieures aux dimensions de la section de la douille 5, au niveau de l'extrémité de la douille 5 opposée à la collerette 8 d'appui et selon un plan perpendiculaire à l'axe A2 de la douille 5. Ainsi, la tige 2 peut être insérée, côté élément sphérique 2, dans la douille 5 par l'extrémité de la douille 5 opposée à la collerette d'appui 8, jusqu'à ce que la tête 10 vienne 25 en appui sur une portée 11 de la douille 5 au niveau de la zone d'assemblage 6, et que l'élément sphérique 2 fasse saillie du côté de la douille 5 comportant la collerette 8. Dès lors, la tête 10 de la tige 1 prend appui sur la douille 5, limitant les risques d'arrachement de la tige 1 lors du sertissage ou après sertissage. Les risques d'arrachement peuvent encore 30 être améliorés par la combinaison de cette variante avec le premier ou le second mode préféré de réalisation, notamment en combinaison avec le matriçage. Selon une variante de la tige 1 équipée d'une tête 10 ou non, la tige 1 comporte une gorge 12 (figures 3 à 6) formée dans la tige 1 en regard de la zone d'assemblage 6 et comblée par le matériau formant la douille 5. De préférence, le cas échéant, la gorge 12 est formée entre la tête 10 et la portion moletée (figures 5). La gorge 12 a pour fonction d'améliorer l'assemblage de la douille 5 sur la tige 1, et d'améliorer l'effet d'anti extraction de la tige 1, notamment en cas de matriçage de la douille 5. En effet, un matriçage de la douille 5 avec la tige 1 au niveau de la zone d'assemblage 6 permet de chasser la matière de la douille 5 dans la gorge 12, améliorant encore ainsi la résistance à l'arrachement de la tige 1 après ou pendant le sertissage. De manière générale, comme évoqué précédemment, l'assemblage de la douille 5 avec la tige 1 est réalisé par matriçage. La douille 5 est alors sertie par deux matrices sur la tige 1 en une ou plusieurs opérations, selon des angles différents, afin de réduire le diamètre extérieur de la douille 5 au niveau de la zone d'assemblage 6. Lors du matriçage de la douille 5 sur la tige 1, la matière constituant la douille 5 pénètre, le cas échéant, d'une part dans la portion 9 moletée ou filetée, et d'autre part dans la gorge 12 de sorte à les remplir. Ceci permet d'écrouir la matière au niveau de la zone d'assemblage 6, la matière écrouie et la conception particulière de la tige 1 en regard de la zone d'assemblage 6 permettent d'obtenir un assemblage mécanique très résistant en rotation et/ou en extraction des deux composants constitutifs du dispositif. Le dispositif à élément sphérique à sertir est particulièrement adaptée pour 30 l'industrie automobile, notamment pour former des liaisons rotules, des articulation, ou des éléments clipsables dans un dispositif ayant une forme complémentaire à l'élément sphérique 2. Le procédé de sertissage d'un dispositif à élément sphérique à sertir tel que décrit ci-dessus avec un support 13 est illustré aux figures 7 et 8. Le support 13 comporte un trou 13a, de préférence débouchant, dans lequel le dispositif à élément sphérique est inséré par son extrémité opposée à l'élément sphérique 2 jusqu'à mise en contact de la collerette d'appui 8 avec le support 13. Bien entendu, afin de permette la mise en contact d'une portée la collerette d'appui 8 avec le support 13, le trou 13a du support 13 a des dimensions supérieures aux dimensions de la douille 5, à l'exception de la collerette d'appui 8, dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal A2 de la douille 5, et des dimensions inférieures aux dimensions de la collerette 8 dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal A2 de la douille 5. Ensuite, le dispositif à élément sphérique peut être serti en appliquant une force de maintien (flèches F1, F2) de sorte à plaquer la collerette d'appui 8 sur le support 13, tout en appliquant une traction (flèche F3) sur l'élément sphérique 2 de sorte à déformer la douille 5 au niveau de la zone de chambrage 7 pour former un bourrelet de sertissage 15. La force de traction est, de préférence, réalisée dans une direction opposée à la force de maintien. En effet, la combinaison de la traction et de la force de maintien va rapprocher la zone d'assemblage 6 du support 13 par déformation de la zone de chambrage 7. Autrement dit, le bourrelet de sertissage 15 a des dimensions, dans un plan perpendiculaire à l'axe A2 de la douille, supérieures aux dimensions du trou dans ce même plan. Comme illustré à la figure 8, la déformation de la zone de chambrage 7 forme un bourrelet de sertissage 15, qui a pour fonction de maintenir le dispositif sur le support 13. Autrement dit, le support 13 est maintenu entre le so bourrelet 15 et la collerette 8 d'appui. La forme avantageuse de sphère ou de rotule de l'élément sphérique 2 de la tige 1 permet de faciliter la traction sur ce dernier en utilisant, par exemple un système de mors 14a, 14b venant enserrer l'élément sphérique 2, notamment à son interface avec le reste de la tige 1. La force de maintien peut quant à elle être réalisée par une enclume (non représentée) mise en appui sur la collerette d'appui 8, et poussant la collerette d'appui 8 en direction du support 13 durant l'effort de traction sur l'élément sphérique de la tige 1. Cet effort de traction est, de préférence, sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de la douille 5. De préférence, l'extrémité du dispositif destinée à être insérée dans le trou 13a du support 13 comporte un chanfrein, de forme sensiblement tronconique, appelé aussi cône d'entrée. Le chanfrein facilite l'introduction du dispositif dans le support. Un tel dispositif et son procédé de sertissage permettent un sertissage en ayant accès que d'un côté de la plaque.15 REVENDICATIONS1. Dispositif à élément sphérique (2) à sertir comportant une tige (1) terminée à une première extrémité par l'élément sphérique (2), caractérisé en ce qu'il comporte une douille (5) dans laquelle la tige (1) est insérée, ladite douille (5) comprenant successivement selon son axe longitudinal (A2) - une zone d'assemblage (6) de la douille (5) sur la tige (1), une zone de chambrage (7) destinée à la formation d'un bourrelet de sertissage (15), et une collerette d'appui (8), l'élément sphérique (2) de la tige (1) faisant saillie au niveau de la collerette d'appui (8). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige (1) comporte un premier filetage au niveau d'une portion (9) de ladite tige (1) coopérant avec un second filetage complémentaire de la douille (5) réalisé au niveau de la zone d'assemblage (6). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'en regard de la zone d'assemblage (6) la portion (9) est moletée, le moletage étant muni d'une pluralité de rainures longitudinales réalisées sur le premier filetage de la tige (1) de manière à former une pluralité de rainures hélicoïdales. 25 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tige (1) comporte une tête (10) au niveau d'une deuxième extrémité de la tige (1) opposée à la première extrémité de la tige (1), la tête (10) prenant appui sur une portée (11) de la douille (5) au niveau de la zone 30 d'assemblage (6). 1320 . Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tige (1) comporte une gorge (12) formée dans la tige (1) en regard de la zone d'assemblage (6) et comblée par le matériau formant la douille (5). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que zone d'assemblage (6) est matricée. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige (1) et la 10 douille (5) sont assemblées au niveau de la zone d'assemblage (6) par soudure, frettage ou bouterollage de la douille (5). 8. Procédé de sertissage d'un dispositif à élément sphérique selon l'une des revendications 1 à 7 avec un support (13) comportant un trou caractérisé 15 en ce qu'il comporte les étapes suivantes insérer le dispositif à élément sphérique, dans le trou (13a) du support (13), par son extrémité opposée à l'élément sphérique (2) jusqu'à mise en contact de la collerette d'appui (8) avec le support (13), sertir le dispositif en appliquant une force de maintien de sorte à plaquer 20 la collerette d'appui (8) sur le support (13), tout en appliquant une traction sur l'élément sphérique (2) de sorte à déformer la douille (5) au niveau de la zone de chambrage (7) pour former un bourrelet de sertissage (15).