Brevet FR3051382A1 — publié le 20171124

DISPOSITIF DE CENTRAGE A COMPENSATION DE JEU. [0001] L'invention se rapporte aux dispositifs de positionnement employés pour l'assemblage de pièces mécaniques, et plus précisément aux dispositifs de centrage d'une pièce par rapport à une autre, en particulier pour la construction de véhicules, notamment automobiles. [0002] Le centrage consiste à positionner une pièce en saillie dans un alésage de diamètre similaire, de manière à bloquer des degrés de liberté dans l'assemblage de deux pièces, ou de deux groupes de pièces. La pièce en saillie est appelée centreur, et est destinée à être introduite dans l'alésage. [0003] Un centreur de type croisillon, représenté en figures 1 et 2, est connu. Ce dispositif 1 de l'art antérieur, généralement en matériau polymère extrudé rigide, se présente sous la forme d'une pièce profilée s'étendant suivant une direction longitudinale et de section transversale en forme de croix, comportant une âme 2 et quatre bras 3 identiques et perpendiculaires les uns des autres. La dimension de la croix est adaptée à l'alésage 4 de la pièce 5 réceptrice. [0004] L'utilisation d'un tel dispositif pour effectuer une opération de centrage dans l'alésage n'est pas sans poser problèmes. [0005] En effet, l'alésage et le centreur de type croisillon peuvent chacun présenter des écarts ou dispersions de tolérances de fabrication. Au moment de l'introduction du centreur dans l'alésage, le cumul de ces écarts peut résulter en l'obtention d'un assemblage présentant un jeu trop faible ou trop important. Or, un jeu trop faible a pour effet d'engendrer des efforts de montage trop élevés, tandis qu'un jeu trop important empêche le centreur d'accomplir sa fonction de centrage, comme schématisé en figure 2. [0006] Il pourrait être envisagé de réduire les tolérances de fabrication du centreur et de l'alésage, afin de limiter les dispersions de fabrication et d'obtenir l'ajustement voulu. Néanmoins, les coûts occasionnés par la mise en oeuvre d'une telle solution seraient très importants, et ne garantiraient pas pour autant un résultat satisfaisant. [0007] Une autre solution serait de mettre en place un moyen permettant de diminuer le jeu, lorsque l'opération de centrage a lieu. Dans cette optique, le brevet européen EP2309140 décrit un dispositif composé d'une broche et une douille. L'ensemble peut former une 3051382 2 liaison encastrement, lorsque la broche est introduite dans la douille. La fonction de centrage est réalisée grâce à l'élasticité de la douille, élasticité permettant à la douille de s'ajuster au diamètre de la broche, et d'éliminer tout jeu parasite. Cette solution de l'art antérieur présente 5 l'inconvénient de nécessiter un alésage muni d'une douille spécifique, extensible dans le diamètre, apte à s'accommoder à la géométrie particulière du centreur. [0008] Un premier objectif est de pallier les inconvénients de l'art antérieur présentés ci-dessus, en proposant un dispositif de 10 compensation de jeu, apte à pouvoir s'ajuster dans un alésage afin de réaliser une mise en position par centrage. [0009] Un deuxième objectif est de proposer un tel dispositif de compensation de jeu, compatible avec des alésages lisses et rigides. [0010] Un troisième objectif est de proposer un tel dispositif de 15 compensation de jeu, réalisable en une seule pièce. [0011] Un quatrième objectif est de proposer un véhicule, notamment automobile, comprenant au moins un assemblage dont le positionnement par centrage est réalisé à l'aide d'un dispositif de compensation de jeu répondant aux objectifs précédent. 20 [0012] A ces fins, il est proposé, selon un premier aspect, un dispositif de compensation de jeu, destiné à s'ajuster au sein d'un trou présentant une surface interne, le dispositif comprenant une pièce profilée s'étendant suivant une direction longitudinale et présentant en section transversale au moins deux bras et une âme reliant les deux 25 bras, la pièce profilée comprenant trois parties extrêmes, chaque partie extrême étant destinée à venir au contact de la surface interne du trou, le dispositif présentant au moins une zone d'articulation entre un bras et l'âme de la pièce profilée, assurant une variation de la distance entre deux parties extrêmes, en réaction à la poussée de la surface interne, 30 lors de l'introduction du dispositif de compensation de jeu dans le trou. [0013] Le dispositif présente, selon différents aspects, les caractéristiques suivantes, le cas échéant combinées : la pièce profilée présente une section transversale en forme de T ou Y et comporte deux bras s'étendant de part et d'autre de 35 l'âme. Cette disposition conduit à la formation de trois zones de contact distantes entre la pièce profilée et la surface interne du trou, ces zones de contact formant, suivants les dimensions des 3051382 3 bras et de l'âme, un triangle isocèle ou équilatéral, lorsque l'assemblage est vu en coupe transversale ; - le dispositif comprend deux zones d'articulation, chacune de ces deux zones s'étendant à la jonction d'un bras à l'âme ; 5 - l'âme présente en section transversale une largeur sensiblement constante, depuis une surface inférieure, destinée à être en contact avec la surface interne du trou, jusqu'aux zones d'articulation ; - l'épaisseur des bras est décroissante depuis leur jonction à l'âme 10 jusqu'à leur bord libre longitudinal. Cette disposition assure une flexibilité aux bras et leur déformation lors de l'insertion de la pièce profilée dans le trou ; - les bras comprennent une face supérieure, destinée à venir au contact de la surface interne du trou, cette face supérieure 15 présentant une concavité tournée vers l'âme, lorsque la pièce profilée est vue en coupe transversale ; - la pièce profilée présente une section transversale en forme de V et comporte deux bras s'étendant depuis l'âme ; - la face transversale libre de la pièce profilée, destinée à entrer 20 en premier dans le trou, est pourvue d'un chanfrein sur l'âme et/ou sur les bras. Ces dispositions facilitent l'entrée de la pièce profilée dans le trou, pour le centrage ; - la zone d'articulation comprend une gorge longitudinale. Par gorge on désigne ici, ainsi qu'il apparaitra plus complètement 25 dans la suite du texte, un amincissement local, par exemple par une rainure, une entaille, une fente, que cet amincissement s'étende de manière continue ou non suivant la direction longitudinale de la pièce profilée. [0014] Il est proposé, selon un deuxième aspect, un ensemble 30 comprenant un élément mâle et un élément femelle comprenant le trou dans lequel vient se loger la pièce profilée, l'élément mâle étant pourvu d'un dispositif tel que présenté ci-dessus, rapporté ou venu de matière avec l'élément mâle. L'élément mâle est, dans certaines mises en oeuvre, une pièce protectrice d'un ensemble de câbles. 35 [0015] II est proposé, selon un troisième aspect, un véhicule comprenant un tel ensemble. 3051382 4 [0016] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement et de manière concrète à la lecture de la description ci-après de modes de réalisation, laquelle est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : 5 - la figure 1 est une vue en perspective d'un centreur en croisillon selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une vue de face d'un centreur selon la figure 1, réalisant un centrage dans un alésage, un détail mettant en évidence le jeu résiduel entre le trou et le centreur ; 10 - la figure 3 est une vue en perspective d'un assemblage entre une pièce mâle et une pièce femelle, la mise en position par centrage étant réalisée par un dispositif à compensation de jeu, selon un mode de réalisation ; - la figure 4 est une vue en perspective de l'assemblage de la 15 figure 3 ; - la figure 5 est une vue en perspective du dispositif de compensation de jeu employé dans l'assemblage représenté en figures 3 et 4, le dispositif de compensation de jeu étant représenté dans un état non contraint ; 20 - la figure 6 est une vue en perspective du dispositif de compensation de jeu selon la figure 5, dans un état contraint ; - la figure 7 est une vue en perspective d'un dispositif de compensation de jeu selon les figures 5 et 6, inséré dans un trou; - la figure 8 est une vue de face de l'ensemble représenté en figure 25 7 ; - la figure 9 est une vue en perspective d'un dispositif de compensation de jeu présentant une section transversale en V, dans un état non contraint ; - la figure 10 est une vue en perspective d'un dispositif de 30 compensation de jeu de la figure 9, dans un état contraint ; - la figure 11 est une vue en perspective d'un dispositif de compensation de jeu selon les figures 9 et 10, inséré dans un trou. [0017] Sur les figures 3 et 4 est représenté un assemblage 35 comprenant un élément femelle et un élément mâle, la mise en position de cet assemblage par centrage étant réalisée à l'aide d'un dispositif 10 de compensation de jeu. 3051382 5 [0018] Dans une mise en oeuvre, l'élément 9 mâle est une pièce 11 protectrice d'un ensemble de câble (par exemple protecteur avant de faisceau) et l'élément 8 femelle est un organe 12 de liaison (par exemple gousset d'arceau central) comprenant un trou 14 de surface 5 interne 15, l'assemblage 7 étant destiné à être fixé sur la structure du véhicule 6 (par exemple toit 13 du véhicule). [0019] Dans les modes de réalisation représentés, l'élément 8 femelle est une pièce unique. Dans d'autres modes de réalisation, l'élément femelle se présente sous la forme d'un groupe de pièces 10 assemblées. [0020] Dans les modes de réalisation représentés, l'élément 9 mâle est sous la forme d'une pièce unique. Dans d'autres modes de réalisation, l'élément mâle comprend une pluralité de pièces assemblées. 15 [0021] L'élément 8 femelle est muni d'un trou 14. Le trou 14 présente, dans les modes de réalisation illustrés, une surface 15 interne sensiblement cylindrique, comme par exemple un alésage. [0022] L'élément 9 mâle est pourvu d'un dispositif 10 de compensation de jeu. 20 [0023] Dans certaines mises en oeuvre, le dispositif 10 de compensation de jeu est rattaché à l'élément 9 mâle, par l'intermédiaire de moyens de liaison, permettant de réaliser par exemple un encastrement. [0024] Dans d'autres mises en oeuvrer, le dispositif 10 de 25 compensation de jeu est venu de matière avec l'élément 9 mâle. [0025] On définit, par rapport au dispositif 10 de compensation de jeu, un repère orthogonal XYZ comprenant trois axes perpendiculaires deux à deux, à savoir : - un axe X, définissant une direction longitudinale, cette direction étant 30 arbitrairement horizontale, sur les figures annexées ; - un axe Y, définissant une direction transversale, horizontale, qui avec l'axe X définit un plan XY horizontal ; - un axe Z, définissant une direction verticale, perpendiculaire au plan XY horizontal. 35 [0026] Dans les modes de réalisation représentés, l'axe X est sensiblement confondu avec l'axe 17 du trou 14 cylindrique, lors du 3051382 6 centrage de l'élément 9 mâle pourvu du dispositif 10 dans l'élément 8 femelle pourvu du trou 14. [0027] Le dispositif 10 de compensation de jeu comprend une pièce profilée s'étendant suivant la direction longitudinale, et présentant en 5 section transversale au moins deux bras et une âme reliant les deux bras. [0028] La pièce profilée comprend trois parties 16 extrêmes, opposées, destinées à venir au contact de la surface 15 interne du trou 14 10 [0029] Ces parties 16 extrêmes, destinées à venir au contact de la surface 15 interne du trou 14, peuvent présenter chacune une intersection surfacique, linéique ou ponctuelle avec une surface sensiblement cylindrique. Les points de contact avec une surface sensiblement cylindrique, comme la surface 15 interne du trou 14 d'un 15 élément 8 femelle, forment avantageusement une ligne. Cette caractéristique offre au dispositif 10 de compensation de jeu un guidage au sein du trou 14 d'un élément 8 femelle. Ce guidage permet un bon positionnement, et évite la présence d'un jeu suivant l'axe 17 du trou 14 de l'élément 8 femelle. 20 [0030] Le dispositif 10 de compensation de jeu présente au moins une zone 18 d'articulation entre un bras et l'âme de la pièce profilée, assurant une variation de la distance entre deux parties 16 extrêmes, en réaction à la poussée de la surface 15 interne, lors de l'introduction du dispositif 10 de compensation de jeu dans le trou 14. 25 [0031] L'on se réfère maintenant au mode de réalisation représenté en figures 4 à 8, dans lequel le dispositif 10 de compensation de jeu comprend une pièce profilée s'étendant suivant une direction longitudinale, et présentant une section 20 transversale sensiblement en forme de T. 30 [0032] Le dispositif 10 de compensation de jeu comprend une âme 21 et deux bras 22. [0033] L'âme 21 présente une section transversale rectangulaire, le grand côté étant appelé longueur I de l'âme 21, le petit côté étant appelé largeur L de l'âme 21. L'âme 21 présente une profondeur, 35 nommée profondeur p de l'âme 21, mesurée suivant la direction longitudinale. 3051382 7 [0034] L'âme 21 comprend deux surfaces parallèles et opposées, nommées respectivement surface 23 supérieure de l'âme 21, et surface 24 inférieure de l'âme 21. [0035] Dans le mode de réalisation représenté, la largeur L de l'âme 5 21 est sensiblement constante sur toute la longueur I de l'âme 21, depuis la surface 24 inférieure jusqu'à la surface 23 supérieure, à l'exception de zones 18 d'articulation, ainsi qu'il apparaitra dans la suite de cette description. [0036] Les bras 22 s'étendent latéralement de part et d'autre de 10 l'âme 21 et présentent chacun une surface 26 supérieure et une surface 27 inférieure. A l'état non contraint de la pièce profilée, représenté en figure 5, les surfaces 27 inférieures sont sensiblement perpendiculaires à l'âme 21. [0037] Avantageusement, comme représenté, les bras 22 vont en 15 s'amincissant, depuis leur liaison avec l'âme 21 jusqu'à leur bord libre 33 longitudinal. [0038] Dans la mise en oeuvre représentée en figures 4 à 8, cet amincissement latéral des bras 22 est obtenu par la disposition d'une courbure 28 en surface supérieure 26 des bras 22, la surface inférieure 20 27 des bras 22 étant sensiblement plane. [0039] Le rayon de la courbure 28 est inférieur au rayon du trou 14 de l'élément 8 femelle. [0040] Lors de l'insertion de la pièce profilée dans le trou 14 de la pièce 8 femelle, les bras 22, et plus précisément leurs courbures 28 25 viennent au contact de la surface 15 du trou 14, et la surface 24 inférieure de l'âme 21 vient également au contact de cette surface 15, la pièce profilée ayant ainsi trois contacts avec la surface 15 du trou 14 [0041] L'intersection entre la surface 15 interne sensiblement 30 cylindrique du trou 14 de l'élément 8 femelle et les bras 22 du dispositif 10 de compensation de jeu forme avantageusement une ligne, ce qui facilite le guidage et la réalisation du positionnement au sein du trou 14 [0042] Dans le mode de réalisation représenté, la pièce profilée est 35 pourvue d'un plan 19 de symétrie longitudinal, disposé à mi largeur de l'âme 21, et les trois contacts entre la pièce profilée et le trou 14, 3051382 8 lorsqu'ils sont vus en plan transversal, sont disposés suivant un triangle isocèle. [0043] Dans des modes de réalisation, non représentés, la pièce profilée est pourvue d'une section transversale en Y, les bras formant 5 un angle entre eux, la longueur de l'âme étant le cas échéant sensiblement égale à la longueur des bras, de sorte que les trois contacts entre la pièce profilée et le trou, lorsqu'ils sont vus en plan transversal, sont disposés suivant un triangle équilatéral. [0044] Dans le mode de réalisation représenté, la pièce profilée est 10 pourvue de deux zones 18 d'articulation, chaque zone 18 d'articulation comprenant une gorge 36 longitudinale, disposée à l'intersection de la surface 27 inférieure d'un bras 22 et d'une surface 37 latérale de l'âme 21. [0045] Par gorge, on désigne ici une rainure, une fente, ou une 15 entaille. Préférentiellement, la gorge 36 présente une section transversale à courbure douce, notamment en arc de cercle 38, de sorte à limiter les risques de concentration de contrainte en fond de gorge. [0046] La zone d'articulation comprend ainsi un affaiblissement localisé de la pièce profilée, par réduction du volume de matière dans 20 la zone de jonction entre les bras 22 et l'âme 21. L'âme 21 présente ainsi localement une largeur réduite. [0047] Dans des modes de réalisation non représentés, cette réduction locale de volume de matière est discontinue, suivant la direction longitudinale de la pièce profilée, et est par exemple formée 25 par des creux, alignés suivant la direction longitudinale. [0048] Dans des modes de réalisation non représentés, cette réduction locale de volume varie suivant la direction longitudinale, la profondeur de la gorge étant par exemple décroissante depuis un bord libre transversal du profilé, la résistance à la déformation de la pièce 30 profilée allant ainsi en augmentant au fur et à mesure de son entrée dans le trou de la pièce femelle. [0049] Dans une mise en oeuvre avantageuse, un chanfrein 32 est présent sur la face 31 de l'âme 21 destinée à entrer en premier dans le trou 14 de l'élément 8 femelle. Le chanfrein 32 de l'âme 21 permet de 35 faciliter le guidage lors de l'insertion du dispositif 10 de compensation de jeu au sein du trou 14 de l'élément 8 femelle. 3051382 9 [0050] De même, avantageusement, les bras 22 sont chacun pourvus d'un chanfrein ou d'un galbe 34, 35 permettant de faciliter l'insertion du dispositif 10 de compensation de jeu au sein du trou 14. [0051] L'on se réfère maintenant au mode de réalisation représenté 5 figures 9 à 11, dans lequel le dispositif 10 de compensation de jeu a une section transversale en forme de V. [0052] En figure 9, le dispositif 10 de compensation de jeu est représenté non contraint. [0053] Les deux bras 40 définissent la section en V et se rejoignent 10 en une âme 41. [0054] Les bras 40 sont préférentiellement symétriques suivant un plan passant par l'âme 41. [0055] Les bras 40 sont préférablement parallélépipédiques, les arêtes 42 longitudinales des bras 40, parallèles à l'axe 17 du trou 14 de 15 l'élément 8 femelle, étant sensiblement linéiques. [0056] La pièce profilée s'étend suivant une direction longitudinale et présente en section transversale deux bras 40 et une âme 41 reliant les deux bras 40. [0057] La pièce profilée comprend ainsi trois parties extrêmes, 20 chaque partie extrême étant destinée à venir au contact de la surface 15 interne du trou 14. [0058] Le dispositif 10 de compensation de jeu présente une zone 18 d'articulation entre les bras 40 et l'âme de la pièce profilée, assurant une variation de la distance entre deux parties 16 extrêmes des bras 25 40, en réaction à la poussée de la surface 15 interne, lors de l'introduction du dispositif 10 de compensation de jeu dans le trou 14. [0059] Dans le mode de réalisation représenté, la zone 18 d'articulation comprend une gorge 36 longitudinale. Par gorge, on désigne ici une rainure, une fente, ou une entaille. Préférentiellement, 30 la gorge 36 présente une section transversale à courbure douce, notamment en arc de cercle, de sorte à limiter les risques de concentration de contrainte en fond de gorge. [0060] La zone d'articulation comprend ainsi un affaiblissement localisé de la pièce profilée, par réduction du volume de matière dans 35 la zone de jonction entre les bras 22 et l'âme 21. [0061] Dans des modes de réalisation non représentés, cette réduction locale de volume de matière est discontinue, suivant la 3051382 10 direction longitudinale de la pièce profilée, et est par exemple formée par des creux, alignés suivant la direction longitudinale. [0062] Dans des modes de réalisation non représentés, cette réduction locale de volume varie suivant la direction longitudinale, la 5 profondeur de la gorge étant par exemple décroissante depuis le bord libre transversal du profilé, la résistance à la déformation de la pièce profilée allant en augmentant au fur et à mesure de son entrée dans le trou de la pièce femelle. [0063] Dans certaines mises en oeuvre, les arêtes 42 latérales des 10 bras 40 présentent un congé, nommé congé 43 latéral de bras 40, afin de faciliter l'insertion du dispositif 10 de compensation de jeu au sein trou 14 de l'élément 8 femelle. [0064] Dans certaines mises en oeuvre, au moins un chanfrein 44 d'extrémité est réalisé sur une arête appartenant à la face 39 du 15 dispositif 10 de compensation de jeu se logeant en premier dans le trou 14 de l'élément 8 femelle. De la sorte, l'insertion du dispositif 10 de compensation de jeu dans le trou 14 est facilitée. [0065] Le dispositif 10 de compensation de jeu tel que décrit présente un grand nombre d'avantages. 20 [0066] La géométrie du dispositif 10 de compensation est simple, ce qui facilite sa fabrication et son utilisation. [0067] Grâce au dispositif 10 de compensation de jeu, le bruit parasite de vibration des pièces, lié au jeu résiduel de centrage, peut être éliminé. 25 [0068] Grâce au dispositif 10 de compensation de jeu, les erreurs liées aux jeux de montage sont réduites, les assemblages réalisés sont ainsi plus fiables. REVENDICATIONS1. Dispositif (10) de compensation de jeu, destiné à s'ajuster au sein d'un trou (14) présentant une surface (15) interne, le dispositif (10) de compensation de jeu comprenant une pièce profilée s'étendant suivant une direction longitudinale et présentant en section transversale au moins deux bras et une âme reliant les deux bras, la pièce profilée comprenant trois parties (16) extrêmes, chaque partie (16) extrême étant destinée à venir au contact de la surface (15) interne du trou (14), le dispositif de compensation de jeu étant caractérisé en ce qu'il présente au moins une zone (18) d'articulation entre un bras et l'âme de la pièce profilée, assurant une variation de la distance entre deux parties (16) extrêmes, en réaction à la poussée de la surface (15) interne, lors de l'introduction du dispositif (10) de compensation de jeu dans le trou (14). 2. Dispositif (10) de compensation de jeu selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce profilée présente une section transversale en forme de T ou Y et comporte deux bras (22) s'étendant de part et d'autre de l'âme (21). 3. Dispositif (10) de compensation de jeu selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux zones (18) d'articulation, chacune de ces deux zones (18) d'articulation s'étendant à la jonction d'un bras (22) à l'âme (21). 4. Dispositif (10) de compensation de jeu selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'âme (21) présente en section transversale une largeur sensiblement constante, depuis une surface (24) inférieure, destinée à être en contact avec la surface (15) interne du trou (14), jusqu'aux zones (18) d'articulation. 5. Dispositif (10) de compensation de jeu selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'épaisseur des bras (22) est décroissante depuis leur jonction à l'âme (21) jusqu'à leur bord libre longitudinal. 3051382 12 6. Dispositif (10) de compensation de jeu selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les bras (22) comprennent une face (26) supérieure, destinée à venir au contact de la surface (15) interne du trou (14), cette face (26) supérieure 5 présentant une concavité tournée vers l'âme (21), lorsque la pièce profilée est vue en coupe transversale. 7. Dispositif (10) de compensation de jeu selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce profilée présente une section 10 transversale en forme de V et comporte deux bras (40) s'étendant depuis l'âme. 8. Dispositif (10) de compensation de jeu selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face 15 transversale libre de la pièce profilée, destinée à entrer en premier dans le trou (14), est pourvue d'un chanfrein sur l'âme et/ou sur les bras. 9. Dispositif (10) de compensation de jeu selon l'une quelconque 20 des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone (18) d'articulation comprend une gorge (36) longitudinale. 10. Ensemble comprenant un élément (9) mâle et un élément (8) femelle comprenant le trou (14) de surface interne (15), l'élément (9) 25 mâle étant pourvu d'un dispositif (10) de compensation de jeu selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, rapporté ou venu de matière avec l'élément (9) mâle. 11. Ensemble selon la revendication 10, dans lequel l'élément (9) 30 mâle est une pièce (11) protectrice d'un ensemble de câbles. 12. Véhicule comprenant un ensemble selon les revendications 10 ou 11. 35