Brevet FR3081194A1 — publié le 20191122

ASSEMBLAGE PAR VIS DE FIXATION D'UNE PREMIERE PIECE ENCADRANT UNE DEUXIEME PIECE [0001] La présente invention concerne un assemblage par vis de fixation d'une première pièce encadrant une deuxième pièce. Avantageusement mais non limitativement, cet assemblage forme une biellette anti-couple pour la suspension d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile mais peut s'appliquer à tout assemblage soumis à des sollicitations mécaniques. Dans un tel assemblage, la vis de fixation est protégée contre un glissement. [0002] L'assemblage objet de l'invention est un assemblage par vis de fixation d'une première pièce encadrant une deuxième pièce en la prenant en chape. La vis présente une tige traversant les première et deuxième pièces en dépassant de la première pièce à ses deux extrémités longitudinales. Une première extrémité longitudinale porte une tête de vis munie d'une rondelle en appui extérieur sur la première pièce et entourant la tige et une deuxième extrémité longitudinale vissée dans un moyen de fixation. [0003] Dans un tel assemblage, un effort transversal sollicite l'assemblage des première et deuxième pièces réalisé par une mise en tension suivant un axe longitudinal de la vis. L'effort sollicite l'assemblage essentiellement en cisaillement au niveau des interfaces entre les différents éléments, à savoir les première et deuxième pièces mais aussi la vis de fixation. [0004] L'effort sollicitant en cisaillement les éléments de l'assemblage peut provoquer un glissement aux interfaces en cas de coefficient de frottement et/ou de tension exercés insuffisants dans l'empilage formé par l'assemblage. Ce mouvement relatif entre les éléments constituant l'assemblage peut être à l'origine de phénomène de dévissage ou de perte de tension dans la vis. [0005] Selon l'état de la technique, il a été proposé des solutions pour augmenter le coefficient de frottement à l'interface entre les éléments assemblés, notamment entre la vis de fixation et la première pièce encadrant la deuxième pièce mais aussi entre les première et deuxième pièces. [0006] Par exemple, il a été proposé de prévoir une deuxième pièce alors encadrée par la première pièce présentant des dents en relief sur ses faces d'appui avec la première pièce, par exemple des branches d'un U formé par la première pièce. 2 [0007] Avec cette première proposition selon l'état de la technique, il a été obtenu une augmentation de l'effort nécessaire pour générer un glissement relatif. Toutefois, cette première proposition ne traite pas le risque de glissement sous la tête de vis en appui sur la première pièce d'encadrement. 5 [0008] Il a pu être observé une tendance au déplacement radial de la tête de vis suivant la direction de l'effort appliqué et perpendiculairement à l'axe de la vis. Sous un effort exceptionnel induisant une rotation de la tête de vis, il s'effectue une perte de couple de serrage qui devient hors critère d'acceptation. [0009] Dans une deuxième proposition, il a été augmenté le coefficient de frottement 10 entre les pièces assemblées. La vis d'assemblage de l'assemblage présente les caractéristiques suivantes. Premièrement, la vis peut présenter une rondelle intégrée avec présence de dents sur la face inférieure pour augmenter le coefficient de frottement avec la pièce sur laquelle la vis s'appuie. Deuxièmement, la vis peut présenter des dents sous l'embase de la tête de vis. La rondelle intégrée ne présente cependant une solution idéale 15 et complique la fabrication de la vis. [0010] Le document DE-B4-10034748 divulgue un écrou avec une rondelle pour lesquels la surface de contact entre l'écrou et la rondelle est munie de dents et la surface inférieure de la rondelle est convexe pour coopérer avec une surface concave. Ceci ne donne cependant aucun enseignement quant au maintien d'une vis de fixation munie 20 d'une rondelle dans un assemblage de deux pièces dont l'une des pièces prend en chape l'autre des pièces. [0011] Par conséquent, le problème à la base de la présente invention est, pour un assemblage par vis de fixation d'une première pièce encadrant une deuxième pièce en la prenant en chape, de garantir que la vis traversant les première et deuxième pièces soit 25 protégé contre un dévissage ou une perte de tension dans la vis. [0012] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un assemblage par vis de fixation d'une première pièce encadrant une deuxième pièce en la prenant en chape, la vis présentant une tige traversant les première et deuxième pièces en dépassant de la première pièce à ses deux extrémités longitudinales, une première extrémité longitudinale 30 portant une tête de vis munie d'une rondelle en appui extérieur sur la première pièce et entourant la tige et une deuxième extrémité longitudinale étant vissée dans un moyen de fixation, caractérisé en ce que la rondelle présente une face tournée vers la première pièce munie de formes faisant saillie et pénétrant lors du vissage dans la portion en vis-à- 3 vis de la première pièce et une face tournée vers la tête de vis de forme concave conique ou hémisphérique coopérant avec une forme complémentaire convexe sur une portion en vis-à-vis de la tête de vis ou inversement. [0013] Les formes concave et convexes peuvent n'être que partielles tout en restant 5 dans le cadre de la présente invention. [0014] L'effet technique est obtenu, tout d'abord, en équipant la face dite inférieure de la rondelle et en vis-à-vis de la première pièce de formes faisant saillie pour augmenter le coefficient de frottement avec la première pièce sur laquelle la rondelle s'appuie. Les formes en saillie pénètrent la matière de la première pièce et augmentent ainsi le 10 coefficient de frottement à l'interface rondelle et première pièce et par conséquent l'effort nécessaire pour provoquer le glissement. [0015] Ensuite, l'effet technique est obtenu en aménageant sur la face supérieure de la rondelle en vis-à-vis de la tête d'une forme concave conique ou hémisphérique en contact avec une forme complémentaire convexe disposée sous la tête de vis ou l'inverse. 15 [0016] Les solutions précitées par l'état de la technique avaient pour inconvénient de gérer le risque de glissement par une augmentation du coefficient de frottement entre la tête de vis et la rondelle, ce qui était très désavantageux. [0017] Cette augmentation du coefficient de frottement peut s'avérer insuffisante en fonction de l'intensité de l'effort tout en présentant aussi l'inconvénient de s'opposer au 20 vissage. Pour un couple de serrage donné, cela peut induire des pertes par frottement, d'où une génération de plus de contraintes de torsion dans la vis, au détriment de la tension utile installée dans l'assemblage associée aux contraintes de traction dans la vis. [0018] La solution proposée par cet état de la technique présente par conséquent à la fois un paramètre favorable qui est un glissement retardé mais aussi un paramètre 25 défavorable qui est moins de tension installée pour la tenue de l'assemblage vissé. [0019] La solution de la présente invention vise à s'opposer au glissement sans dégrader la tension installée. L'opposition au glissement entre la tête et la rondelle ne se fait plus par adhésion via une augmentation du coefficient de frottement par déformation de la matière mais par la constitution d'un obstacle mécanique en mettant en contact deux 30 formes complémentaires sur la face supérieure de la rondelle et la face inférieure de la tête de vis, ces deux faces étant en vis-à-vis et en contact. Le coefficient de frottement 4 n'est pas modifié et donc la tension installée pour un couple de serrage donné n'est pas diminuée. [0020] Avantageusement, les formes faisant saillie de la face de la rondelle tournée vers la première pièce sont des dents ou des picots. 5 [0021] Les dents ou des picots sont des formes faisant saillie très efficaces pour le frottement entre les faces de la rondelle et de la première pièce en vis-à-vis en étant relativement peu coûteux. [0022] L'interface de contact de la rondelle avec la première pièce dispose ainsi d'un coefficient de frottement augmenté par la présence de dents ou picots en relief sur la face 10 inférieure de la rondelle amenés à pénétrer la surface en vis-à-vis de la première pièce. [0023] Lors du vissage, l'absence de mouvement relatif entre la rondelle et la première pièce fait que cette augmentation du coefficient de frottement n'est pas préjudiciable à la tension installée pour un couple de serrage donné. [0024] En effet, lors du vissage, le mouvement relatif de rotation s'opère entre la tête de 15 vis et la rondelle puisque le coefficient de frottement y est plus faible en raison d'absence de formes faisant saillie telles que des dents ou des picots en relief. [0025] Avantageusement, la face de la rondelle tournée vers la première pièce est de forme circulaire et les dents s'étendent radialement sur la face de la rondelle en étant uniformément réparties sur la face, la rondelle étant percée d'un évidement central de 20 passage de la tige de la vis. [0026] Avantageusement, chacune des dents présente une épaisseur faisant saillie de la rondelle de plus en plus élevée en s'éloignant radialement de l'évidement central de la rondelle. [0027] Ceci permet une répartition uniforme du frottement avec un frottement renforcé 25 plus on se rapproche de la périphérie de la rondelle. [0028] Avantageusement, la forme concave conique ou hémisphérique sur une face de la rondelle tournée vers la tête de vis et la forme complémentaire convexe sur la portion en vis-à-vis de la tête de vis, ou inversement, sont de révolution autour d'un axe longitudinal de la tige de la vis. 5 [0029] La face supérieure de la rondelle est de forme concave conique ou hémisphérique autour d'un axe de révolution perpendiculaire à la face d'appui de la rondelle sur la première pièce passant par le centre de l'évidement intérieur de la rondelle et est en contact avec une forme complémentaire convexe disposée sous la tête de vis 5 autour d'un axe de révolution correspondant à l'axe longitudinal de la vis. L'inversion des formes concave et convexe est bien entendu possible. [0030] La mise sous tension de la vis exerce une mise en pression de cette interface de la rondelle avec la tête de vis. Sous sollicitation, pour qu'un mouvement relatif en translation apparaisse entre la tête de vis et la rondelle, il faudrait que les formes 10 complémentaires portées par la rondelle et la tête de vis se décalent. [0031] Cela nécessiterait un allongement de la vis suivant son axe. Or la tension installée dans la vis s'oppose à cette allongement et empêche, par conséquent, un déplacement relatif entre la tête de vis et la rondelle suivant une direction perpendiculaire à l'axe de la vis et parallèle à l'effort s'exerçant perpendiculairement à l'axe longitudinal de 15 la vis. [0032] Avantageusement, la forme concave conique est sous forme d'une cuvette. [0033] Avantageusement, la deuxième pièce est de forme cylindrique coaxiale avec la tige en entourant la vis et la première pièce présente une section en U avec deux branches du U percés d'un passage respectif pour la tige, une première branche du U 20 présentant la portion en vis-à-vis de la rondelle et une deuxième branche du U étant associée au moyen de fixation. [0034] Avantageusement, le moyen de fixation est un écrou appliqué lors du serrage de la vis contre une portion extérieure en vis-à-vis de la première pièce. [0035] Avantageusement, l'assemblage une biellette anti-couple. 25 [0036] L'invention concerne aussi un groupe motopropulseur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend pour sa suspension au moins un tel assemblage sous la forme d'une biellette anti-couple. [0037] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés 30 donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : 6 - la figure 1 est une représentation schématique en coupe d'un assemblage de première et deuxième pièces avec une vis présentant une tête de vis et une rondelle selon une forme de réalisation conforme à la présente invention, - la figure 2 est une représentation schématique en perspective de l'assemblage 5 montré à la figure 1, - la figure 3 est une représentation schématique en perspective d'une forme de réalisation d'une vis et d'une rondelle faisant partie d'un assemblage selon une forme de réalisation conforme à la présente invention, - les figures 4 et 5 sont des représentations schématiques d'une vue de dessus et 10 d'une vue de dessous de la rondelle faisant partie d'un assemblage selon une forme de réalisation conforme à la présente invention, - les figures 6 et 7 sont des représentations schématiques de vues respectives en perspective et en éclaté d'une vis et d'une rondelle faisant partie d'un assemblage selon une forme de réalisation conforme à la présente invention, la face inférieure de la rondelle 15 destinée à être orientée vers l'extrémité libre de la vis étant visible à la figure 6 et la face supérieure de la rondelle destinée à être orientée vers la tête de la vis étant visible à la figure 7. [0038] Il est à garder à l'esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l'invention. Elles constituent des représentations schématiques de 20 principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité. [0039] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont 25 à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées. [0040] En se référant à toutes les figures, l'invention concerne un assemblage 10 par vis 3 de fixation d'une première pièce 1 encadrant une deuxième pièce 2 en la prenant en chape. La vis 3 présente une tige 3b traversant les première 1 et deuxième pièces 2 en 30 dépassant de la première pièce 1 à ses deux extrémités longitudinales. [0041] Une première extrémité longitudinale porte une tête 3a de vis munie d'une rondelle 4 en appui extérieur sur la première pièce 1 et entourant la tige 3b. Une deuxième extrémité longitudinale est vissée dans un moyen de fixation 5. 7 [0042] Par exemple, sans que cela soit limitatif, dans cette configuration, comme montré notamment à la figure 1, la deuxième pièce 2 peut être de forme cylindrique coaxiale avec la tige 3b en entourant la vis 3. La première pièce 1 peut présenter une section en U, avantageusement retourné avec deux branches s'étendant horizontalement, les deux 5 branches du U étant percés d'un passage respectif pour la tige 3b. Une première branche la du U peut présenter la portion en vis-à-vis de la rondelle 4 et une deuxième branche lb du U peut être associée au moyen de fixation 5. [0043] Sous une sollicitation s'exerçant principalement sur la deuxième pièce 2, ceci sensiblement perpendiculairement à un axe longitudinal de la tige 3b, les interfaces entre 10 tête 3a de vis et rondelle 4, rondelle 4 et première pièce 1, première pièce 1 et deuxième pièce 2 sont sollicitées en cisaillement. [0044] Selon l'invention, la rondelle 4 présente une face tournée vers la première pièce 1 munie de formes faisant saillie 6 et pénétrant lors du vissage dans la portion en vis-à-vis de la première pièce 1. Seul une dent est référencée 6 aux figures 5 et 6 mais ce qui est 15 énoncé pour cette dent référencée s'applique à toutes les dents. [0045] A l'opposé, la rondelle 4 présente une face tournée vers la tête 3a de vis de forme concave conique ou hémisphérique 7 coopérant avec une forme complémentaire convexe 8 sur une portion en vis-à-vis de la tête 3a de vis. L'inversion des formes concave 7 et convexe 8 est aussi possible entre la rondelle 4 et la tête 3a de vis. 20 [0046] Il en résulte une augmentation du potentiel de tenue de l'assemblage 10 sans recourir à une augmentation de diamètre et/ou de classe de vis et de couple de serrage. Il n'y a pas d'impact sur les moyens de vissage déjà installés et il est garanti une meilleure exploitation du couple de serrage au bénéfice de la tenue de l'assemblage 10 vissé. [0047] Comme il peut être vu aux figures 5 et 6, les formes faisant saillie de la face de la 25 rondelle 4 tournée vers la première pièce 1 peuvent être des dents 6 ou des picots. Ces formes 6 sont destinées à s'enfoncer dans une portion de la première pièce 1 en vis-à-vis de la rondelle 4 plus on serre la vis 3 et les première 1 et deuxième pièces 2 et donc l'assemblage 10. [0048] La face de la rondelle 4 tournée vers la première pièce 1 peut être de forme 30 circulaire et les formes faisant saillie peuvent être des dents 6. Les dents 6 peuvent s'étendre radialement sur la face de la rondelle 4 en étant uniformément réparties sur la face, la rondelle 4 étant percée d'un évidement 9 central de passage de la tige 3b de la vis 8 3. La liaison entre la rondelle 4 et la face en vis-à-vis de la première pièce 1 est uniformément répartie sur toute la surface de la rondelle 4 faisant face à la première pièce 1. [0049] Chacune des dents 6 peut présenter une épaisseur faisant saillie de la rondelle 4 5 de plus en plus élevée en s'éloignant radialement de l'évidement 9 central de la rondelle 4. Les dents 6 peuvent ainsi s'enfoncer plus profondément à la périphérie de la rondelle 4 que vers une zone médiane centrale de la rondelle 4 délimitée intérieurement par un l'évidement 9 central de la rondelle 4. Ceci n'est pas limitatif et uniquement optionnel. [0050] La forme concave conique ou hémisphérique 7 sur une face de la rondelle 4 10 tournée vers la tête 3a de vis et la forme complémentaire convexe 8 sur la portion en vis- à-vis de la tête 3a de vis ou inversement peuvent être de révolution autour d'un axe longitudinal de la tige 3b de la vis 3. Cette révolution peut n'être que partielle. Par exemple, la forme concave conique peut être sous forme d'une cuvette et la forme convexe 8 être configurée en conséquence. 15 [0051] Une révolution ne pouvant être que partielle est obtenue du fait que la surface de contact entre les formes 7 et 8 peut ne pas être continue sur 360° autour de l'axe de la tige 3b et définir au moins 2 secteurs en contact entrecoupés de zones sans contact. [0052] De manière classique, le moyen de fixation peut être un écrou 5 appliqué lors du serrage de la vis 3 contre une portion extérieure en vis-à-vis de la première pièce 1, ceci 20 contre une portion externe de la deuxième branche lb de la première pièce 1 en forme de U, la rondelle 4 étant appliquée contre une portion externe de la première pièce 1. [0053] Il s'ensuit que la tige 3b de la vis 3 est en prise dans l'écrou 5 solidaire de la première pièce 1 sur la face externe la première pièce 1 opposée à l'autre face externe de la première pièce 1 assurant un appui de la rondelle 4 associée à la tête 3a de vis. 25 [0054] L'assemblage 10 décrit dans la présente invention peut faire partie d'une biellette anti-couple tout en ne réalisant pas la fonction complète d'une telle biellette. Dans une application particulièrement avantageuse de la présente invention, l'assemblage peut être une biellette anti-couple d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile utilisée pour la suspension du groupe motopropulseur. 30 [0055] Le groupe motopropulseur peut comprendre un moteur thermique, un moteur thermique et un moteur électrique ou un ou des moteurs électriques, le véhicule automobile pouvant être uniquement à propulsion thermique, à propulsion électrique ou à 9 propulsions thermique et électrique en alternative ou en combinaison en étant un véhicule totalement hybride ou semi-hybride. [0056] Même pour des moteurs électriques, de nombreux constructeurs automobiles ont dès à présent identifié que, compte tenu de l'architecture de la suspension et du couple 5 des moteurs électriques, le niveau de sollicitation mécanique dans les assemblages 10 vissés présente des risques importants avec peu de leviers d'optimisation au stade actuel, d'où l'avantage d'une utilisation d'un ou de plusieurs assemblages 10 selon la présente invention pour leur suspension. [0057] Par exemple, pour un groupe motopropulseur comprenant un moteur tournant 10 autour d'un axe de pivotement, il est connu d'utiliser au moins une biellette de reprise de couple, aussi dénommée biellette anti-couple et connue encore sous l'abréviation BAC de ou sous l'acronyme anglo-saxon de UTR ou LTR signifiant biellette supérieure ou inférieure de couple, pour relier le groupe motopropulseur à un élément du châssis du véhicule, fréquemment un berceau. Une ou ces biellettes servent à la suspension du 15 groupe motopropulseur et à sa suspension pendulaire. [0058] De manière classique, une biellette de reprise de couple ou anti-couple comprend un corps allongé selon un axe longitudinal. Le corps de la biellette présente deux extrémités, chacune des extrémités étant munie d'un moyen d'articulation permettant le montage de la biellette avec, d'une part, un élément du châssis et, d'autre part, le carter 20 du moteur. [0059] Une biellette anti-couple comprend des éléments élastiquement déformables, avantageusement des parties élastomères, effectuant la filtration des vibrations dues au fonctionnement du moteur appliquées sur la biellette. Il peut exister plusieurs valeurs de raideur de la biellette avec une filtration plus ou moins forte. 25 [0060] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'a titre d'exemples. REVENDICATIONS: 1. Assemblage (10) par vis (3) de fixation d'une première pièce (1) encadrant une deuxième pièce (2) en la prenant en chape, la vis (3) présentant une tige (3b) traversant les première (1) et deuxième pièces (2) en dépassant de la première pièce (1) à ses deux extrémités longitudinales, une première extrémité longitudinale portant une tête (3a) de vis munie d'une rondelle (4) en appui extérieur sur la première pièce (1) et entourant la tige (3b) et une deuxième extrémité longitudinale étant vissée dans un moyen de fixation (5), caractérisé en ce que la rondelle (4) présente une face tournée vers la première pièce (1) munie de formes faisant saillie (6) et pénétrant lors du vissage dans la portion en vis-à-vis de la première pièce (1) et une face tournée vers la tête (3a) de vis de forme concave conique ou hémisphérique (7) coopérant avec une forme complémentaire convexe (8) sur une portion en vis-à-vis de la tête (3a) de vis ou inversement. 2. Assemblage (10) selon la revendication précédente, dans lequel les formes faisant saillie de la face de la rondelle (4) tournée vers la première pièce (1) sont des dents (6) ou des picots. 3. Assemblage (10) selon la revendication précédente, dans lequel la face de la rondelle (4) tournée vers la première pièce (1) est de forme circulaire et les dents (6) s'étendent radialement sur la face de la rondelle (4) en étant uniformément réparties sur la face, la rondelle (4) étant percée d'un évidement (9) central de passage de la tige (3b) de la vis (3). 4. Assemblage (10) selon la revendication précédente, dans lequel chacune des dents (6) présente une épaisseur faisant saillie de la rondelle (4) de plus en plus élevée en s'éloignant radialement de l'évidement (9) central de la rondelle (4). 5. Assemblage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la forme concave conique ou hémisphérique (7) sur une face de la rondelle (4) tournée vers la tête (3a) de vis et la forme complémentaire convexe (8) sur la portion en vis-à-vis de la tête (3a) de vis, ou inversement, sont de révolution autour d'un axe longitudinal de la tige (3b) de la vis (3). 6. Assemblage (10) selon la revendication précédente, dans lequel la forme concave conique est sous forme d'une cuvette. 11 7. Assemblage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième pièce (2) est de forme cylindrique coaxiale avec la tige (3b) en entourant la vis (3) et la première pièce (1) présente une section en U avec deux branches du U percés d'un passage respectif pour la tige (3b), une première branche (1a) du U 5 présentant la portion en vis-à-vis de la rondelle (4) et une deuxième branche (1 b) du U étant associée au moyen de fixation (5). 8. Assemblage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moyen de fixation est un écrou (5) appliqué lors du serrage de la vis (3) contre une portion extérieure en vis-à-vis de la première pièce (1). 10 9. Assemblage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, lequel est une biellette anti-couple. 10. Groupe motopropulseur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend pour sa suspension au moins un assemblage (10) selon la revendication précédente sous la forme d'une biellette anti-couple. 15