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REVENDICATIONS
1. Elément de fixation à deux bouts, caractérisé en ce qu'il comporte deux tiges coaxiales, réalisées d'une seule pièce avec une bride radiale intermédiaire, la première tige présentant un filetage hélicoï- dal qui comprend un organe destiné à réaliser un filetage intérieur correspondant dans un trou préalablement réalisé dans une surface de la pièce associée, la bride présentant une surface inférieure adjacente à la première tige et une surface supérieure adjacente à la seconde tige, des organes faisant saillie vers le haut de la surface supérieure de la bride et comprenant des nervures radiales qui présentent, chacune, une surface principale d'entraînement en rotation s'élevant perpendiculairement de la surface supérieure de la bride,
et une surface secondaire s'élevant également de la surface supérieure de la bride et inclinée vers la surface principale d'entraînement, afin de pouvoir réaliser un enclenchement unidirectionnel avec un outil de pose complémentaire pour que l'élément de fixation puisse être tourné autour d'un axe, dans le trou de la surface de la pièce associée.
2. Elément de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un filetage hélicoïdal, de même pas que le filetage réalisé sur la première tige, est réalisé sur la seconde tige.
3. Elément de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface secondaire est une rampe s'élevant de manière à former un angle aigu avec la surface supérieure de la bride et coupant la surface principale en formant une arête destinée à s'encastrer et se bloquer dans la surface inférieure d'une pièce secondaire serrée sur la surface supérieure de la bride.
4. Elément de fixation selon la revendication 3, associé à un écrou monté sur la seconde tige et dont le filetage est de même pas que celui de la première tige, caractérisé en ce que les organes en saillie encastrés dans la surface inférieure de la pièce secondaire s'opposent à la rotation de l'élément de fixation autour de son axe lorsqu'un couple est appliqué à l'écrou dans le sens du démontage.
5. Elément de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première tige comporte des filets espacés à crêtes vives et une rainure de coupe de filets, la seconde tige comprenant un filetage simple de même sens que celui des filets espacés de la première tige.
6. Elément de fixation selon la revendication I, caractérisé en ce que la surface secondaire est une rampe qui s'élève de la surface supérieure de la bride en formant un angle aigu avec cette surface et qui coupe une surface supérieure plane présentée par les organes en saillie, cette surface supérieure plane couplant la surface principale d'entraînement à peu près perpendiculairement à cette dernière, la ligne d'intersection entre la surface supérieure plane et la surface inclinée secondaire partant â peu près tangentiellement de la seconde tige vers la surface principale d'entraînement, de manière à former ainsi un angle aigu avec la ligne d'intersection entre la surface supérieure plane et la surface principale d'entraînement.
7. Elément de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface principale d'entraînement part radialement de l'axe des tiges.
8. Elément de fixation selon la revendication 6, caractérisé en ce que la surface secondaire comprend deux surfaces planes qui se coupent suivant une ligne de jonction partant de la zone du point d'intersection d'une surface secondaire avec la surface supérieure de la bride, à proximité immédiate du bord périphérique extérieur de la bride, une première des deux surfaces planes coupant la surface supérieure plane des organes en saillie et partant de la surface supérieure de la bride sous un angle moins aigu que celui formé par la seconde des deux surfaces planes.
9. Outil de pose de l'élément de fixation selon la revendication 1,
L'élément comportant une bride radiale située en un point intermédiaire d'une tige filetée et des saillies en forme de boulons disposées coaxialement, L'outil permettant de poser l'élément de fixation en appliquant un couple à des organes d'entraînement faisant saillie à la surface supérieure de la bride radiale, caractérisé en ce qu'il comporte un corps cylindrique dont le diamètre extérieur est sensiblement égal au diamètre de la bride, un alésage axial étant réalisé dans une surface extrême avant de l'outil destinée à entrer en contact avec la bride, L'alésage étant dimensionné de manière que son diamètre et sa longueur soient supérieurs à ceux de la partie filetée s'élevant de la bride de l'élément de fixation associé,
I'extrémité du corps opposée à la surface extrême destinée à entrer en contact avec la bride comprenant des organes qui permettent de transmettre un couple à l'outil, la surface extrême comprenant plusieurs surfaces de butée destinées à transmettre le couple à des organes associés faisant saillie de la bride.
10. Outil selon la revendication 9, caractérisé en ce que la surface extrême est à peu près perpendiculaire à l'axe du corps et présente plusieurs rainures, une paroi avant des rainures partant radialement de l'axe du corps et étant orientée perpendiculairement à la surface extrême, les rainures étant destinées à recevoir des nervures associées faisant saillie de la bride de manière que la paroi avant soit en contact d'entraînement avec une surface associée des rainures, et que la partie restante de la surface extrême soit en contact de support avec la partie restante de la surface de la bride associée.
Il. Outil selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'alésage axial est cylindrique.
Des éléments de fixation en forme de boulons à deux bouts, comportant un filetage simple à une extrémité, une tête ou bride de faible épaisseur, en forme de galette, dans sa partie intermédiaire et un filetage taraudeur à son autre extrémité, sont utilisés communément dans les cas où la surface principale de support est en matière plastique et où la fixation du boulon dans cette surface s'effectue de manière aveugle.
Des applications classiques de ce type comprennent l'industrie de l'automobile dans laquelle des éléments en matière plastique présentent des saillies percées au préalable d'un trou destiné à recevoir l'extrémité taraudeuse du boulon. Les boulons sont en général d'abord introduits dans les bossages en matière plastique à l'aide d'un organe d'entraînement, ce qui permet d'introduire par la suite l'extrémité du boulon présentant un filetage simple dans des trous de dégagement réalisés dans des pièces en tôle. Des écrous sont ensuite utilisés pour bloquer la tôle contre la tête plate du boulon à deux bouts, de sorte que la totalité de la charge est appliquée sur l'extrémité filetée du boulon et qu'aucune contrainte supplémentaire n'est appliquée à la matière plastique pendant le montage.
Un procédé classique de pose de ces boulons à deux bouts consiste à utiliser la tige filetée, orientée vers le haut, et à transmettre un couple à l'élément de fixation au moyen d'un mandrin serrant la partie filetée. Un autre procédé utilise la surface périphérique extérieure de la bride pour poser l'élément de fixation. De tels outils tendent à avoir un diamètre sensiblement supérieur à celui de la bride et/ou du bossage auquel le boulon doit être associé. Dans de nombreuses applications de ce type, les bossages sont situés dans des zones d'accès difficile et la dimension de l'outil entre pour une part importante dans l'efficacité avec laquelle de tels éléments de fixation sont posés.
Outre les problèmes de pose ou de fixation associés aux dispositifs de l'art antérieur, il existe un problème important qui est d'empêcher l'élément de fixation de tourner ou de se dégager après qu'il a été posé. Pour diverses raisons, il peut être nécessaire de démonter les écrous de blocage et/ou la tôle. Lorsqu'on applique un couple destiné à enlever l'écrou, ce couple est également transmis au boulon qui tend à se desserrer ou à se dégager de la matière plastique. Un certain nombre de procédés ont été envisagés pour éliminer cette tendance du boulon à se dégager pendant le démontage de l'écrou. On a notamment envisagé l'utilisation d'adhésifs, de pièces présentant un filetage spécial et d'organes de blocage placés au-dessous de la tête en forme de galette, ou bien une association d'un bossage et d'une tête ayant des configurations spéciales.
Cependant, ces procédés antérieurs sont coûteux, ou bien ils demandent un encombrement important, ou encore ils tendent à détériorer et solliciter davantage la ma trière plastique pendant la pose.
L'invention concerne un élément de fixation à deux bouts tel qu'il
est défini par la revendication 1. L'outil de pose de cet élément est défini par la revendication 9.
Un outil particulièrement conçu pour introduire un tel élément de fixation à deux bouts dans une pièce présente une face extrême qui comprend plusieurs surfaces radiales de butée destinées à entrer en contact avec les nervures de la bride. L'outil présente un trou axial destiné à recevoir la tige du boulon, orientée vers le haut, pendant ia pose, afin que la face extrême de l'outil puisse entrer en contact librement avec la bride.
Contrairement au procédé antérieur de pose de boulons à deux bouts, le boulon et l'outil permettent de régler et de limiter avec soin la pression axiale d'entraînement pendant que l'élément de fixation est stabilisé ou centré dans un outil de pose convenablement appliqué. La pression axiale de pose est donc réglée et concentrée afin de donner une efficacité maximale aux pressions de transmission de couple, qui sont réparties sur la surface de la bride plutôt qu'appliquées à la tige de faible diamètre orientée vers le haut.
L'outil est conçu de manière que sa surface extrême de contact ait un diamètre à peu près égal à celui de la bride du boulon. Cela permet à l'outil d'être utilisé dans des zones peu accessibles et d'éviter tout contact de cet outil avec la matière plastique.
Les nervures formées sur la surface supérieure de la bride doivent présenter au moins une surface principale de butée, orientée perpendiculairement à la surface de la bride, et une surface auxiliaire de came orientée vers la surface principale et formant un angle aigu avec la surface supérieure de la bride. Les nervures sont de préférence configurées de manière à permettre à un outil rotatif complémentaire de pose d'entrer en contact en douceur avec la surface principale de butée et avec la bride, afin que cet outil ait une durée de vie convenable.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels:
la fig. I est une vue en élévation de l'élément en forme de boulon à deux bouts selon l'invention;
la fig. 2 est une vue en bout suivant la ligne 2-2 de la fig. 1;
la fig. 3 est une vue en élévation, avec coupe partielle, du boulon introduit dans la surface d'un bossage au moyen d'un outil conçu particulièrement à cet effet;
la fig. 4 est une vue en élévation à échelle agrandie, avec coupe partielle, d'un assemblage utilisant le boulon à deux bouts introduit dans une pièce, cette vue montrant également un écrou bloquant une plaque secondaire sur la bride du boulon;
la fig. 5 est une vue en bout de l'outil, considéré par son extrémité présentant une surface destinée à entrer en contact avec une pièce;
;
la fig. 6 est une élévation partielle d'une variante du boulon à deux bouts;
la fig. 7 est une coupe suivant la ligne 9-9 de la fig. 6;
la fig. 8 est une coupe partielle suivant la ligne 10-10 de la fig. 7, montrant la forme d'une nervure;
la fig. 9 est une coupe partielle suivant la ligne 11-11 de la fig. 7, montrant la forme d'une nervure, et
la fig. 10 est une coupe partielle, analogue à celle de la fig. 7, montrant, en traits pointillés, diverses positions prises par des évidements d'un outil de pose par rapport aux surfaces des nervures.
Les fig. 1 et 2 représentent le boulon 10 à deux bouts qui comprend une première tige inférieure 12, disposée coaxialement à une seconde tige supérieure 30. Une bride 18 de faible épaisseur, en forme de galette, est située entre ces tiges. La première tige 12 est conçue pour être introduite dans un trou borgne d'une pièce, par exemple un bossage en matière plastique. Cette première tige comporte donc, de préférence, un filetage 14 à arêtes relativement vives et filets espacés.
Une rainure 16 de coupe est réalisée dans l'extrémité de la vis afin de faciliter l'enfoncement de cette première tige dans le trou de la pièce principale. Il convient cependant de noter que, bien que la forme pré férée de réalisation de l'invention présente une rainure de coupe de filets, il est possible d'utiliser un certain nombre d'autres configurations pour produire ou former convenablement un filetage à l'intérieur de la pièce principale.
La bride radiale 18 est configurée de manière à présenter une sur
face inférieure 22 à peu près plane, adjacente à la première tige ou partie 12 du boulon, et une surface supérieure 20 adjacente à la seconde tige ou partie 30. La surface supérieure 20 présente plusieurs
saillies orientées à peu près radialement, cette surface supérieure
étant par ailleurs plane. Les saillies constituent une caractéristique
importante de l'invention et leurs deux fonctions seront décrites plus en détail ci-après.
La forme préférée de réalisation de l'invention présente trois ner
vures 24, orientées à peu près radialement à l'axe de l'élément de fixa
tion. Chaque nervure 24 présente une surface principale 26 d'applica
tion de couple, orientée à peu prés perpendiculairement à la partie
restante de la surface supérieure 20 de la bride. Les surfaces 26 sont
orientées également radialement à l'axe de l'élément de fixation, afin de transmettre le couple à ce dernier avec une efficacité maximale.
Chaque bride présente également une surface secondaire 28, ayant la forme d'une rampe ou d'un plan incliné vers le haut, formant un angle aigu avec la surface supérieure de la bride et dirigée vers le plan de la surface principale d'entraînement 26. Cette surface de came 28 permet à un outil associé de pose, tel que l'outil représenté en 46, d'être placé en position de travail en s'enclenchant progressivement et en douceur avec la surface 20 de la bride. Dans la forme préférée de réalisation selon l'invention, la surface de came coupe directement la
surface 26 de butée. Cependant, il convient de noter qu'il est possible d'utiliser des surfaces intermédiaires de toutes formes comme c'est le cas par exemple pour la forme de réalisation montrée sur les fig. 8 à
12.
Bien que l'élément de fixation selon l'invention comporte des organes d'entraînement situés sur la surface supérieure de la bride, il est évident que la hauteur totale de la bride et des saillies doit être réduite afin de limiter l'espace compris entre la plaque secondaire à fixer et la pièce principale. Il est possible d'obtenir en partie ces organes d'entraînement efficaces, à profil bas, en donnant à la surface su périeure de la bride une surface relativement grande qui coopère avec la surface extrême d'un outil complémentaire, afin d'aligner et de stabiliser cet outil sur l'élément de fixation.
Les fig. 3 et 5 montrent un outil de pose de l'élément de fixation décrit ci-dessus, ainsi qu'une pose classique de cet élément. Une application typique d'éléments de fixation à deux bouts, du type décrit, est la fixation d'une pièce secondaire ou de tout autre organe en forme de plaque sur une structure moulée en matière plastique. Il est fréquent que des boulons à deux bouts soient fixés sur des bossages destinés à les recevoir, tels que le bossage représenté en 34, et réalisés dans une structure en matière plastique qui est par ailleurs mince.
Chaque bossage présente un trou 38 de diamètre prédéterminé. Lors de la pose, le boulon 10 est associé à un outil 46 de manière que la seconde tige 30 soit logée dans un alésage 54 du corps 48 de l'outil.
L'élément 10 de fixation peut être retenu dans l'outil avant d'être posé au moyen d'aimants ou autres (non représentés). Des surfaces de transmission de couple, par exemple les surfaces d'une empreinte creuse 56, peuvent être réalisées à l'extrémité de l'outil opposée à celle en contact avec la pièce, afin d'assurer la transmission d'un couple d'un élément moteur à l'outil 46 de pose. Il convient de noter que le diamètre du corps 48 est sensiblement égal à ceux de la bride 18 et de la surface supérieure 36 du bossage. Cette relation de dimension est permise par la configuration particulière de l'outil décrit et elle constitue une caractéristique importante pour la fixation d'éléments dans des zones peu accessibles, ou dans des zones où l'entraxe des éléments de fixation adjacents est faible.
Comme représenté sur la fig. 5, la surface extrême 50 de contact avec la pièce, présentée par l'outil 46, présente plusieurs rainures 51 dont le nombre est égal à celui des nervures 24 de l'élément de fixation. Ces rainures s'emboîtent aisément sur les nervures associées, partiellement en raison de la coopération des surfaces inclinées 28 de came des nervures avec les rainures.
Bien que les rainures 51 puissent prendre plusieurs formes, il est préférable qu'elles présentent chacune une surface principale de butée 52, orientée à peu prés perpendiculairement et destinée à coopérer avec la surface principale d'entraînement 26, également disposée perpendiculairement et présentée par l'élément de fixation. La hauteur de la surface principale de butée 52 peut, de préférence, être au moins égale à celle de la surface correspondante 26, afin que la surface extrême 50 porte contre la surface supérieure 20 de la bride. L'entrée en contact de la partie restante de la surface 50 avec la surface supérieure 20 de la bride assure l'alignement et la stabilisation de l'élément de fixation pendant sa pose.
Il convient également de noter que l'alignement et la stabilisation sont assurés en partie par l'emboîtement télescopique de la tige supérieure 30 du boulon dans l'alésage 54 qui est dimensionné, en longueur et en diamètre, de manière à recevoir le boulon sans blocage de ce dernier.
La fig. 4 montre une seconde fonction importante des nervures 24 de l'élément de fixation. Après que le boulon 10 a été convenablement appliqué sur la surface supérieure 36 du bossage 34, la plaque secondaire 40 est positionnée, de préférence au moyen d'un trou de dégagement, sur la partie 30 du boulon. Cette plaque 40 est ensuite serrée contre la surface supérieure 20 de la bride, comme montré sur la fig. 4. Ce serrage est obtenu au moyen d'un écrou 44 dont le filetage interne est en général de même sens que celui du filetage 14 de la première tige du boulon, vissée dans le bossage 34. Il convient de noter que, bien que la forme préférée de réalisation présente un filetage simple 32 réalisé sur la seconde tige 30, il est possible que la partie 30 du boulon soit lisse et que l'écrou 44 soit d'un type formant un filetage.
Dans tous les cas, les problèmes résolus par l'invention sont les mêmes, à savoir la fixation du boulon 10 afin d'empêcher toute rotation de ce dernier en sens inverse lorsque l'écrou 44 est soumis à un couple destiné à vaincre le blocage réalisé entre cet écrou et l'élément 40. Il convient de noter que, lorsque l'écrou 44 est bloqué étroitement contre la plaque 40, I'arête vive de la nervure 24 pénètre dans des zones 42 de la surface inférieure de la plaque. En raison de l'orientation perpendiculaire de la surface 26, le couple appliqué au boulon lors de tentatives pour démonter l'écrou s'oppose à une résistance due au blocage des nervures 24 dans la plaque 40.
Les fig. 6 à 10 représentent une autre forme de réalisation de l'invention, conçue pour minimiser l'usure d'un outil complémentaire de pose. L'élément de fixation 10b représenté sur ces figures comprend une tige supérieure 30b, une tige inférieure 12b et une bride intenmé- diaire 18b. Des saillies 24b présentent une surface principale 26b d'application d'un couple et une surface secondaire de came 28b.
Une surface plane 25 coupe la surface principale 26b, suivant une ligne radiale 35, et la partie supérieure 39 de la surface secondaire 28b, suivant une ligne 33 partant à peu près tangentiellement de la tige 30b. La jonction de la surface secondaire 28b avec la surface plane 25 forme donc un angle aigu avec la ligne d'intersection des surfaces 25 et26b.
L'association de la surface plane 25 et de la surface secondaire 28b coupant la surface 25a comme représenté tend à diminuer sensiblement l'usure d'un outil tel que l'outil 46. Comme représenté sur la fig. 10, le bord avant 53 d'un évidement 51 d'un outil tel que montré sur la fig. 5 est sensiblement aligné avec la ligne de jonction 33, ce qui provoque une descente déterminée et progressive de la surface extrême 50 sur la surface supérieure 20b de la bride. La position dans laquelle le bord avant est représenté en 53' sur la fig. 10 indique que la poursuite de la rotation de l'outil 50 dans le sens des aiguilles d'une montre permet encore au bord 53' d'être aligné et en contact avec la surface de came 39.
Cette entrée en contact en douceur, due à la descente déterminée sur la surface en raison du petit angle aigu formé entre la surface 39 et le plan de la surface supérieure 20b et la surface plane 25, diminue l'usure de toutes les arêtes de contact de l'outil.
Comme représenté sur la fig. 11, la surface 39 est inclinée vers le bas et vers l'extérieur, c'est-à-dire vers le bord périphérique de la bride.
Une telle conception améliore la descente contrôlée et en douceur de l'outil. L'usure des outils, par exemple l'émoussement des bords, etc., est nuisible au fonctionnement convenable de l'outil en raison de la bride à profil bas qu'il est souhaitable d'utiliser. Un contact de butée positif et sûr entre la surface 26b et la surface 52 de transmission de couple de l'outil risquerait de nuire à cet alignement.
La surface plane élimine le contact du bord très effilé avec la surface inférieure d'un panneau très mince 40, ce contact risquant de faire pénétrer totalement le bord effilé dans le panneau. Cependant, le bord 35 à angle droit et les zones limitées de la surface 25 adjacentes au bord périphérique extérieur de la bride 18b permettent encore l'encastrement partiel et le blocage montrés globalement sur la fig. 4.
La surface secondaire 26b peut être constituée de deux surfaces de came sécantes formant des angles aigus différents avec la surface su périeure 20b. Une surface de came 37 peut être réalisée de manière à couper la surface 39, cette dernière coupant la surface plane 25 suivant la ligne 33 et la surface inférieure 37 coupant la surface supérieure 20b de la bride. La surface 37 forme un plus grand angle aigu avec la surface 20b que la surface 39, ce qui permet une descente progressive de l'outil. La surface 37 tend à renforcer les saillies et à améliorer l'efficacité de leur fabrication.
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CLAIMS
1. Fastening element with two ends, characterized in that it comprises two coaxial rods, produced in one piece with an intermediate radial flange, the first rod having a helical thread which comprises a member intended to produce a thread corresponding interior in a hole previously made in a surface of the associated part, the flange having a lower surface adjacent to the first rod and an upper surface adjacent to the second rod, members projecting upward from the upper surface of the flange and comprising radial ribs which each have a main rotational drive surface rising perpendicularly from the upper surface of the flange,
and a secondary surface also rising from the upper surface of the flange and inclined towards the main drive surface, so as to be able to effect a unidirectional engagement with a complementary positioning tool so that the fastening element can be turned around 'an axis, in the hole of the surface of the associated part.
2. Fastening element according to claim 1, characterized in that a helical thread, just like the thread produced on the first rod, is produced on the second rod.
3. Fastening element according to claim 1, characterized in that the secondary surface is a ramp rising so as to form an acute angle with the upper surface of the flange and cutting the main surface by forming an edge intended to s' embed and lock in the lower surface of a secondary part tightened on the upper surface of the flange.
4. Fastening element according to claim 3, associated with a nut mounted on the second rod and whose thread is the same as that of the first rod, characterized in that the projecting members embedded in the lower surface of the part secondary oppose the rotation of the fastening element around its axis when a torque is applied to the nut in the direction of disassembly.
5. Fastening element according to claim 1, characterized in that the first rod comprises spaced threads with sharp peaks and a thread cutting groove, the second rod comprising a single thread in the same direction as that of the threads spaced from the first rod.
6. Fastening element according to claim I, characterized in that the secondary surface is a ramp which rises from the upper surface of the flange at an acute angle with this surface and which cuts a flat upper surface presented by the members projecting, this planar upper surface coupling the main driving surface approximately perpendicularly to the latter, the line of intersection between the planar upper surface and the secondary inclined surface extending roughly tangentially from the second rod towards the main surface drive, so as to form an acute angle with the line of intersection between the upper planar surface and the main drive surface.
7. Fastening element according to claim 1, characterized in that the main drive surface starts radially from the axis of the rods.
8. Fastening element according to claim 6, characterized in that the secondary surface comprises two flat surfaces which intersect along a line of junction starting from the zone of the point of intersection of a secondary surface with the upper surface of the flange , in the immediate vicinity of the outer peripheral edge of the flange, a first of the two planar surfaces intersecting the planar upper surface of the projecting members and starting from the upper surface of the flange at an angle less acute than that formed by the second of the two surfaces flat.
9. Tool for fitting the fixing element according to claim 1,
The element comprising a radial flange situated at an intermediate point of a threaded rod and projections in the form of bolts arranged coaxially, The tool enabling the fixing element to be applied by applying a torque to protruding drive members at the upper surface of the radial flange, characterized in that it comprises a cylindrical body whose external diameter is substantially equal to the diameter of the flange, an axial bore being produced in an extreme surface before the tool intended to enter into contact with the flange, the bore being dimensioned so that its diameter and its length are greater than those of the threaded part rising from the flange of the associated fixing element,
The end of the body opposite the end surface intended to come into contact with the flange comprising members which make it possible to transmit a torque to the tool, the end surface comprising several abutment surfaces intended to transmit the torque to associated members making projection of the flange.
10. Tool according to claim 9, characterized in that the end surface is approximately perpendicular to the axis of the body and has several grooves, a front wall of the grooves starting radially from the axis of the body and being oriented perpendicular to the end surface, the grooves being intended to receive associated ribs projecting from the flange so that the front wall is in driving contact with an associated surface of the grooves, and the remaining part of the end surface is in support contact with the remaining part of the associated flange surface.
He. Tool according to claim 9, characterized in that the axial bore is cylindrical.
Fasteners in the form of two-end bolts, comprising a single thread at one end, a thin head or flange, in the form of a wafer, in its intermediate part and a tapping thread at its other end, are commonly used in cases where the main support surface is made of plastic and where the bolt is fixed in this surface blindly.
Typical applications of this type include the automotive industry in which plastic elements have protrusions pre-drilled with a hole for receiving the tapping end of the bolt. The bolts are generally first introduced into the plastic bosses using a drive member, which makes it possible to subsequently introduce the end of the bolt having a single thread into clearance holes. made of sheet metal parts. Nuts are then used to lock the sheet metal against the flat head of the double-ended bolt, so that the entire load is applied to the threaded end of the bolt and that no additional stress is applied to the plastic. during assembly.
A conventional method of installing these two-end bolts consists in using the threaded rod, oriented upwards, and in transmitting a torque to the fixing element by means of a mandrel tightening the threaded part. Another method uses the outer peripheral surface of the flange to install the fastener. Such tools tend to have a diameter substantially greater than that of the flange and / or the boss with which the bolt must be associated. In many applications of this type, the bosses are located in areas of difficult access and the size of the tool is an important part of the efficiency with which such fastening elements are installed.
In addition to the installation or fixing problems associated with the devices of the prior art, there is an important problem which is to prevent the fixing element from rotating or coming free after it has been installed. For various reasons, it may be necessary to disassemble the lock nuts and / or the sheet metal. When applying a torque intended to remove the nut, this torque is also transmitted to the bolt which tends to loosen or to be released from the plastic. A number of methods have been considered to eliminate this tendency of the bolt to come off during disassembly of the nut. In particular, the use of adhesives, parts having a special thread and locking members placed below the wafer-shaped head has been envisaged, or else a combination of a boss and a head having special configurations.
However, these prior methods are costly, or they require a large bulk, or they tend to deteriorate and further stress the plastic material during installation.
The invention relates to a fastening element with two ends such that
is defined by claim 1. The tool for installing this element is defined by claim 9.
A tool particularly designed for introducing such a fastening element with two ends into a part has an end face which comprises several radial abutment surfaces intended to come into contact with the ribs of the flange. The tool has an axial hole intended to receive the bolt rod, oriented upwards, during installation, so that the end face of the tool can come into free contact with the flange.
Unlike the previous two-point bolt fitting process, the bolt and tool allow for careful adjustment and limitation of the axial drive pressure while the fastener is stabilized or centered in a properly applied fitting tool . The axial laying pressure is therefore adjusted and concentrated in order to give maximum efficiency to the torque transmission pressures, which are distributed over the surface of the flange rather than applied to the small diameter rod facing upwards.
The tool is designed so that its extreme contact surface has a diameter roughly equal to that of the bolt flange. This allows the tool to be used in inaccessible areas and to avoid any contact of this tool with the plastic.
The ribs formed on the upper surface of the flange must have at least one main abutment surface, oriented perpendicular to the surface of the flange, and an auxiliary cam surface oriented towards the main surface and forming an acute angle with the upper surface of the flange. The ribs are preferably configured so as to allow a complementary rotary installation tool to come into gentle contact with the main abutment surface and with the flange, so that this tool has a suitable service life.
The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting examples and in which:
fig. I is an elevational view of the two-end bolt-shaped element according to the invention;
fig. 2 is an end view along line 2-2 of FIG. 1;
fig. 3 is an elevational view, partly in section, of the bolt introduced into the surface of a boss by means of a tool designed especially for this purpose;
fig. 4 is an elevational view on an enlarged scale, with partial section, of an assembly using the two-end bolt inserted into a part, this view also showing a nut blocking a secondary plate on the flange of the bolt;
fig. 5 is an end view of the tool, considered by its end having a surface intended to come into contact with a part;
;
fig. 6 is a partial elevation of a variant of the two-headed bolt;
fig. 7 is a section along line 9-9 of FIG. 6;
fig. 8 is a partial section along line 10-10 of FIG. 7, showing the shape of a rib;
fig. 9 is a partial section along line 11-11 of FIG. 7, showing the shape of a rib, and
fig. 10 is a partial section, similar to that of FIG. 7, showing, in dotted lines, various positions taken by recesses of a setting tool relative to the surfaces of the ribs.
Figs. 1 and 2 show the bolt 10 with two ends which comprises a first lower rod 12, arranged coaxially with a second upper rod 30. A flange 18 of small thickness, in the form of a wafer, is located between these rods. The first rod 12 is designed to be introduced into a blind hole in a part, for example a plastic boss. This first rod therefore preferably comprises a thread 14 with relatively sharp edges and spaced threads.
A groove 16 for cutting is made in the end of the screw in order to facilitate the insertion of this first rod into the hole of the main part. It should be noted, however, that although the preferred embodiment of the invention has a thread cutting groove, it is possible to use a number of other configurations to produce or suitably form a thread interior of the main room.
The radial flange 18 is configured so as to have a
approximately flat lower face 22, adjacent to the first rod or part 12 of the bolt, and an upper surface 20 adjacent to the second rod or part 30. The upper surface 20 has several
protrusions oriented approximately radially, this upper surface
being otherwise planar. The protrusions are a characteristic
important of the invention and their two functions will be described in more detail below.
The preferred embodiment of the invention has three ner
vures 24, oriented approximately radially to the axis of the fixing element
tion. Each rib 24 has a main surface 26 of applica
torque, oriented approximately perpendicular to the part
remaining from the upper surface 20 of the flange. The surfaces 26 are
also oriented radially to the axis of the fastening element, in order to transmit the torque to the latter with maximum efficiency.
Each flange also has a secondary surface 28, in the form of a ramp or an inclined plane upward, forming an acute angle with the upper surface of the flange and directed towards the plane of the main driving surface 26 This cam surface 28 allows an associated installation tool, such as the tool shown at 46, to be placed in the working position by gradually and smoothly engaging with the surface 20 of the flange. In the preferred embodiment according to the invention, the cam surface directly cuts the
abutment surface 26. However, it should be noted that it is possible to use intermediate surfaces of all shapes as is the case for example for the embodiment shown in FIGS. 8 to
12.
Although the fixing element according to the invention comprises drive members located on the upper surface of the flange, it is obvious that the total height of the flange and the projections must be reduced in order to limit the space between the secondary plate to be fixed and the main part. It is possible in part to obtain these efficient, low-profile drive members by giving the upper surface of the flange a relatively large surface which cooperates with the end surface of a complementary tool, in order to align and to stabilize this tool on the fixing element.
Figs. 3 and 5 show a tool for installing the fixing element described above, as well as a conventional installation of this element. A typical application of two-end fasteners of the type described is the attachment of a secondary part or any other plate-like member to a molded plastic structure. It is frequent that bolts with two ends are fixed on bosses intended to receive them, such as the boss shown in 34, and produced in a plastic structure which is otherwise thin.
Each boss has a hole 38 of predetermined diameter. During installation, the bolt 10 is associated with a tool 46 so that the second rod 30 is housed in a bore 54 of the body 48 of the tool.
The fixing element 10 can be retained in the tool before being placed by means of magnets or the like (not shown). Torque transmission surfaces, for example the surfaces of a hollow impression 56, can be produced at the end of the tool opposite to that in contact with the workpiece, in order to ensure the transmission of a torque of a driving element to the fitting tool 46. It should be noted that the diameter of the body 48 is substantially equal to that of the flange 18 and the upper surface 36 of the boss. This dimensional relationship is allowed by the particular configuration of the tool described and it constitutes an important characteristic for the fixing of elements in inaccessible areas, or in areas where the distance between adjacent fixing elements is small.
As shown in fig. 5, the end surface 50 of contact with the part, presented by the tool 46, has several grooves 51, the number of which is equal to that of the ribs 24 of the fixing element. These grooves easily fit onto the associated ribs, partly due to the cooperation of the inclined cam surfaces 28 of the ribs with the grooves.
Although the grooves 51 can take several forms, it is preferable that they each have a main abutment surface 52, oriented approximately perpendicularly and intended to cooperate with the main drive surface 26, also arranged perpendicularly and presented by the fixing element. The height of the main abutment surface 52 may preferably be at least equal to that of the corresponding surface 26, so that the end surface 50 bears against the upper surface 20 of the flange. The coming into contact of the remaining part of the surface 50 with the upper surface 20 of the flange ensures alignment and stabilization of the fixing element during its installation.
It should also be noted that the alignment and stabilization are ensured in part by the telescopic fitting of the upper rod 30 of the bolt in the bore 54 which is dimensioned, in length and in diameter, so as to receive the bolt without blocking of the latter.
Fig. 4 shows a second important function of the ribs 24 of the fixing element. After the bolt 10 has been properly applied to the upper surface 36 of the boss 34, the secondary plate 40 is positioned, preferably by means of a clearance hole, on the portion 30 of the bolt. This plate 40 is then clamped against the upper surface 20 of the flange, as shown in FIG. 4. This tightening is obtained by means of a nut 44 whose internal thread is generally in the same direction as that of the thread 14 of the first rod of the bolt, screwed into the boss 34. It should be noted that, although the preferred embodiment has a single thread 32 made on the second rod 30, it is possible that the part 30 of the bolt is smooth and that the nut 44 is of a type forming a thread.
In all cases, the problems solved by the invention are the same, namely the fixing of the bolt 10 in order to prevent any rotation of the latter in the opposite direction when the nut 44 is subjected to a torque intended to overcome the blocking produced between this nut and the element 40. It should be noted that, when the nut 44 is locked tightly against the plate 40, the sharp edge of the rib 24 penetrates into zones 42 of the lower surface of the plate. Due to the perpendicular orientation of the surface 26, the torque applied to the bolt during attempts to dismount the nut opposes resistance due to the blocking of the ribs 24 in the plate 40.
Figs. 6 to 10 show another embodiment of the invention, designed to minimize the wear of an additional installation tool. The fixing element 10b shown in these figures comprises an upper rod 30b, a lower rod 12b and an intermediate flange 18b. Projections 24b have a main surface 26b for applying torque and a secondary cam surface 28b.
A flat surface 25 intersects the main surface 26b, along a radial line 35, and the upper part 39 of the secondary surface 28b, along a line 33 extending approximately tangentially from the rod 30b. The junction of the secondary surface 28b with the planar surface 25 therefore forms an acute angle with the line of intersection of the surfaces 25 and 26b.
The association of the flat surface 25 and the secondary surface 28b intersecting the surface 25a as shown tends to significantly reduce the wear of a tool such as the tool 46. As shown in FIG. 10, the front edge 53 of a recess 51 of a tool as shown in FIG. 5 is substantially aligned with the junction line 33, which causes a determined and gradual descent of the end surface 50 on the upper surface 20b of the flange. The position in which the front edge is shown at 53 'in FIG. 10 indicates that the continued rotation of the tool 50 clockwise still allows the edge 53 ′ to be aligned and in contact with the cam surface 39.
This smooth contact, due to the descent determined on the surface due to the small acute angle formed between the surface 39 and the plane of the upper surface 20b and the planar surface 25, reduces the wear of all the contact edges of the tool.
As shown in fig. 11, the surface 39 is inclined downward and outward, that is to say towards the peripheral edge of the flange.
Such a design improves the controlled and smooth descent of the tool. Tool wear, such as edge dullness, etc., is detrimental to proper tool operation due to the low profile flange which is desirable to use. A positive and safe abutment contact between the surface 26b and the torque transmission surface 52 of the tool would risk damaging this alignment.
The flat surface eliminates the contact of the very tapered edge with the lower surface of a very thin panel 40, this contact being able to completely penetrate the tapered edge into the panel. However, the edge 35 at right angles and the limited areas of the surface 25 adjacent to the outer peripheral edge of the flange 18b still allow partial embedding and blocking shown overall in FIG. 4.
The secondary surface 26b may consist of two intersecting cam surfaces forming different acute angles with the upper surface 20b. A cam surface 37 can be produced so as to cut the surface 39, the latter cutting the planar surface 25 along the line 33 and the lower surface 37 cutting the upper surface 20b of the flange. The surface 37 forms a greater acute angle with the surface 20b than the surface 39, which allows a progressive descent of the tool. The surface 37 tends to reinforce the projections and to improve the efficiency of their manufacture.