FR2761425A1 - Threaded fastener for plastics materials - Google Patents
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Abstract
Description
Vis à entretoise imperdable et compressible
L'invention est relative à un dispositif de fixation comprenant une vis à entretoise métallique imperdable, la vis comprenant une tige ayant une première partie lisse située près de la tête d'appui, et une deuxième partie filetée constituant le filetage, lequel traverse axialement un perçage du corps tubulaire de l'entretoise.Captive and compressible spacer screw
The invention relates to a fixing device comprising a captive metal spacer screw, the screw comprising a rod having a first smooth part located near the support head, and a second threaded part constituting the thread, which axially passes through a drilling the tubular body of the spacer.
Un tel dispositif peut être utilisé pour des assemblages de plusieurs pièces avec compression axiale, notamment par serrage type vis-écrou, et particulièrement dans le cas où une des pièces, faite d'un matériau peu résistant, plastique ou caoutchouc, ne supporte pas la compression.Such a device can be used for assemblies of several parts with axial compression, in particular by screw-nut type tightening, and particularly in the case where one of the parts, made of a weak material, plastic or rubber, does not support the compression.
Les entretoises connues servent à protéger la pièce plastique contre la compression. La structure de l'entretoise est creuse ou tubulaire, et l'espace intérieur étant destiné au passage d'une vis pour un assemblage vissé. Lors de l'introduction dans l'épaisseur de la pièce plastique, l'entretoise s'appuie d'un côté contre une autre pièce assemblée, et de l'autre côté contre la tête de la vis, I'écrou ou sa rondelle, de sorte que le serrage provoque la mise en contrainte de l'entretoise, et non de la pièce plastique. Les entretoises sont généralement montées sans jeu dans les pièces plastiques, de manière à ne pas tourner pendant le vissage, pour protéger la pièce plastique de l'action de frottement lié à la vis. Known spacers serve to protect the plastic part against compression. The structure of the spacer is hollow or tubular, and the interior space is intended for the passage of a screw for a screwed assembly. During the introduction into the thickness of the plastic part, the spacer rests on one side against another assembled part, and on the other side against the head of the screw, the nut or its washer, so that the tightening causes stressing of the spacer, and not of the plastic part. The spacers are generally mounted without play in the plastic parts, so as not to rotate during screwing, to protect the plastic part from the friction action linked to the screw.
Les entretoises peuvent être fournies ensemble avec les vis, comme décrites dans les documents WO 95/21335 ou US-A-3 465 803. Elles sont alors rendues inséparables de la vis par une déformation interne de l'entretoise et/ou une déformation externe de la vis, avant l'opération d'assemblage.The spacers can be supplied together with the screws, as described in documents WO 95/21335 or US-A-3 465 803. They are then made inseparable from the screw by an internal deformation of the spacer and / or an external deformation of the screw, before the assembly operation.
L'opérateur réalisant l'assemblage peut alors insérer simultanément la vis et l'entretoise dans la pièce en plastique. Pour l'assemblage final, I'opérateur n'aura pas à prendre la vis dans une boîte, et à l'introduire dans l'entretoise, puisque cette opération est réalisée en amont. L'avantage de cette méthode est de simplifier les chaînes finales d'assemblage qui sont généralement les plus coûteuses. The operator carrying out the assembly can then simultaneously insert the screw and the spacer in the plastic part. For the final assembly, the operator will not have to take the screw in a box, and introduce it into the spacer, since this operation is carried out upstream. The advantage of this method is to simplify the final assembly lines which are generally the most expensive.
Dans le document WO 95/21335, la vis comporte un anneau de blocage coopérant avec un rétreint intérieur de l'entretoise. Cette vis n'est donc pas un composant standard du commerce. Dans le document US-A-3 465 803, la vis spéciale comprend un épaulement sous la tête, et n'est donc pas un standard du commerce. De plus, la mise en forme par la vis du béquet de retenue de l'entretoise dépend de la qualité de réalisation de la vis et notamment de la tolérance de longueur de l'épaulement. Un épaulement plus long accentue le béquet vers l'intérieur. Un épaulement plus court réduit le béquet au risque de ne pas emprisonner la vis.In document WO 95/21335, the screw includes a locking ring cooperating with a constriction inside the spacer. This screw is therefore not a standard commercial component. In document US-A-3,465,803, the special screw includes a shoulder under the head, and is therefore not a commercial standard. In addition, the shaping by the screw of the spacer retaining spigot depends on the quality of production of the screw and in particular on the length tolerance of the shoulder. A longer shoulder accentuates the spoiler inward. A shorter shoulder reduces the spoiler to the risk of not trapping the screw.
Les entretoises connues précitées sont d'autre part rigides. Or la réalisation de pièces plastiques ne débouche pas obligatoirement sur des pièces très précises, à cause en particulier des retraits de la matière plastique lors du refroidissement en sortie de moulage. L'entretoise est alors définie en fonction de la longueur maximale des pièces plastiques, pour assurer la protection des dites pièces dans tous les. cas. Ceci entraîne généralement des entretoises plus longues que les pièces plastiques, et par conséquent un jeu entre les pièces assemblées, préjudiciable notamment sur des véhicules soumis à vibrations.The aforementioned known spacers are also rigid. However, the production of plastic parts does not necessarily lead to very precise parts, in particular because of the shrinkage of the plastic during cooling after molding. The spacer is then defined according to the maximum length of the plastic parts, to ensure the protection of said parts in all. case. This generally results in longer spacers than the plastic parts, and consequently a clearance between the assembled parts, which is detrimental in particular on vehicles subjected to vibrations.
L'objet de l'invention consiste à réaliser un dispositif de fixation à vis et entretoise imperdable facile à réaliser, et utilisant des vis standard du commerce.The object of the invention is to provide a fixing device with a captive screw and spacer which is easy to produce and uses standard commercial screws.
Le dispositif de fixation selon l'invention est caractérisé en ce que la surface externe de l'entretoise est équipée d'une gorge annulaire agencée pour réduire la section transversale de l'entretoise en constituant une zone de déformation compressible par une action de poussée exercée par la tête d'appui sur la face frontale adjacente de l'entretoise, la déformation de ladite gorge provoquant la formation d'un bourrelet de retenue faisant saillie vers l'intérieur du perçage en direction de la première partie lisse de la vis, et présentant une forme annulaire de diamètre inférieur au diamètre extérieur du filetage, mais supérieur à celui de la première partie lisse, rendant la vis imperdable par sertissage, tout en autorisant un débattement axial et rotatif par rapport à l'entretoise. The fixing device according to the invention is characterized in that the external surface of the spacer is equipped with an annular groove arranged to reduce the cross section of the spacer by constituting a zone of compressible deformation by a pushing action exerted by the bearing head on the adjacent front face of the spacer, the deformation of said groove causing the formation of a retaining bead projecting towards the inside of the bore in the direction of the first smooth part of the screw, and having an annular shape with a diameter less than the outside diameter of the thread, but greater than that of the first smooth part, making the screw captive by crimping, while allowing axial and rotary movement relative to the spacer.
Selon une caractéristique de l'invention, la gorge annulaire est conformée selon une section en U possédant un fond arrondi délimité entre deux bords parallèles pouvant se rapprocher l'un de l'autre au cours de l'opération de sertissage. L'effort de flambage de l'entretoise est supérieur à la tension dans l'assemblage final obtenu par le serrage de la vis, et inférieur à la charge d'écrasement de la tête de vis en compression.According to a characteristic of the invention, the annular groove is shaped according to a U-shaped section having a rounded bottom delimited between two parallel edges which can approach each other during the crimping operation. The buckling force of the spacer is greater than the tension in the final assembly obtained by tightening the screw, and less than the crushing load of the screw head in compression.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe du dispositif de fixation avant l'assemblage de l'entretoise à la vis; - la figure 2 montre une vue en coupe du dispositif de fixation à la fin de l'opération de sertissage; - la figure 3 représente le dispositif de fixation assemblé dans l'état de livraison; - la figure 4 montre le frettage de l'entretoise dans une pièce en matériau plastique; - la figure 5 représente une vue en coupe de l'assemblage final de la pièce plastique sur une pièce de base.Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of an embodiment of the invention, given by way of nonlimiting example, and represented in the appended drawings, in which: - Figure 1 is a sectional view of the fixing device before assembling the spacer to the screw; - Figure 2 shows a sectional view of the fixing device at the end of the crimping operation; - Figure 3 shows the fixing device assembled in the delivery state; - Figure 4 shows the hooping of the spacer in a plastic part; - Figure 5 shows a sectional view of the final assembly of the plastic part on a base part.
Sur la figure 1, un dispositif de fixation 10 comporte une vis 12 à entretoise 14 imperdable, utilisé notamment pour l'assemblage à un panneau en matière plastique. La vis 12 comporte une tige partiellement filetée 16, et une tête d'appui 18 à l'extrémité opposée. L'entretoise 14 métallique comprend un perçage 20 cylindrique et débouchant, permettant le passage du filetage de la vis 12. Une gorge 22 annulaire externe réduit la section transversale de l'entretoise 14, en constituant une zone de déformation compressible lors de l'opération de sertissage de l'entretoise 14.In FIG. 1, a fixing device 10 comprises a captive screw 12 with a spacer 14, used in particular for assembly to a plastic panel. The screw 12 has a partially threaded rod 16, and a support head 18 at the opposite end. The metal spacer 14 comprises a cylindrical and through hole 20, allowing the threading of the screw 12 to pass. An external annular groove 22 reduces the cross section of the spacer 14, constituting a zone of compressible deformation during the operation. for crimping the spacer 14.
La gorge 22 est conformée selon une encoche à section en U, possédant un fond arrondi 24 pour éviter les fissures lors du sertissage. La gorge 22 est située à une hauteur prédéterminée le long de l'entretoise 14 de manière à coopérer avec la partie lisse 26 non filetée de la vis 12. Le filetage 16 de la vis 12 s'étend jusqu'à l'extrémité 27 située à l'opposé de la tête 18. Une telle vis 12 à filetage partiel est normalisée, et se trouve facilement dans le commerce. The groove 22 is shaped according to a notch with a U-section, having a rounded bottom 24 to avoid cracks during crimping. The groove 22 is located at a predetermined height along the spacer 14 so as to cooperate with the smooth non-threaded portion 26 of the screw 12. The thread 16 of the screw 12 extends to the end 27 located opposite the head 18. Such a screw 12 with partial thread is standardized, and is easily found on the market.
Sur la figure 2, I'assemblage de l'entretoise 14 à la vis 12 s'effectue par sertissage en une seule opération suite à une action de compression de la tête d'appui 18 sur la face frontale supérieure 28 de l'entretoise 14. La face frontale inférieure 30 de l'entretoise 14 prend appui sur une pièce de support 32 ayant un trou 34 pour laisser passer la partie filetée 16 de la vis 12. La compression est obtenue au moyen d'un outil 36 exerçant une poussée verticale sur la tête d'appui 18, entraînant une déformation de la gorge 22 de l'entretoise 14. Durant cette phase de compression, la matière déformée flue en direction du taraudage 20 de l'entretoise 14 en créant un bourrelet de retenue 38 interne ayant un diamètre inférieur au diamètre extérieur du filetage 16 de la vis 12, mais supérieur à la partie lisse 26. Le bourrelet 38 est agencé le long de la partie lisse 26, de manière à rendre la vis prisonnière de l'entretoise 14 sans bloquer leur mouvement rotatif axial ou rotatif.In FIG. 2, the spacer 14 is assembled with the screw 12 by crimping in a single operation following a compression action of the support head 18 on the upper front face 28 of the spacer 14 The lower front face 30 of the spacer 14 is supported on a support piece 32 having a hole 34 to let pass the threaded part 16 of the screw 12. The compression is obtained by means of a tool 36 exerting a vertical thrust on the support head 18, causing a deformation of the groove 22 of the spacer 14. During this compression phase, the deformed material flows in the direction of the thread 20 of the spacer 14 by creating an internal retaining bead 38 having a diameter less than the outside diameter of the thread 16 of the screw 12, but greater than the smooth part 26. The bead 38 is arranged along the smooth part 26, so as to make the screw trapped in the spacer 14 without blocking their rotary motion ax ial or rotary.
Ce système de sertissage au moyen d'un bourrelet interne présente les avantages suivants: - I'imperdabilité de la vis 12 sur l'entretoise 14 est assurée à 100% - il n'y a aucun risque de déformation du filetage 16 de la vis 12, - la tête d'appui 18 de la vis 12 intervient dans l'opération de sertissage, et évite l'emploi d'un outillage spécifique et onéreux.This crimping system by means of an internal bead has the following advantages: - the impermeability of the screw 12 on the spacer 14 is 100% guaranteed - there is no risk of deformation of the thread 16 of the screw 12, - the support head 18 of the screw 12 is involved in the crimping operation, and avoids the use of specific and expensive tools.
Sur la figure 3, ie dispositif de fixation 10 est montré dans l'état de livraison.In FIG. 3, the fixing device 10 is shown in the delivery state.
La vis 12 et l'entretoise 14 seront livrées préassemblées par compression de la gorge 22, mais les deux bords 40, 42 opposés de la gorge 22 déformée ne sont pas obligatoirement en contact après cette phase. L'entretoise 14 et la vis 12 sont rendues imperdables, mais la vis 12 conserve un débattement axial et rotatif, car le bourrelet 38 interne ne serre pas la vis 12 dans sa partie non filetée 26. The screw 12 and the spacer 14 will be delivered preassembled by compression of the groove 22, but the two opposite edges 40, 42 of the deformed groove 22 are not necessarily in contact after this phase. The spacer 14 and the screw 12 are made captive, but the screw 12 retains an axial and rotary movement, because the internal bead 38 does not tighten the screw 12 in its non-threaded part 26.
Un avantage de ce mode d'imperdabilité est que l'appui de la tête de vis sur l'entretoise n'a pas besoin d'être plat pour assurer une déformation correcte. Il autorise aussi l'usage de vis ayant un rayon de raccordement entre la tête 16 et la partie lisse.An advantage of this mode of captivity is that the support of the screw head on the spacer does not need to be flat to ensure correct deformation. It also allows the use of screws having a radius of connection between the head 16 and the smooth part.
Sur la figure 4, I'entretoise 14 est montée en force dans une pièce plastique 44, par exemple un panneau. Durant cette opération, la longueur axiale de
I'entretoise 14 peut être de nouveau réduite pour s'adapter à l'épaisseur de la pièce plastique 44 suite à une deuxième compression et un deuxième rapprochement des bords 40, 42 de la gorge 22. Après retrait de l'outil 36 et de la pièce de support 32,1'entretoise 14 ne peut plus tourner dans la pièce plastique 44, mais la vis 12 peut toujours tourner dans l'entretoise 14.In FIG. 4, the spacer 14 is forcibly mounted in a plastic part 44, for example a panel. During this operation, the axial length of
The spacer 14 can be further reduced to adapt to the thickness of the plastic part 44 following a second compression and a second approximation of the edges 40, 42 of the groove 22. After removal of the tool 36 and the support part 32, 1 spacer 14 can no longer rotate in the plastic part 44, but the screw 12 can still rotate in the spacer 14.
En référence à la figure 5, représentant l'assemblage final, une deuxième pièce 46 est assemblée sur la pièce plastique 44 à la suite du vissage et serrage de la vis 12 dans un trou fileté 48 de la deuxième pièce 46. Les deux pièces 44, 46 assemblées sont alors jointives avec renforcement de la rigidité mécanique en cas de vibrations ou autres contraintes de déformation.With reference to FIG. 5, representing the final assembly, a second part 46 is assembled on the plastic part 44 following the screwing and tightening of the screw 12 in a threaded hole 48 of the second part 46. The two parts 44 , 46 assemblies are then joined together with reinforcement of the mechanical rigidity in the event of vibrations or other stresses of deformation.
L'entretoise 14 à gorge 22 selon l'invention permet de diminuer les exigences concernant la tolérance de longueur axiale, et autorise une fabrication plus facile par frappe et déformation. L'effort de flambage de l'entretoise 14 est de préférence supérieur à la tension dans l'assemblage final obtenu par le serrage de la vis 12, de manière à éviter la compression de l'entretoise 14 dans l'assemblage final. L'effort de flambage de l'entretoise 14 est obligatoirement inférieur à la charge d'écrasement de la tête de vis 18 en compression. Ces deux critères déterminent la section de la gorge 22 par rapport à la nature de la vis 12 utilisée et du matériau de l'entretoise 14. The spacer 14 with groove 22 according to the invention makes it possible to reduce the requirements concerning the tolerance of axial length, and allows easier manufacture by striking and deformation. The buckling force of the spacer 14 is preferably greater than the tension in the final assembly obtained by tightening the screw 12, so as to avoid compression of the spacer 14 in the final assembly. The buckling force of the spacer 14 is necessarily lower than the crushing load of the screw head 18 in compression. These two criteria determine the section of the groove 22 relative to the nature of the screw 12 used and of the material of the spacer 14.
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