FR3058485A3 - Insert, dispositif de fixation comprenant un tel insert, et procedes de fabrication d'un tel dispositif - Google Patents

Abstract

Insert destiné à être monté sur un support thermoplastique (2), comprenant un corps (4) s'étendant le long d'un axe longitudinal (A) de l'insert, le corps (4) comportant un tronçon (T) au niveau duquel au moins une rainure longitudinale (9) est formée sur une partie externe (10) du tronçon (T) et s'étend le long de l'axe longitudinal (A), et au moins une rainure hélicoïdale (12) est formée sur la partie externe (10) du tronçon (T).

Description

Insert, dispositif de fixation comprenant un tel insert, et procédés de fabrication d’un tel dispositif

Domaine technique de l'invention L’invention concerne les moyens de fixation comprenant des inserts, et plus particulièrement des inserts destinés à être montés sur des supports thermoplastiques. État de la technique

Actuellement, un insert destiné à être monté sur un support thermoplastique, peut être un écrou, un rivet, une vis ou un goujon, ou une forme quelconque suivant sa fonction. Les supports thermoplastiques sont généralement réalisés à partir d’un plastique déformable sous l’action de la chaleur. Les supports peuvent également être réalisés à partir d’une résine. La résine peut être un matériau fluide durcissable réalisé à partir de polyester ou d’époxyde. On monte les inserts sur les supports thermoplastiques lors d’un moulage par injection du support ou après la fabrication du support. De tels inserts doivent être adaptés pour résister à des forces de traction et de pression pour garantir une bonne tenue de la liaison mécanique entre le support thermoplastique sur lequel ils sont montés et une autre pièce que l’on souhaite fixer au support.

Actuellement, il existe des inserts ayant un corps dont la partie externe est moletée, c’est-à-dire une partie sur laquelle on réalise, par roulage, une empreinte par déformation de la matière par la pénétration en plusieurs passages d’une ou plusieurs molettes sur la partie externe. Le moletage permet de créer des rainures longitudinales s’étendant le long d’un axe longitudinal de l’insert et des rainures horizontales perpendiculaires aux rainures longitudinales, ou encore des rainures inclinées par rapport à l’axe longitudinal, dites « en chevron ». Mais ces inserts ne garantissent pas une tenue mécanique suffisante avec le support après assemblage d’une autre pièce sur l’insert.

Objet de l'invention

Un objet de l’invention consiste à pallier ces inconvénients, et plus particulièrement à fournir des moyens pour garantir une tenue mécanique suffisante d’un insert monté sur un support thermoplastique.

Selon un aspect de l’invention, il est proposé un insert destiné à être monté sur un support thermoplastique, comprenant un corps s’étendant le long d’un axe longitudinal de l’insert, le corps comportant un tronçon au niveau duquel au moins une rainure longitudinale est formée sur une partie externe du tronçon et s’étend le long de l’axe longitudinal.

En outre, au moins une rainure hélicoïdale est formée sur la partie externe du tronçon.

Ainsi, on fournit un insert qui améliore la pénétration du matériau du support thermoplastique autour de l’insert afin de garantir une meilleure tenue mécanique avec le support. Plus particulièrement, une rainure hélicoïdale augmente la résistance à l’arrachement de l’insert car elle confère un glissement en rotation de l’insert orientée vers l’intérieur du support et limite les cisaillements suivant l’axe longitudinal de l’insert.

Le corps peut être métallique.

Ladite rainure hélicoïdale peut avoir une pente comprise entre 3° et 11°.

Le corps peut être creux et comporter un filetage interne d’un sens de pas identique à celui de ladite rainure hélicoïdale.

Ainsi, une rainure hélicoïdale facilite le serrage d’une vis dans l’insert et la fixation de la vis au support car elle permet à l’insert de s’enfoncer davantage au sein du support lors du vissage de la vis.

Plusieurs rainures hélicoïdales peuvent également être formées sur la partie externe du tronçon.

On augmente ainsi la résistance à l’arrachement de l’insert.

Selon un autre aspect de l’invention, il est proposé un dispositif de fixation, comprenant un support thermoplastique et un insert tel que défini ci-avant monté sur le support thermoplastique.

Selon encore un autre aspect, il est proposé un procédé de fabrication d’un dispositif de fixation tel que défini ci-avant, comprenant les étapes suivantes : - fournir un insert tel que défini ci-avant ; - fournir un support thermoplastique ; - placer l’insert au contact du support thermoplastique ; et - chauffer le support thermoplastique pour le ramollir et pour inclure l’insert dans le support thermoplastique ramolli.

Selon un autre mode de mise en œuvre, il est proposé un procédé de fabrication d’un dispositif de fixation tel que défini ci-avant, comprenant les étapes suivantes : - fournir un insert tel que défini ci-avant ; - placer l’insert au sein d’un moule ; et - injecter un matériau thermoplastique au sein du moule et autour du corps de l’insert.

Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation et de mise en œuvre de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1, illustre schématiquement une vue de côté en perspective d’un mode de réalisation d’un insert selon l’invention ; - la figure 2, illustre schématiquement une vue du dessous en perspective de l’insert illustré à la figure 1 ; - la figure 3, illustre schématiquement une vue en coupe d’un dispositif selon l’invention ; - la figure 4, illustre schématiquement une vue de côté en perspective d’un autre mode de réalisation d’un insert ; - la figure 5, illustre de façon schématique une vue de côté en perspective agrandie de l’insert illustré à la figure 1 ; et - les figures 6 et 7, illustrent schématiquement les principales étapes de deux procédés de fabrication d’un dispositif.

Description détaillée

Sur les figures 1 à 3, on a représenté un mode de réalisation d’un insert 1 destiné à être monté sur un support thermoplastique 2. Sur la figure 3, on a représenté un dispositif de fixation 3 comprenant l’insert 1 monté sur le support thermoplastique 2. L’insert 1 peut être un écrou, comme illustré sur les figures 1 à 3 et 6 et 7, ou une vis comme illustré sur la figure 4, ou encore une tige pleine ou creuse. Un écrou est une pièce creuse taraudée, c’est-à-dire qui comporte un filetage interne, destinée à être fixée à une autre pièce filetée. Une vis ou un goujon est une pièce pleine filetée, c’est-à-dire qui comporte un filetage externe. Préférentiellement, l’insert 1 est en métal, par exemple en acier. L’insert 1 comprend un corps 4, tel un fût, s’étendant le long d’un axe longitudinal A de l’insert 1. L’insert 1 peut comporter une tête d’appui 5 située à une extrémité du corps 4. La tête d’appui 5 comporte une première surface 6 orientée selon la direction de l’axe longitudinal A, c’est-à-dire située en regard du corps 4 de l’insert 1. La première surface 6 est destinée à être au contact d’une surface 7 du support 2 pour permettre à l’insert 1 de prendre appui contre le support 2. La tête d’appui 5 comporte également une deuxième surface 8 opposée à la première 6 et orientée selon une direction opposée à celle de l’axe longitudinal A. Le corps 4 a de préférence une forme cylindrique. On entend ici par cylindre, un solide limité par une surface cylindrique engendrée par une droite, notée génératrice, parcourant une courbe plane fermée, notée directrice, et deux plans coupant les génératrices. Le corps 4 peut également avoir une forme conique. Le corps 4 peut être plein ou creux muni d’un trou traversant ou borgne.

Le corps 4 de l’insert 1 comporte un tronçon T au niveau duquel au moins une rainure longitudinale 9 est formée sur une partie externe 10 du tronçon T. On entend par partie externe 10, la surface extérieure du corps 4. Lorsque le corps 4 est creux, il comporte également une surface intérieure 11. Le tronçon T s’étend en partie le long du corps 4. Par exemple, le tronçon T peut s’étendre en entier le long du corps 4, et dans ce cas le corps 4 comporte uniquement le tronçon T. Par ailleurs, plusieurs rainures longitudinales 9 peuvent être formées sur la partie externe du tronçon T. De préférence, les rainures longitudinales 9 sont parallèles entre elles. En particulier, les rainures longitudinales 9 s’étendent intégralement le long du tronçon T, comme illustré sur la figure 1, c’est-à-dire que les rainures longitudinales 9 s’étendent entre les deux extrémités du tronçon T. En outre, les rainures longitudinales 9 peuvent être parallèles à l’axe longitudinal A, en d’autres termes elles peuvent s’étendre le long de l’axe longitudinal A.

Plus particulièrement, et comme illustré sur la figure 5, une rainure hélicoïdale 12 est formée sur la partie externe 10 du tronçon T. La rainure hélicoïdale 12 a une forme d’hélice. En d’autres termes, la forme de la rainure hélicoïdale 12 correspond à une courbe dont la tangente G fait un angle constant B avec une direction fixe F. L’angle constant B correspond à la pente de la rainure hélicoïdale 12. La rainure hélicoïdale 12 parcourt le tronçon T, sur toute la hauteur du tronçon T, c’est-à-dire entre les deux extrémités du tronçon T. Sur la figure 5, on a représenté une vue agrandie de l’insert 1 illustré à la figure 1. Préférentiellement, la rainure hélicoïdale 12 a une pente B comprise entre 3° et 11°. Dans l’exemple illustré à la figure 5, la pente B est environ égale à 5,77°. On a également représenté un pas C de la rainure hélicoïdale 12. Le pas C correspond à la distance séparant deux tangentes consécutives G, G’. En outre, la formation des rainures longitudinales 9 et de la rainure hélicoïdale 12, génère des éléments en saillie 13 sur la partie externe 10 du tronçon T. En d’autres termes, les éléments en saillie 13 sont conformés pour délimiter au moins une rainure hélicoïdale 12. Les éléments 13 ont une forme hexaédrique. Le pas C correspond également à la distance séparant deux éléments adjacents 13 situés le long de l’axe longitudinal A. En particulier, les éléments 13 ont une première face supérieure 14 et une deuxième face inférieure 15. L’inclinaison des faces supérieures 14 peut être différente de celle des faces inférieures 15. De préférence, les faces supérieures ont un angle d’inclinaison par rapport à un axe perpendiculaire à l’axe longitudinal A, supérieur à l’angle d’inclinaison des faces inférieures 15.

Par ailleurs, plusieurs rainures hélicoïdales 12 peuvent être formées sur la partie externe 10 du tronçon T. Les rainures hélicoïdales 12 ont alors respectivement des points de départ situés à des positions distinctes sur la partie externe 10 du tronçon T. En d’autres termes, les points de départ sont décalés angulairement par rapport à l’axe longitudinal A. On obtient ainsi un corps 4 dont les rainures hélicoïdales 12 sont entremêlées les unes avec les autres, ce qui augmente la résistance à l’arrachement. L’arrachement consiste a exercer une force sur l’insert 1 selon une direction opposée à celle de l’axe longitudinal A. En variante, les rainures hélicoïdales 12 peuvent avoir des pentes différentes les unes des autres.

De manière générale, l’insert 1 est monté sur le support thermoplastique 2 en chauffant le support 2 pour le ramollir et pour pouvoir inclure l’insert 1 au sein du support 2. On peut également monter l’insert 1 pendant le moulage du support 2 par injection de matière. Dans tous les cas, une matière fondue circule autour du corps 4 de l’insert 1 pendant son montage sur le support 2.

En particulier, les rainures longitudinales 9 et la rainure hélicoïdale 12 sont formées au sein du corps 4 avec une certaine profondeur P. La profondeur P des rainures correspond à la hauteur des éléments 13 en saillie. La profondeur P des rainures 9 et 12 définit un certain volume, noté volume de refoulement, qui permet de recevoir la matière fondue du support thermoplastique 2 lors du montage de l’insert 1 sur le support 2. C’est-à-dire que lors du montage de l’insert 1, un volume de matière fondue se loge entre les éléments 13 en saillie. Ainsi, les rainures 9, 12 évitent un refoulement de matière fondue du support 2 vers la tête d’appui 5. En effet, en l’absence de rainures, un refoulement de matière fondue du support peut refouler vers la tête d’appui 5 et risque d’empêcher le contact de la tête d’appui 5 avec la surface 7 du support 2 et une mauvaise mise en place de l’insert 1, du fait d’une formation d’un bourrelet de matière intempestif sous la tête d’appui 5, c’est-à-dire en regard de la première surface 6 de la tête d’appui 5.

En outre, la rainure hélicoïdale 12 permet à la matière fondue du support 2 de circuler plus facilement autour du corps 4 de l’insert 1. La rainure hélicoïdale 12 permet également une évacuation de l’air hors des rainures longitudinales 9 et diminue les risques d’inclusion d’air emprisonnée autour de l’insert 1. Ces inclusions forment des cavités autour de l’insert 1, donc des éléments hétérogènes au sein du support 2, et des points de faiblesse vis-à-vis des sollicitations mécaniques.

Par ailleurs, la rainure hélicoïdale 12 a un sens de pas, c’est-à-dire que son angle B par rapport à la direction fixe F peut être positif, et dans ce cas on dit que le sens du pas est un pas à droite, ou négatif et on dit que le sens du pas est un pas à gauche. Sur la figure 5, on a représenté une rainure hélicoïdale 12 ayant un sens de pas à droite. L’insert 1 peut comporter un corps 4 creux ayant un filetage interne 16, comme illustré sur la figure 3, c’est-à-dire des filets formés sur la partie interne 11 du corps 4 et disposés en hélice, ayant un sens de pas à droite ou à gauche. Avantageusement, le sens de pas de la rainure hélicoïdale 12 est identique à celui du filetage interne 16.

De manière générale, la pente B de la rainure hélicoïdale 12 augmente la résistance à l’arrachement. En effet, la pente B confère un glissement en rotation de l’insert 1 vers l’intérieur du support 2 et limite les cisaillements suivant l’axe longitudinal A de l’insert 1. La rainure hélicoïdale 12 augmente la tenue mécanique de l’insert 1 au sein du support 2. Plus particulièrement, la rainure hélicoïdale 12 facilite le serrage d’une vis dans l’insert 1 lorsque le sens du pas de la rainure hélicoïdale 12 est identique à celui du sens du pas du filetage interne 16 de l’insert 1. Dans ce cas, lorsqu’après assemblage de l’insert sur le support 2, on visse une vis dans l’insert 1, les faibles rotations transmises à l’insert 1 auront tendance à enfoncer davantage l’insert 1 au sein du support 2, évitant ainsi les risques de cisaillement de la matière refoulée entre les éléments 13 en saillie et dans les rainures longitudinales 9.

Sur la figure 3, on a représenté le support thermoplastique 2 sur lequel est monté l’insert 1 défini ci-avant. La tête d’appui 5 est en saillie de la surface 7 du support 2 qui est en contact avec la tête d’appui 5.

Sur la figure 4, on a représenté un insert 1 du type vis ayant une tige 17 pleine filetée, c’est-à-dire qui comporte un filetage externe 18. La tige 17 s’étend depuis la deuxième surface 8 de la tête d’appui 5 selon la direction opposée à celle de l’axe longitudinal A.

Sur la figure 6, on a représenté un premier mode de mise en œuvre d’un procédé de fabrication du dispositif de fixation 3 défini ci-avant. Dans ce premier mode de mise en œuvre, on inclut l’insert 1 après le moulage du support 2. Le procédé comprend les étapes principales suivantes : - fournir un insert 1 tel que défini ci-avant ; - fournir un support thermoplastique 2 ; - placer l’insert 1 au contact du support thermoplastique 2 ; et - chauffer le support thermoplastique 2 pour le ramollir et pour inclure l’insert 1 au sein du support thermoplastique 2 ramolli.

On peut chauffer le support thermoplastique 2 en chauffant l’insert 1 par contact ou par induction. En chauffant l’insert 1, un transfert de chaleur s’opère sur le support 2 pour le ramollir. On peut chauffer l’insert 1 en utilisant des ultrasons qui créent des micros déplacements de l’insert 1 par rapport au support 2 engendrant ainsi un échauffement du support 2 et son ramollissement pendant la progression de l’insert 1 dans le support 2. Selon ce procédé, la rainure hélicoïdale 12 limite les projections de matière fondue en direction de la tête d’appui 5, lorsque l’insert 1 progresse dans le support 2, selon la direction de l’axe longitudinal A. On empêche ainsi de créer un bourrelet intempestif en saillie de la surface 7 du support 2, et on favorise un positionnement correct de l’insert 1, c’est-à-dire une position dans laquelle la première surface 6 de la tête d’appui 5 est parallèle à la surface 7 du support 2.

Sur la figure 7, on a représenté un deuxième mode de mise en oeuvre d’un procédé de fabrication d’un dispositif de fixation 3. Dans ce deuxième mode de mise en œuvre, on inclut l’insert 1 pendant le moulage du support 2. Le procédé comprend les étapes principales suivantes : - fournir un insert 1 tel que défini ci-avant ; - placer l’insert 1 au sein d’un moule 19 ; et - injecter un matériau thermoplastique au sein du moule 19 et autour du corps 4 de l’insert 1.

Le moule 19 comprend une première partie 20 qui comporte une cavité 21 destinée à recevoir l’insert 1, et une deuxième partie 22 qui couvre la cavité 21 pour former la surface 7 du support 2. Le procédé comprend une étape de positionnement de l’insert 1 dans le moule 19. En particulier, lors de l’étape de positionnement de l’insert 1, on loge le corps 4 au sein de la cavité 21 et on met en appui la tête d’appui 5 contre une paroi interne 23 de la deuxième partie 22 du moule 19. Plus particulièrement, on met la deuxième surface 8 de la tête d’appui 5 contre la paroi interne 23. Puis on injecte un matériau fluide durcissable, tel du plastique, dans la cavité 21 autour du corps 4 de l’insert 1 pour obtenir le dispositif de fixation 3. Selon ce mode de mise en œuvre, la rainure hélicoïdale 12 favorise l’écoulement de matière fondue injectée autour du corps 4 et évite la formation de cavités autour du corps 4 de l’insert 1.

Un tel insert permet d’assembler une pièce sur un support thermoplastique en améliorant l’accroche de l’insert avec le support après assemblage, et est particulièrement adapté pour l’industrie automobile, navale ou aéronautique.

Claims (8)

1. Revendications

   1. Insert destiné à être monté sur un support thermoplastique (2), comprenant un corps (4) s’étendant le long d’un axe longitudinal (A) de l’insert, le corps (4) comportant un tronçon (T) au niveau duquel au moins une rainure longitudinale (9) est formée sur une partie externe (10) du tronçon (T) et s’étend le long de l’axe longitudinal (A), caractérisé en ce qu’au moins une rainure hélicoïdale (12) est formée sur la partie externe (10) du tronçon (T).
2. 2. Insert selon la revendication 1, dont le corps (4) est métallique.
3. 3. Insert selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite rainure hélicoïdale (12) a une pente (B) comprise entre 3° et 11°.
4. 4. Insert selon l’une des revendications 1 à 3, dont le corps (4) est creux et comporte un filetage interne (16) d’un sens de pas identique à celui de ladite rainure hélicoïdale (12).
5. 5. Insert selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel plusieurs rainures hélicoïdales (12) sont formées sur la partie externe (10) du tronçon (T).
6. 6. Dispositif de fixation, comprenant un support thermoplastique (2) et un insert selon l’une des revendications 1 à 5 monté sur le support thermoplastique (2).
7. 7. Procédé de fabrication d’un dispositif de fixation selon la revendication 6, comprenant les étapes suivantes : - fournir un insert selon l’une des revendications 1 à 5; - fournir un support thermoplastique (2) ; - placer l’insert au contact du support thermoplastique (2) ; et - chauffer le support thermoplastique (2) pour le ramollir et pour inclure l’insert dans le support thermoplastique (2) ramolli.
8. 8. Procédé de fabrication d’un dispositif de fixation selon la revendication 6, comprenant les étapes suivantes : - fournir un insert selon l’une des revendications 1 à 5; - placer l’insert au sein d’un moule (19) ; et - injecter un matériau thermoplastique au sein du moule (19) et autour du corps (4) de l’insert.