La présente invention concerne une vis ainsi qu'un procédé de réalisation d'une telle vis.

L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, aux vis destinées à former les bornes électriques de démarreur.

La borne électrique d'un démarreur comprend typiquement un corps - généralement fileté - et une tête, cette dernière étant destinée à être mise en contact avec une pièce conductrice reliée à la batterie, afin de permettre la mise en route du démarreur.

La plupart des bornes électriques connues sont réalisées intégralement en cuivre ou en alliage cuivreux. En effet, ce matériau est bon conducteur électrique et offre en outre l'avantage de ne pas subir de détérioration importante du fait de l'arc électrique produit lors du contact entre la tête de la borne et la pièce conductrice. Toutefois, le cuivre (ou alliage cuivreux) est un matériau très onéreux.

Afin d'abaisser le coût de telles bornes, il a été envisagé d'utiliser d'autres matériaux conducteurs, mais il s'avère que les bornes obtenues ne donnent pas entière satisfaction, notamment en termes de résistance mécanique et/ou de durée de vie.

Le document GB 1 284 954 propose une vis comprenant une partie principale en acier, dans laquelle est réalisée une réservation recevant un insert pouvant par exemple être en cuivre. L'objectif est d'obtenir une vis de coût réduit, mais qui remplisse les fonctions électriques requises.

Cependant, la vis décrite dans ce document n'est pas pleinement satisfaisante pour les raisons suivantes.

Tout d'abord, la réservation présente une face de fond formant un cône en saillie vers l'ouverture de la réservation. Du fait de cette géométrie, il n'est pas possible d'obtenir un remplissage parfait de la réservation par pression sur l'insert, la zone annulaire située autour de la base du cône ne pouvant être convenablement comblée. Cela est en outre accentué par le fait que la face inférieure de l'insert présente un creux en forme de cône complémentaire.

Or, il est fondamental d'obtenir une liaison intime entre l'insert et la partie principale. En effet, si tel n'est pas le cas, d'une part la tenue mécanique de l'insert dans la réservation n'est pas assurée et il existe donc un risque important de détachement de l'insert et, d'autre part, en fonctionnement, des arcs électriques peuvent se produire dans l'espace non comblé, ce qui n'est évidemment pas souhaitable.

Par ailleurs, l'insert étant constitué uniquement d'une partie sensiblement cylindrique, on ne peut qu'imparfaitement obtenir à la fois les deux résultats suivants : un remplissage total de la réservation et la formation d'une partie supérieure en forme de disque étalé s'encastrant sur la tête de la vis, à l'extérieur de la réservation.

Enfin, la faible profondeur de la réservation ne conduit pas à un très bon maintien de l'insert et accentue donc les risques d'arrachement intempestif de cet insert hors de la réservation.

La présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus.

A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention concerne une vis selon la revendication 1.

Ainsi, d'une part, la partie de la tête destinée à venir en contact avec la pièce conductrice, à savoir la face de l'insert faisant saillie au-delà de la face transversale de la partie principale, est réalisée en cuivre ou alliage cuivreux et conserve donc les excellentes propriétés de ce matériau (en particulier, les excellentes propriétés des bornes de démarreur connues). L'alliage cuivreux comprend généralement plus de 95 % de cuivre. Il peut par exemple contenir du tellure. D'autre part, le reste de la vis, à savoir le corps et la partie non directement électriquement utile de la tête, est réalisé en un matériau autre que le cuivre. Il est donc possible de choisir un matériau qui, tout en possédant des caractéristiques mécaniques et électriques appropriées à son utilisation dans une borne de démarreur, notamment, est d'un coût moindre. En particulier, on peut utiliser un métal, par exemple un acier. Dans ce cas, on peut également réaliser facilement un filetage qui aura une bien meilleure tenue mécanique qu'un filetage réalisé dans un corps en cuivre.

Par ailleurs, une caractéristique importante de l'invention est la forme en contre dépouille de la réservation ménagée dans la partie principale et la pénétration de l'insert dans tout l'espace de cette réservation, y compris la zone en contre dépouille, du fait de la ductilité du cuivre (ou de l'alliage cuivreux). L'insert se trouve donc serti dans la réservation de la partie principale.

On obtient ainsi plusieurs avantages. D'une part, cela permet d'assurer une très bonne solidarisation entre l'insert et la partie principale de la vis. En effet, dans le cas de l'application à une borne électrique de démarreur, lors du passage de courant entre la pièce conductrice et la tête de la borne, il peut se produire des microsoudures tendant à associer ces deux pièces entre elles. Grâce à la caractéristique précitée, on évite que, lorsque la pièce conductrice est éloignée de la tête de la borne, elle n'emporte avec elle l'insert. D'autre part, cela améliore considérablement l'étanchéité de la vis.

Le fait que la réservation possède une face de fond présentant une forme convexe permet de favoriser le fluage du cuivre ou de l'alliage cuivreux constituant l'insert. En effet, la solidarisation de l'insert à la partie principale se fait généralement par une frappe à froid. Dans ces conditions, le cuivre - ou l'alliage cuivreux - ne présente pas une très grande capacité de déformation, et il est donc très avantageux, pour obtenir un remplissage complet de la réservation, d'avoir recours à une géométrie particulière favorisant le fluage du matériau constitutif de l'insert.

Par « face de fond de forme convexe », on entend que la réservation présente, en coupe, un contour convexe, c'est-à-dire que le fond de la réservation est en creux et non en saillie. Grâce à cette géométrie, et au cours de l'assemblage de l'insert et de la partie principale, l'insert se déforme tout d'abord vers le fond de la réservation puis, une fois en contact contre ce fond, l'insert se déforme radialement jusqu'à la paroi latérale en contre dépouille pour venir combler toute la réservation. On obtient ainsi un mariage parfait entre l'insert et la réservation, ce qui permet, en plus d'une excellente tenue mécanique, d'empêcher la formation d'arcs électriques.

La face de fond de la réservation peut présenter une forme tronconique convexe.

Selon une réalisation possible, la partie principale comprend une gorge sensiblement annulaire ménagée dans la face transversale, autour de la réservation et coaxialement à celle-ci. La gorge peut présenter en section une forme en pointe depuis la face transversale en direction du fond de la gorge.

Avantageusement, l'insert peut comporter une pastille réalisée d'une pièce avec le tenon, la pastille étant sensiblement en forme de disque, de même axe que le tenon et de plus grand diamètre que celui-ci, l'insert étant solidarisé à la partie principale de sorte que la pastille épouse la face transversale. Dans le cas où la face transversale présente une gorge, cette gorge est comblée par la matière constitutive de la pastille. Ceci permet d'améliorer encore la solidarisation entre l'insert et la partie principale de la vis, notamment en apportant une tenue radiale.

Par ailleurs, la face transversale libre de l'insert - et notamment de la pastille lorsqu'elle est présente - peut comporter des stries.

La face d'extrémité de l'insert destinée à venir en contact avec la face de fond de la réservation est, selon une réalisation avantageuse, sensiblement plane ou en saillie (c'est-à-dire bombée ou en pointe, de préférence avec une forme adaptée à la forme du fond de la réservation, par exemple tronconique convexe). Ceci permet de favoriser le fluage du cuivre ou de l'alliage cuivreux à la fois axialement et radialement.

De plus, la lèvre en saillie favorise la retenue de l'insert dans la réservation.

Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé de réalisation d'une vis comportant un corps et une tête, le procédé étant conforme à la revendication 8.

La partie principale de la vis est par exemple façonnée à partir du lopin par formage à froid, notamment lorsque cette partie principale est réalisée en acier.

Il est à noter que la réservation pourrait également présenter initialement une forme non parfaitement cylindrique mais légèrement conique (légère dépouille).

Selon un mode de réalisation, l'étape b₃) peut être réalisée en formant dans ladite face transversale une gorge sensiblement annulaire et de même axe que la réservation, autour de celle-ci, de façon à déformer localement la partie principale de la vis entre la gorge et la réservation et à donner ainsi une forme en contre dépouille à la face latérale de la réservation.

La forme en contre dépouille est donc obtenue par un déplacement localisé de matière.

L'introduction du gabarit dans la réservation et la réalisation de la gorge peuvent être effectués au moyen d'un même outil possédant une face transversale de laquelle font saillie d'une part ledit gabarit cylindrique et d'autre part une nervure annulaire de même axe que le gabarit, agencée autour de celui-ci.

La gorge peut présenter en section une forme en pointe depuis la face transversale en direction du fond de la gorge.

On décrit à présent, à titre d'exemple non limitatif, plusieurs modes de réalisation possibles de l'invention, en référence aux figures annexées :

• La figure 1 est une vue en élévation d'un lopin utilisé pour la réalisation d'une vis selon l'invention ;
• Les figures 2 à 4 sont des représentations schématiques partielles en coupe longitudinale des étapes successives de réalisation d'une vis selon un premier mode de réalisation d'une vis qui n'est pas un mode de réalisation de l'invention;
• Les figures 5 à 8 sont des représentations schématiques en coupe longitudinale des étapes successives de déformation de l'insert placé dans la réservation de la partie principale de la vis ;
• Les figures 9 à 10 illustrent deux étapes de réalisation d'une vis selon un deuxième mode de réalisation, correspondant aux étapes représentées sur les figures 2 et 3, ce deuxième mode de réalisation étant un mode de réalisation de l'invention; et
• La figure 11 est une représentation schématique en coupe longitudinale de la vis obtenue par le deuxième mode de réalisation.

Comme illustré sur la figure 8, une vis 1 selon l'invention est constituée d'une partie principale 2 réalisée ici en acier, et d'un insert 3 en cuivre ou alliage cuivreux, solidarisé à la partie principale 2. La vis comporte ainsi un corps 4 globalement cylindrique et fileté, ainsi qu'une tête 5.

On se rapporte aux figures 1 à 4 qui illustrent les étapes du procédé de réalisation de la vis 1, conformément à un premier mode de réalisation d'une vis qui n'est pas un mode de réalisation de l'invention.

Tout d'abord, on réalise la partie principale 2, en partant d'un lopin 6 en acier, représenté sur la figure 1. Le lopin 6 comprend une portion globalement cylindrique 7, qui est déjà ou qui sera ultérieurement filetée pour former le corps 4 de la vis 1, et une portion renflée 8 qui formera en partie la tête 5 de la vis 1.

Par formage à froid du lopin 6, on façonne la portion renflée 8 pour lui donner une forme extérieure correspondant à celle souhaitée pour la tête 5, et pour réaliser une réservation 9. On obtient ainsi la pièce intermédiaire 10 illustrée sur la figure 2, qui correspond à une ébauche de la partie principale 2.

La pièce intermédiaire 10 présente un axe de révolution 11 et une face transversale 12 d'extrémité, sensiblement orthogonale à l'axe, et située à l'opposé de la portion globalement cylindrique 7. La réservation 9 est sensiblement cylindrique et d'axe 11, à l'exception de sa face de fond 13 qui présente une forme convexe, par exemple une forme tronconique convexe correspondant à la forme de l'outil utilisé pour créer cette réservation 9. La réservation 9 présente une ouverture 14 sensiblement circulaire ménagée dans la face transversale 12.

La figure 3 illustre l'étape de façonnage de la pièce intermédiaire 10 conduisant à la formation de la partie principale 2. On utilise un outil 15 qui comporte une face transversale 16 de laquelle font saillie, en direction de la pièce intermédiaire 10, d'une part une pièce formant un gabarit cylindrique 17 et d'autre part une nervure 18 annulaire de même axe que le gabarit 17, agencée autour de celui-ci. La nervure 18 peut présenter une section effilée depuis sa base en direction de son extrémité libre. Le gabarit 17 présente une hauteur plus importante que celle de la nervure 18, et un diamètre prédéfini, légèrement inférieur à celui de la réservation 9 sensiblement cylindrique qui vient d'être formée.

L'outil 16 est placé du côté de la face transversale 12 de la pièce intermédiaire 10, de sorte que l'axe du gabarit 17 soit sensiblement confondu avec l'axe 11, et est déplacé selon l'axe 11, en direction de la pièce intermédiaire 10. Dans un premier temps, le gabarit 17 pénètre dans la réservation 9 alors que la nervure 18 est encore à distance de la face transversale 12. Puis la nervure 18 vient en contact avec la face transversale 12 et, par formage à froid, vient y créer une gorge 19 de section correspondante.

Lors de la formation de la gorge 19, il se produit un déplacement localisé de matière (ici l'acier) entre cette gorge 19 et la réservation 9. Ainsi, comme illustré sur la figure 3, la face latérale 20 de la réservation 9 se déforme pour converger vers l'axe 11 depuis la face de fond 13 en direction de l'ouverture 14. Cette étape du procédé conduit donc à la formation d'une réservation 9 dont la face latérale 20 présente une forme en contre dépouille. Le déplacement localisé de la matière constitutive de la partie principale 2 est limité et contrôlé par le gabarit 17 introduit dans la réservation 9, qui permet de garantir un diamètre calibré de l'ouverture 14 lorsque cette étape du procédé est achevée.

A titre d'exemple, le diamètre de l'ouverture 14 (c'est-à-dire le diamètre de la réservation 9 au niveau de la face transversale 12) est de l'ordre de 5 à 8 mm, notamment 6,2 mm, et l'angle d'inclinaison de la face latérale 20 de la réservation par rapport à l'axe 11 est de l'ordre de 15 à 20°, par exemple voisin de 16°. En outre, la profondeur de la réservation est supérieure à 2 mm, par exemple voisine de 3 mm. Cette valeur relativement importante favorise le bon ancrage de l'insert 3 dans la réservation 9.

La réservation 9 est destinée à recevoir l'insert 3, dont la forme d'origine (avant déformation) est illustrée sur la figure 4. L'insert 3 comprend une pastille 21 sensiblement en forme de disque, de laquelle fait saillie un tenon 22 globalement cylindrique de même axe que la pastille 21 et possédant un diamètre correspondant sensiblement à celui de la réservation 9. Par exemple, le diamètre du tenon 22 peut être voisin du diamètre de l'ouverture 14 de la réservation 9 en contre dépouille.

En outre, la face d'extrémité 27 du tenon 22 opposée à la pastille 21, et destinée à venir en contact avec la face de fond 13 de la réservation 9, est sensiblement plane.

Le tenon 22 de l'insert 3 est placé dans la réservation 9, et vient en appui contre le fond de celle-ci, tandis que la pastille 21 peut reposer sur la face transversale 12 ou être située à distance de cette face (comme illustré sur la figure 4). Puis l'insert 3 est déformé par pression, à froid, au moyen d'un outil approprié 23 (voir figure 4), pour être serti dans la réservation 9. Les phases successives de la déformation de l'insert 3 par l'outil 23, jusqu'à l'obtention de la vis 1, sont représentées sur les figures 5 à 8. La distance entre la face transversale 24 de poussée de l'outil 23 et la face transversale 12 de la partie principale 2 diminue de 0,5 mm entre deux figures successives.

Au cours de cette étape de sertissage, l'insert 3 est progressivement déformé de la façon suivante. Tout d'abord, le tenon 22, comprimé contre la face de fond 13 de la réservation, voit son diamètre augmenter et sa forme générale passer du cylindre à une forme venant épouser la face latérale 20 et la face de fond 13 de la réservation 9, pour combler tout l'espace de cette réservation 9, y compris la zone en contre dépouille. Puis, lorsque la réservation 9 est remplie par l'insert, la pastille 21 voit son épaisseur diminuer et son diamètre augmenter, jusqu'à ce qu'elle recouvre sensiblement totalement la face transversale 12 de la partie principale 2. De plus, la pastille 21 se déforme également pour venir combler et s'incruster dans la gorge 19.

A l'issue du sertissage, comme illustré sur la figure 8, l'insert 3 est parfaitement solidarisé à la partie principale 2, le tenon 22 remplissant la réservation 9 et la pastille 21 épousant la face transversale 12, y compris la gorge 19. La tête 5 de la vis 1 est ainsi formée par l'insert 3 et une partie de la partie principale 2.

Le fait que l'insert 3 ne soit pas constitué d'une unique pièce cylindrique mais d'un tenon 22 et d'une pastille est avantageux. En effet, cela permet que ces deux parties de l'insert 3 puissent subir des déformations différentes et remplir parfaitement leur fonction propre, à savoir : le remplissage total de la réservation pour le tenon 22 et l'écrasement et l'accrochage à la paroi transversale 12 pour la pastille 21.

La face transversale libre 25 de la pastille 21 peut en outre comporter des stries 26, formées par action de l'outil 23 ou d'une autre façon. Dans le cas où la vis 1 constitue une borne électrique de démarreur, notamment, les stries 26 visent à éviter un contact sur une trop grande surface plane avec la pièce conductrice permettant la mise en route du démarreur. Les risques de solidarisation entre ces deux pièces, et donc d'extraction de l'insert 3 hors de la réservation 9 lorsque la pièce conductrice est éloignée de la vis 1.

Un deuxième mode de réalisation est illustré sur les figures 9 à 11. Ce deuxième mode de réalisation est un mode de réalisation de l'invention.

A partir du lopin 6 de la figure 1, on réalise par formage à froid la pièce intermédiaire 10 illustrée sur la figure 9.

Par rapport à la pièce intermédiaire 10 représentée sur la figure 2, la pièce intermédiaire 10 selon ce deuxième mode de réalisation comprend une lèvre 28 annulaire faisant saillie globalement axialement depuis la face transversale 12, sensiblement à la périphérie de l'ouverture 14 de la réservation 9. La hauteur h de cette lèvre 28 est par exemple de l'ordre de 0,5 à 0,6 mm.

Puis, comme illustré sur la figure 10, on façonne la pièce intermédiaire 10 afin d'obtenir la partie principale 2. On utilise un outil 15 qui comporte une face transversale 16 sensiblement plane de laquelle fait saillie, en direction de la pièce intermédiaire 10, un gabarit cylindrique 17 de diamètre prédéfini, légèrement inférieur à celui de la réservation 9 sensiblement cylindrique qui vient d'être formée. Par la pression exercée contre la face transversale 12 (frappe à froid), la lèvre 28 est déformée et rabattue vers l'axe 11 de la partie principale 2.

On obtient ainsi, par déplacement localisé de matière, d'une part la formation de la face latérale 20 en contre dépouille et d'autre part une lèvre 28 dirigée vers l'intérieur, et qui formera un moyen de retenue supplémentaire pour l'insert 3 (voir figure 11). Il est à noter que ce moyen de retenue peut être continu sur toute la périphérie ou localisé.

L'invention permet de garantir sur une durée de vie importante les propriétés électriques et mécaniques requises pour une telle vis.

Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemples mais qu'elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.