FR2723769A1 - Welded stud-bolt, for use e.g. in motor vehicle assembly - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un goujon à souder qui comporte une partie cylindrique. qui se raccorde à une tige filetée de plus petit diamètre en formant un épaulement. et qui est pourvu d'un écrou borgne qui peut être posé sur la tige filetée jusqu'à venir reposer sur l'épaulement, un tel goujon à souder étant en particulier destiné à être utilisé en tant que contact servant à introduire un courant électrique dans une structure (goujon de mise à la masse dans les véhicules à moteur et analogues). Diverses formes structurelles sont connues à cet effet pour des écrous borgnes en matière plastique par EP 0243 078 B1, mais ces pièces. conçues uniquement comme capuchons protecteurs. ne servent que de protection pendant l'opération de peinture. The invention relates to a weld stud which has a cylindrical part. which is connected to a threaded rod of smaller diameter by forming a shoulder. and which is provided with a cap nut which can be placed on the threaded rod until it comes to rest on the shoulder, such a weld stud being in particular intended to be used as a contact for introducing an electric current into a structure (earthing stud in motor vehicles and the like). Various structural forms are known for this purpose for blind nuts made of plastic material by EP 0243 078 B1, but these parts. designed only as protective caps. only serve as protection during the painting operation.
puis sont jetées comme pièces de rebut, ce qui doit être évité à l'avenir. C'est pourquoi on souhaite utiliser des écrous, qui peuvent être utilisés ensuite pour fixer des cables. directement comme capuchons protecteurs pendant l'opération de peinture.then discarded as scrap, which should be avoided in the future. This is why we want to use nuts, which can then be used to fix cables. directly as protective caps during the painting operation.
afin d'éviter une contamination des faces de contact se présentant ensuite.in order to avoid contamination of the contact faces which then arise.
Par le Document de Jubilé de Tucker GmbH de 1994, on connaît un agencement de goujon soudé qui comporte, dans la zone de la tige du goujon à souder, un filetage convenant pour la fixation ultérieure d'un élément et servant à la pose de l'écrou borgne qui peut être amené à reposer par sa face plane sur une face plane d'épaulement située à l'extrémité du filetage, lorsqu'on le visse sur le goujon à souder. l'écrou borgne s'appliquant plus ou moins fortement sur l'épaulement en fonction de la force avec laquelle cet écrou borgne est vissé. From the Jubilee Document of Tucker GmbH of 1994, a welded stud arrangement is known which comprises, in the region of the stud stud to be welded, a thread suitable for the subsequent fixing of an element and serving for the installation of the 'cap nut which can be brought to rest by its flat face on a flat shoulder face located at the end of the thread, when screwed on the stud to be welded. the cap nut being applied more or less strongly on the shoulder depending on the force with which this cap nut is screwed.
Un goujon à souder équipé de cette manière peut être soudé sur des éléments quelconques. des pinces à souder connues étant utilisées pour le soudage du goujon. A weld stud equipped in this way can be welded to any element. known welding tongs being used for welding the stud.
ces pinces à souder saisissant le goujon, au moyen de mâchoires de serrage. dans la zone située entre l'épaulement et la face d'extrémité à souder. de sorte que. d'une part, le goujon à souder équipé de l'écrou borgne peut être maintenu d'une manière sûre et que. d'autre part. le contact nécessaire avec le goujon à souder est garanti.these welding tongs gripping the stud, by means of clamping jaws. in the area between the shoulder and the end face to be welded. so that. on the one hand, the weld stud equipped with the cap nut can be held securely and only. on the other hand. the necessary contact with the stud to be welded is guaranteed.
Afin d'éviter une obstruction des mâchoires des pinces de soudage au cours de leur opération de serrage. la partie du goujon soudé qui est située en avant de l'épaulement a le même diamètre extérieur que l'écrou borgne. In order to avoid clogging of the jaws of the welding tongs during their clamping operation. the part of the welded stud which is located in front of the shoulder has the same outside diameter as the cap nut.
Des goujons à souder équipés de cette manière sont disponibles dans le commerce et ils sont aussi soudés sous cette forme afin de garantir que. par exemple au cours d'une opération normale de peinture servant à revêtir d'une couche de peinture 1 'élé- ment correspondant. par exemple une carrosserie de véhicule automobile, la peinture ne puisse pas atteindre la partie filetée du goujon à souder, de sorte qu'on dévisse l'écrou borgne lorsqu'un élément doit être vissé sur le goujon à souder au cours du travail d'assemblage. un filetage propre, dépourvu de peinture. étant ainsi rendu disponible sur l'élément. Welding studs fitted in this way are commercially available and they are also welded in this form to ensure that. for example during a normal painting operation used to coat the corresponding element with a paint layer. for example a motor vehicle body, the paint cannot reach the threaded part of the stud to be welded, so that the blind nut is unscrewed when an element must be screwed on the stud to be welded during the work of assembly. clean thread, free of paint. thus being made available on the element.
Il a toutefois été constaté qu'en raison des dimensions du goujon à souder, ce goujon ne peut pas toujours être saisi d'une manière sûre et fiable. de sorte que le goujon à souder n'a pas nécessairement été soudé suivant son orientation préfixée. However, it has been found that due to the dimensions of the stud to be welded, this stud cannot always be gripped in a safe and reliable manner. so that the stud to be welded was not necessarily welded in its prefixed orientation.
Cela peut rendre nécessaire un usinage ultérieur du joint soudé. par exemple en raison de la connexion électrique convenable à la masse qui est requise.This may necessitate subsequent machining of the welded joint. for example due to the proper electrical connection to ground which is required.
Sur la base de ce qui précède, le but de l'invention est de perfectionner le goujon à souder. pourvu d'un écrou borgne. d'une manière telle que ce goujon soudé pourvu de l'écrou borgne puisse être saisi d'une manière fiable par des pinces de soudage de goujons et puisse être soudé d'une manière précise sur une structure. En particulier. une connexion conductrice de l'électricité vis-à-vis de la structure qui soit durable doit être produite. Dans le cas de véhicules à moteur. de telles connexions sont souvent des connexions de sécurité entre une batterie et la carrosserie. On the basis of the above, the object of the invention is to improve the stud to be welded. fitted with a cap nut. in such a way that this welded stud provided with the cap nut can be grasped reliably by stud welding pliers and can be welded in a precise manner to a structure. In particular. an electrically conductive connection to the structure which is durable must be produced. In the case of motor vehicles. such connections are often safety connections between a battery and the body.
de sorte que des conditions spéciales de qualité doivent être prises en considération.so special quality conditions must be taken into account.
Conformément à l'invention, ce but est atteint par un ensemble unitaire comprenant un goujon à souder métallique. comportant une partie de venue en prise d'outil à laquelle se raccorde une tige filetée de plus petit diamètre de façon à former un épaulement. et un écrou borgne métallique qui est fixé sur la tige filetée jusqu'à venir reposer sur l'épaulement et qui comporte une partie de venue en prise d'outil, l'écrou borgne étant pourvu. sur sa face d'extrémité éloignée de l'orifice fileté. According to the invention, this object is achieved by a unitary assembly comprising a metal weld stud. comprising a part which comes into contact with a tool to which a threaded rod of smaller diameter is connected so as to form a shoulder. and a metal cap nut which is fixed on the threaded rod until it comes to rest on the shoulder and which comprises a part which comes into contact with the tool, the cap nut being provided. on its end face remote from the threaded orifice.
d'une partie en saillie de même axe et s'étendant d'une manière pratiquement conique et. à l'endroit de la partie d'extrémité éloignée de la partie en saillie. d'une collerette périphérique de même axe servant à l'introduction du courant de soudage.of a projecting part of the same axis and extending in a practically conical manner and. at the end part remote from the protruding part. a peripheral flange of the same axis used for the introduction of the welding current.
Suivant une réalisation particulière, la base de la partie en saillie peut avoir une configuration coincidant avec celle de la face d'extrémité de l'écrou borgne. According to a particular embodiment, the base of the projecting part can have a configuration coinciding with that of the end face of the cap nut.
Suivant une autre réalisation particulière. la base de la partie en saillie peut être plus petite que la face d'extrémité de l'écrou borgne. De préférence. la surface extérieure de la partie en saillie est inclinée de 45" environ vis-à-vis de l'axe longitudinal.According to another particular realization. the base of the protruding part may be smaller than the end face of the cap nut. Preferably. the outer surface of the projecting part is inclined by about 45 "with respect to the longitudinal axis.
Le fait qu'à l'endroit de sa face d'extrémité éloignée de l'orifice fileté. The fact that at the location of its end face remote from the threaded orifice.
l'écrou borgne soit agencé avec une partie en saillie de même axe et s'étendant d'une manière pratiquement conique permet un meilleur centrage préalablement à l'opération de soudage. Une collerette prévue de 1 'autre côté permet qu'un courant de soudage soit introduit d'une manière concentrique, par l'intermédiaire de l'écrou borgne. dans le goujon à souder, Par conséquent, ce goujon à souder peut lui-même être réalisé avec une plus faible hauteur et un plus petit diamètre.the cap nut is arranged with a projecting part of the same axis and extending in a practically conical manner allows better centering prior to the welding operation. A flange provided on the other side allows a welding current to be introduced in a concentric manner, by means of the cap nut. in the weld stud, Therefore, this weld stud can itself be made with a lower height and a smaller diameter.
Grâce à la partie en saillie qui s'étend d'une manière conique. l'écrou borgne qui repose sur le goujon à souder permet un guidage fiable de l'ensemble unitaire constitué du goujon à souder et de l'écrou borgne qui est introduit dans des pinces à souder les goujons, Ce guidage est obtenu par le fait que la partie en saillie conique fait l'objet d'un alignement automatique suivant le même axe dans un organe récepteur approprié prévu dans les pinces de soudage de goujons, Il en résulte que le goujon à souder ne peut plus être soudé dans une position incorrecte due à un défaut d'alignement dans les pinces de soudage. L'agencement en forme de cône de la partie en saillie a pour avantage supplémentaire le fait que la résistance de frottement entre le cône et son siège dans les pinces de soudage de goujons est maintenue très faible. Thanks to the projecting part which extends in a conical manner. the cap nut which rests on the stud to be welded allows reliable guidance of the unitary assembly consisting of the stud to be welded and the cap nut which is introduced into pliers to weld the studs. This guidance is obtained by the fact that the conical protruding part is automatically aligned along the same axis in a suitable receiving member provided in the stud welding pliers, It follows that the stud to be welded can no longer be welded in an incorrect position due misalignment in the welding tongs. The cone-shaped arrangement of the projecting part has the additional advantage that the frictional resistance between the cone and its seat in the stud welding pliers is kept very low.
Il est avantageux que la partie en saillie soit agencée avec une symétrie de révolution, étant donné que ce cela rend l'opération de fabrication plus facile et plus simple. It is advantageous that the projecting part is arranged with a symmetry of revolution, since this makes the manufacturing operation easier and simpler.
Suivant une autre idée. il est proposé que la partie en saillie soit agencée avec des parties en retrait. en particulier des entailles. Les parties en retrait ou entailles constituent des repères optiques ou mécaniques. De préférence. on peut déterminer aisément et rapidement les dimensions et la structure de l'ensemble unitaire au moyen de ces parties en retrait ou entailles. Moyennant une adaptation appropriée des pinces de soudage. il est possible d'avoir l'assurance qu'une opération de soudage n'est déclenchée que lorsqu'on a déterminé l'ensemble unitaire correct en comparant le motif des parties en retrait et un motif préfixé. According to another idea. it is proposed that the projecting part be arranged with recessed parts. especially notches. The recessed parts or notches constitute optical or mechanical marks. Preferably. the dimensions and the structure of the unitary assembly can be easily and quickly determined by means of these recessed parts or notches. With appropriate adaptation of the welding tongs. it is possible to have the assurance that a welding operation is triggered only when the correct unit assembly has been determined by comparing the pattern of the recessed parts and a prefixed pattern.
Il est important que l'ensemble unitaire respecte certaines conditions au cours de l'opération de connexion qui suit et au cours de phases ultérieures. C'est ainsi par exemple que la connexion entre le goujon à souder et l'écrou borgne ne doit pas être desserrée d'une manière intempestive, même si ce goujon à souder et cet écrou borgne sont en des matières différentes possédant des coefficients différents de dilatation thermique. par exemple en acier et en acier inoxydable. Des températures pouvant atteindre environ 200 C. auxquelles la connexion doit constamnent demeurer étanche et solide. peuvent se présenter au cours de l'opération de peinture. Par ailleurs. il ne doit pas se présenter de contrainte élevée inadmissible sur la pointe de soudage et la partie l'entourant lors du démontage de l'écrou borgne qui suit pour fixer un câble et c'est ainsi que des couples de desserrage compris entre 2 et 5 N.m. It is important that the unit assembly meets certain conditions during the following connection operation and during subsequent phases. Thus, for example, the connection between the weld stud and the cap nut must not be loosened inadvertently, even if this weld stud and this cap nut are made of different materials having different coefficients from thermal expansion. for example steel and stainless steel. Temperatures up to around 200 C. at which the connection must always remain tight and solid. may appear during the painting operation. Otherwise. there must be no unacceptable high stress on the welding tip and the part surrounding it during the disassembly of the following cap nut to fix a cable and this is how loosening torques between 2 and 5 Nm
de préférence entre 3 et 4 N.m environ, se sont avérés convenir et peuvent être obte nus avec des couples de serrage quelque peu plus faibles au cours de l'assemblage de l'ensemble unitaire.preferably between 3 and 4 N.m, have been found to be suitable and can be obtained bare with somewhat lower tightening torques during the assembly of the unitary assembly.
D'une manière avantageuse. il peut être prévu que les surfaces de l'écrou borgne et/ou du goujon à souder soient pourvues d'un revêtement métallique. de préférence de zinc. au moins dans certaines parties. De préférence. l'écrou borgne est vissé sur la tige filetée avec un couple tel qu'une connexion conductrice de l'électricité existe entre 1 'écrou borgne et le goujon à souder, cette connexion permettant qu'un courant de soudage soit introduit d'une manière fiable. par l'intermédiaire de la collerette. Advantageously. provision may be made for the surfaces of the cap nut and / or the stud to be welded to be provided with a metallic coating. preferably zinc. at least in some parts. Preferably. the cap nut is screwed onto the threaded rod with a torque such that an electrically conductive connection exists between the cap nut and the stud to be welded, this connection allowing a welding current to be introduced in a way reliable. through the collar.
dans le goujon à souder, De préférence aussi, l'écrou borgne est vissé sur la tige filetée d'une manière suffisamment ferme pour empêcher un desserrage automatique pendant l'opération de fixation et pendant l'opération de peinture qui suit. en particulier à des températures élevées pouvant atteindre 200 "C environ, mais de façon à empêcher que des forces inadmissibles soit introduites dans le joint soudé ou la partie l'entourant lors du desserrage volontaire qui suit.in the stud to be welded, preferably also, the cap nut is screwed onto the threaded rod in a sufficiently firm manner to prevent automatic loosening during the fixing operation and during the painting operation which follows. in particular at high temperatures of up to about 200 "C, but in such a way as to prevent unacceptable forces from being introduced into the welded joint or the part surrounding it during the voluntary loosening which follows.
D'autres avantages et particularités vont être décrits en se reportant à deux modes préférés de réalisation auquel l'invention n'est pas limitée. Other advantages and features will be described with reference to two preferred embodiments to which the invention is not limited.
La figure 1 représente un ensemble unitaire dont l'écrou borgne est en coupe. Figure 1 shows a unitary assembly whose cap nut is in section.
la figure 2 représente en vue en plan l'ensemble unitaire de la figure 1 et
la figure 3 est une vue à plus grande échelle d'un écrou borgne comportant une partie en saillie et des parties en retrait,
L'agencement représenté comprend un ensemble unitaire constitué d'un goujon à souder 1 et d'un écrou borgne 2. Le goujon à souder 1 comporte une partie 3 de venue en prise d'outil qui se raccorde à une courte tige 4 formant. avec sa partie en saillie conique 5. une pointe de soudage qui est produite au moyen d'un procédé connu.FIG. 2 represents in plan view the unitary assembly of FIG. 1 and
FIG. 3 is a view on a larger scale of a cap nut comprising a projecting part and recessed parts,
The arrangement shown comprises a unitary assembly consisting of a stud to be welded 1 and a cap nut 2. The stud to be welded 1 comprises a part 3 coming into tool engagement which is connected to a short rod 4 forming. with its conical projecting part 5. a welding tip which is produced by a known method.
Un anneau de support 13 qui est suivi d'une tige filetée 6 se raccorde à la partie 3 de venue en prise d'outil. L'écrou borgne 2 est vissé sur la tige filetée 6. A support ring 13 which is followed by a threaded rod 6 is connected to the part 3 coming into the tool socket. The cap nut 2 is screwed onto the threaded rod 6.
On visse l'écrou borgne 2 sur le goujon à souder 1 d'une manière telle que la face d'extrémité de cet écrou borgne 2 vienne reposer sur l'anneau de support 13. À cet effet. on visse l'écrou borgne sur le goujon à souder avec un couple de serrage défini. Cette façon de procéder a pour avantage que la connexion entre 1 'écrou borgne et le goujon à souder est étanche à la peinture. En outre. le courant de soudage peut être introduit par l'intermédiaire de l'écrou borgne dans le goujon à souder. Pour que l'ensemble unitaire puisse être saisi et qu'un courant de soudage puisse être introduit. l'écrou borgne 2 comporte à sa partie inférieure une collerette périphérique 12 de même axe. The cap nut 2 is screwed onto the weld stud 1 in such a way that the end face of this cap nut 2 comes to rest on the support ring 13. For this purpose. the cap nut is screwed onto the stud to be welded with a defined tightening torque. This procedure has the advantage that the connection between the cap nut and the stud to be welded is waterproof to the paint. In addition. the welding current can be introduced via the cap nut into the stud to be welded. So that the unit can be entered and a welding current can be introduced. the cap nut 2 has at its lower part a peripheral flange 12 of the same axis.
L'écrou borgne 2 présente une partie en saillie 9 sur sa face d'extrémité éloignée de l'orifice fileté 8. Cette partie en saillie a une forme conique et a le même axe que l'écrou. Pendant l'insertion dans des pinces de soudage de goujons. la partie en saillie 9 s'emboîte dans un organe récepteur situé dans les pinces de soudage. de sorte que l'ensemble unitaire constitué du goujon à souder 1 et de 1 'écrou borgne 2 est automatiquement aligné suivant le même axe avec les pinces de soudage de goujons,
La partie en saillie 9 est une partie intégrante de l'écrou borgne 2 et est formée d'une pièce avec cet écrou.The cap nut 2 has a projecting part 9 on its end face remote from the threaded orifice 8. This projecting part has a conical shape and has the same axis as the nut. During insertion into stud welding pliers. the projecting part 9 fits into a receiving member located in the welding tongs. so that the unitary assembly consisting of the stud to be welded 1 and of the cap nut 2 is automatically aligned along the same axis with the stud welding pliers,
The projecting part 9 is an integral part of the cap nut 2 and is formed in one piece with this nut.
La figure 3 représente un écrou borgne dans lequel la partie en saillie est pourvue de deux parties en retrait 7A, 78. Ces parties en retrait 7A. FIG. 3 represents a cap nut in which the projecting part is provided with two recessed parts 7A, 78. These recessed parts 7A.
7B forment des gorges périphériques sur la partie en saillie 9. Ces parties en retrait servent de moyens signalétiques pour l'ensemble unitaire. Elles peuvent servir aussi de moyens de contrôle pour des pinces de soudage. 7B form peripheral grooves on the projecting part 9. These recessed parts serve as signage means for the unitary assembly. They can also serve as control means for welding tongs.
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