Fixation amovible sans attaches

FIGURE 1. Dans cet exemple d'assemblage par encliquetage, le loquet élastique de la pièce à assembler est dévié et s'enclenche derrière le crochet de la base lorsque les pièces glissent ensemble. L'insert peut être libéré avec une pression appliquée sur les côtés.

Les connexions à encliquetage dans les plastiques n'ont plus besoin d'être présentées. L'art de leur conception s'est transformé, au fil des décennies, en une pratique d'ingénierie bien établie. La conception et l'utilisation de tels assemblages en tôlerie n'en sont cependant qu'à leurs balbutiements malgré des avantages évidents tels qu'un montage ou un démontage rapide et la suppression des fixations.

Les assemblages de tôlerie utilisant des crochets ou des fentes et des languettes pour maintenir les pièces ensemble ne sont pas nouveaux. Les crochets ou structures équivalentes restent impliqués dans une connexion par encliquetage, maintenant les pièces ensemble dans tous les degrés de liberté sauf un. Une connexion crochet et loquet est alors intégrée, empêchant le recul, verrouillant ainsi la pièce en place. Une fois conçue, cette méthode a permis le développement d'une famille de solutions de fixation parmi différentes combinaisons de tôles, de tubes à parois minces et de composants fabriqués par d'autres moyens. Voici quelques exemples pour fournir une référence visuelle.

Sur la figure 1, le loquet élastique de la pièce à assembler est dévié et se réenclenche derrière le crochet de la base lorsque les pièces coulissent ensemble. Le désengagement ou les forces directionnelles sur la pièce chargent le verrou en tension, éliminant ainsi tout problème de flambage. Des boutons de doigt facultatifs formés dans les loquets peuvent être pressés pour une libération manuelle.

La figure 2 a un verrou élastique dans la base qui est dévié par un "bord court" dans la pièce lorsqu'il est poussé ensemble. Après avoir glissé dans la position engagée, le loquet se referme derrière le bord, verrouillant la pièce en place.

Sur la figure 3, une connexion à baïonnette déverrouillée standard entre un tube et une feuille a été modifiée et est utilisée pour verrouiller les deux pièces en place. Cela peut être libéré avec un outil personnalisé, également en tôle.

La figure 4 présente quelques connexions à encliquetage. L'élasticité de la bride elle-même peut être utilisée pour former un verrou. Dans cet exemple, un profilé en U sert de plaque de base pour une plaque plate et est lui-même inséré dans une autre plaque de base. L'extension rectangulaire et le trou au bas de la plaque plate insérée servent de poignée d'outil pour permettre l'insertion à l'aide d'un tournevis. La section en U est insérée dans une plaque de base en serrant les brides ensemble.

La figure 5 met en évidence la possibilité d'incorporer des pièces moulées par injection dans une conception à encliquetage. Dans ce cas, des loquets élastiques peuvent être utilisés pour fixer les matériaux dissemblables. Cela peut également être utilisé pour les pièces usinées.

Beaucoup plus de connexions sont possibles que celles illustrées. Ils sont possibles entre toutes les combinaisons de tôle et de tube rond ou rectangulaire à paroi mince.

L'assemblage peut être réalisé par translation coulissante, rotation coulissante, activation manuelle du verrou et insertion droite. Les connexions peuvent être conçues pour être facilement accessibles et détachables à la main, détachables avec des outils, cachées ou inaccessibles (permanentes).

Le démontage peut être découragé dans une connexion comme sur la figure 1, par exemple, en reflétant simplement l'orientation du crochet dans la base, rendant le mouvement de libération du loquet (poussée) relativement inaccessible, car il devrait provenir de l'intérieur de la pièce assemblée.

FIGURE 2. Cet assemblage a un loquet élastique dans la base qui est dévié par un bord court dans la pièce lorsqu'il est poussé ensemble. Après avoir fait coulisser la pièce, l'ensemble est verrouillé en place.

Des loquets élastiques peuvent être intégrés au socle ou à la pièce à assembler. Les crochets sur les loquets élastiques peuvent être laissés ouverts (voir Figure 1) ou être des fentes fermées (voir Figure 4). L'élasticité requise peut être fournie par la flexion du plan de la feuille elle-même ou, avec une conception soignée, le long/à l'intérieur du plan du matériau.

Le jeu nécessaire à un montage aisé peut être réduit ou totalement supprimé. Un engagement correct est souvent signalé par un "clang" satisfaisant.

Dans la plupart des cas, lors de l'incorporation de ces connexions à encliquetage, les temps d'assemblage sont considérablement réduits par rapport à l'utilisation de fixations. Cela est très certainement vrai pour l'engagement par coulissement avec une déviation du verrou conçue dans les pièces. Une pièce de production coulissante basée sur la conception de la figure 1 a permis de réduire le nombre de plis de quatre à deux, d'environ 10 % d'économies de matériau et d'environ 90 % d'économies de temps d'assemblage. Si le verrou ou la bride est activé manuellement avant l'assemblage, comme sur la figure 4, plus de soin et de force sont nécessaires lors de l'assemblage, ce qui entraîne des temps d'assemblage relativement plus lents.

La flexibilité de la découpe au laser permet l'inclusion de détails supplémentaires pour ajouter des fonctionnalités ou faciliter l'assemblage. Certains exemples sont des limiteurs de mouvement pour empêcher la déformation plastique des loquets et des caractéristiques de préhension d'outil où l'assemblage ou le démontage assisté par outil a du sens. Des outils d'aide simples pour libérer les pièces peuvent également être fabriqués à l'aide de tôle (voir la figure 3). Bien que les exemples présentés ici aient tous été découpés au laser, les mêmes principes pourraient être appliqués à des pièces découpées avec d'autres méthodes ou à des emboutis.

L'utilisation par l'auteur de ces types de connexions dans des produits réels a principalement consisté à fixer des composants à un robot de traite des vaches, ce qui a entraîné d'importantes réductions du nombre de fixations utilisées. Aucune connexion à languette et à fente n'a dû être remplacée. (Les connexions à languette et fente sont le parent vivant le plus proche des connexions à encliquetage décrites dans cet article.) Pour une comparaison des conceptions à languette et fente aux connexions à encliquetage, voir la figure 6.

Bien que des tests de prototypes aient été effectués pour garantir le fonctionnement, des tests dynamiques et de stress n'étaient pas nécessaires pour l'application. La plupart des conceptions utilisaient une plaque d'acier inoxydable de 1,5 à 5 mm d'épaisseur. L'analyse par éléments finis n'a été effectuée que dans quelques cas lorsque les verrous déviaient dans le plan du matériau ou dans le cas de certaines connexions tube/tube.

Plus de temps de conception initial est nécessaire pour les ajustements par encliquetage qu'avec les fixations conventionnelles. Les informations 3D peuvent cependant être recyclées, ce qui accélère les travaux ultérieurs. Lorsque des pièces sont conçues ou repensées pour intégrer des emboîtements, elles peuvent souvent être simplifiées davantage pour une réduction de coût encore plus importante.

Outre l'utilisation industrielle évidente de ces connexions, elles sont également utiles pour les produits d'assemblage et de conditionnement à plat orientés vers le consommateur en raison de leur simplicité et de leur actionnement sans outil. Pensez aux applications grand public de type IKEA.

La fixation mécanique facilement démontable de tôles sans attaches est désormais une réalité. Les connexions à encliquetage rendent cela possible. Mais sachez que de nouvelles possibilités s'ouvrent lorsque la déformation plastique est autorisée ou même incluse en tant que fonctionnalité et que la libération n'est pas requise.

Espérons que quelqu'un sera inspiré pour mettre ces types de conceptions sur une base d'ingénierie plus solide au profit de toute l'industrie. Cela pourrait inclure des tests de résistance et dynamiques, ainsi que l'optimisation des dimensions des crochets et des verrous pour diverses épaisseurs de tôle et utilisations. Une certaine normalisation ouvrirait également la voie à l'incorporation dans les bibliothèques CAO/FAO pour un placement cliquable ou par glisser-déposer dans de nouvelles conceptions. (Demandez cela à votre fournisseur d'applications CAO.) De cette façon, ils peuvent prendre leur place dans la boîte à outils de l'ingénieur aux côtés des écrous, boulons, rivets et soudures conventionnels.

Pour plus d'exemples de connexion par encliquetage, consultez la chaîne YouTube ou le site Web de Newton Innovations. Trois modèles sont disponibles en téléchargement gratuit de fichiers STEP dans la boutique en ligne.