Brevet FR2461143A1 — publié le 19810130

La présente invention se rapporte d'une façon générale à des attaches en deux éléments, et elle a trait plus particuliè- rement à des attaches en deux éléments du type à tête affleurante. Des attaches à deux éléments du type à tête affleurante comportent typiquement une cheville pourvue d'une tête de profil tronconique qui est placée à une extrémité d'une queue allongée conçue de manière à passer dans un trou à tête fraisée convena- blement ménagé dans des pièces à assembler. La queue de telles attaches comprend généralement plusieurs rainures de blocage qui dépassent extérieurement des pièces à assembler, un embout séparable prévu à l'extrémité,extérieure de ladite queue compor- tant normalement plusieurs rainures de traction; l'attache com- porte en outre une bague agencée pour être rétreinte avec péné- tration de sa matière dans les rainures de blocage. De telles attaches sont bien connues et sont conçues pour être mises en place à l'aide d'un outil d'installation qui com- prend un ensemble de mâchoires pouvant s'engager dans les rainures de traction de l'embout de queue, ainsi qu'une enclume de rétreint pouvant s'appliquer contre la bague. Quand l'outil est actionné, les mâchoires exercent sur la cheville une force de traction, tandis que l'enclume de rétreint exerce une force de réaction sur la bague. Pendant l'opération de pincement initial ou primaire, les pièces à assembler sont d'abord tirées l'une vers l'autre et la cheville est introduite et complètement logée à l'intérieur du trou préparé. A mesure que ce produit le libre mouvement relatif entre la cheville et la bague la poursuite de l'action de traction par l'outil augmente la charge de tension exercée sur la cheville et engendre ainsi une force de réaction crois- sante sur la bague. A mesure que ces forces augmentent, l'enclume de rétreint intervient de façon à rétreindre la bague dans les rainures extérieures de blocage prévues sur la cheville, en créant ainsi un blocage primaire et en empêchant tout autre mouvement libre relatif entre la cheville et la bague. Ensuite, la poursuite du rétreint de la bague provoque son allongement axial, en obligeant l'autre extrémité de la bague à exercer une force de blocage sur les pièces, ce qui se traduit par une augmentation de la charge de tension exercée sur la cheville. Cette augmentation de la charge exercée sur la cheville du fait de l'allongement de la bague est couramment appelée la "charge de pincement secondaire". En conséquence, pendant l'ins- tallation ou la fixation en place de l'attache, la tête préformée qui est prévue sur la cheville est soumise à une force combinée résultant de l'action de l'outil d'installation et de la charge de pincement secondaire. Un certain nombre de facteurs ont une influence sur la gran- deur réelle de cette force combinée et plusieurs d'entre eux, comme par exemple la dureté de la bague, affectent directement la résistance de l'attache installée. Dans des applications né- cessitant une résistance relativement grande, il est souhaitable d'utiliser une bague aussi dure que possible afin d'augmenter la force de blocage des pièces et, également, d'augmenter la résis- tance à la fatigue et d'améliorer les caractéristiques de résis- tance à la traction. Cependant, quand la dureté de la bague augmente, les forces nécessaires pour l'installation de l'attache augmentent également, ce qui se traduit par une augmentation de la charge exercée sur l'attache et sur la tête préformée. Il en résulte que, lorsque la dureté de la bague augmente, ces forces combinées peuvent dépasser la valeur nominale de la ré- sistance de la tête de cheville, ce qui peut se traduire par une déformation plastique partielle de la tête et par une dé- gradation de résistance du joint résultant. Typiquement, cette dégradation est mise physiquement en évidence par un creux ou ondulation formé dans la surface, autrement relativement plane, de la tête de cheville. De tels défauts se produisent le plus couramment lors de l'utilisation d'attaches du type à cisaille- ment qui comportent une tête relativement petite par rapport au diamètre de la cheville. En conséquence, il apparaît que la dimension de tête constitue un facteur de limitation en ce qui concerne la dureté maximale de la bague pouvant être utilisée avec la cheville et il en résulte une limitation de la résistance à la traction et des forces de blocage de pièce pouvant être obtenues. Il n'est pas possible en pratique, ni commercialement souhaitable, de concevoir des têtes préformées ayant des di- mensions différentes des attaches comportant le même diamètre nominal de queue pour une bague de dureté variable, car chaque dimension de tête nécessiterait alors d'utiliser des outils différents de préparation de trous en vue de donner au trou à tête fraisée les dimensions correctes. L'invention a en conséquence pour but de fournir une attache perfectionnée comportant une partie de tête en saillie ayant une dimension qui est proportionnée, d'une part, à la charge maximale susceptible de se produire à la mise en place de l'attache sous l'effet combiné de la charge exercée par l'outil d'installation et de la charge de pincement secondaire et, d'autre part, à la résistance relative au cisaillement et au diamètre de la cheville, en vue de réduire sensiblement ou d'éliminer la déformation en creux de la tête d'attache pendant sa mise en place et d'obtenir une attache ayant une tête affleurante essentiellement plane après sa fixation en position. En outre, la partie de tête en saillie permet d'obtenir une cheville comportant une tête de résistance au cisaillement supérieure, ce qui donne la possibilité d'utili- ser des bagues de dureté accrue, d'obtenir un système d'assem- blage d'une plus grande -résistance à la traction, tout en four- nissant la possibilité d'employer des outils de préparation de trous de type normalisé. Egalement, du fait que la fréquencedes atta- ches rebutées à la mise en place ait considérablement diminué, on réalise des économies grâce à la diminution des frais de matières et de maind'oeuvre à engager pour l'enlèvement et la réinstallation des attaches rebutées. En outre, la conception de la tête de l'attache selon l'inven- tion permet d'obtenir une indication nette de l'installation cor- recte des attaches. Plus spécifiquement, du fait que les dimen- sions de la partie superficielle en saillie de la tête peuvent être contrôlées de façon à nécessiter une charge prédéterminée pour aplanir cette partie superficielle en saillie, le degré de planéité est proportionnel à cette charge et, également, au degré de la force de blocage à laquelle les pièces sont soumises du fait de la charge de pincement secondaire. En conséquence, une "pla- néité" insuffisante peut fournir une indication d'un blocage inapproprié ou d'une précharge des pièces qui pourrait se traduire par une rupture prématurée à la fatigue, tandis qu'une "planéité" excessive, ou même la formation d'un creux, peuvent indiquer une charge excessive et un endommagement possible des pièces dans la zone entourant le joint d'assemblage, ainsi qu'une diminution de la résistance à la traction du fait d'une dégrada- tion de la tête d'attache. D'autres avantages et caractéristique de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels:- la Fig. 1 est une vue en élévation et en coupe d'une attache en deux éléments du type à tête affleurante agencée conformément à la présente invention, avant sa mise en place; la Fig. 2 est une vue en plan de la surface extérieure de la tête préformée qui est prévue sur l'attache de la Fig. 1; et la Fig. 3 est une vue, semblable à la Fig. 1, montrant l'attache dans une condition d'assemblage final. Sur les dessins, et en particulier sur la Fig. 1, on a repré- senté une attache conforme à la présente invention, désignée dans son ensemble par 10 et comprenant une cheville 12, engagée dans des trous 14, 16, ménagés en alignement dans des pièces 18 et 20, et une bague 22, mise en place sur la cheville en préparation à la fixation finale. La cheville 12 comporte une queue 24, d'un diamètre nominal "d", qui est pourvue à une extrémité d'une tête 26, à son autre extrémité d'un embout séparable 28, plusieurs rainures annulaires de blocage 30 étant disposées entre la tête 26 et l'embout 28, et une rainure 32 formant col de rupture étant disposée entre les rainures de blocage.30 et l'embout 28. La tête préformée 26 comprend une paroi latérale 34 de profil conique, qui est agencée de manière à correspondre avec une extrémité fraisée 36, de forme semblable, du trou 14, l'angle au sommet a de ladite partie conique étant typiquement de l'ordre d'environ 100 . Le bord extérieur de l'extrémité fraisée 36 du trou a un diamètre "A" qui est couramment appelé le "diamètre théorique d'intersection de tête". La surface de la tête 26 qui est dirigée vers l'extérieure est définie par une zone centrale en saillie 38 relativement plane, qui est placée à une distance "H"au-dessus d'un plan défini par la surface extérieure 41 de la pièce 18 et qui a un diamètre "D". Une partie superfi- cielle annulaire biseautée ou légèrement inclinée 40 entoure la partie superficielle en saillie 38 et s'étend entre la péri- phérie de ladite partie 38 et le bord périphérique 42 de la tête 26. Comme indiqué, la tête 26 a une hauteur axiale totale "T", mesurée entre approximativement le point d'intersection de la paroi latérale 34 avec la queue 20 et la partie superficielle en saillie 40, qui est égale à la somme de la dimension "L", mesurée entre le point d'intersection de la paroi latérale 34 et de la queue 20 et la surface 40 de la pièce 18, et de la dimension "H". Comme mentionné précédemment, des attaches du type à fixation en traction sont soumises, pendant l'installation, à une charge de tension qui peut dépasser la valeur nominale de la résistance au cisaillement de la tête du fait de l'action combinée des forces exercées par l'outil de traction et de la charge de pin- cement secondaire, en particulier dans des attaches conçues pour résister au cisaillement, par opposition à celles qui sont conçues pour résister à la tension. Dans de telles attaches qui ont une surface extérieure de tête de profil classique, cette charge de tension peut se traduire par une déformation excessive de la tête. Pour réduire au minimum cette déformation, il a été nécessaire d'utiliser des bagues formées d'un matériau moins résistant que ce qui pourrait autrement être souhaitable pour diminuer la charge de pincement secondaire. Cependant, l'utilisation de bagues moins résistantes diminue la résistance à la tension de l'attache une fois installée. Cependant, la présente invention permet d'utiliser des ba- gues de dureté supérieure en prévoyant une tête comportant une hauteur totale accrue qui sert à diminuer l'effort de cisaille- ment exercée sur la tête, du fait de l'augmentation de la charge de tension en cours de mise en place. En outre, la dimension "H" de la partie superfidielle en saillie 38 est directement propor- tionnnelle à la différence entre la charge d'installation et la résistance maximale désirée pour la tête, de sorte que, lorsque la charge de pincement secondaire augmente pendant la mise en place de l'attache jusqu'au maximum désiré, la tête réagit élastiquement de manière à absorber une fraction de la charge de pincement secondaire et à permettre à la partie superficielle en saillie 38 d'être tirée en direction de la surface 40 pour former une tête essentiellement plane dans l'attache mise en place. Pour tout diamètre de cheville, cette dimension "H" peut être calculée par la formule suivante: H = (c _) (o2) (t 2), o Pp= charge maximale d'installation estimée, PD= résistance maximale désirée de la tête, A = diamètre théorique d'intersection de tête. Pour exploiter intégralement l'avantage de l'augmentation de la longueur axiale de tête et, également, pour faciliter la formation d'une surface extérieure essentiellement plane sur l'attache une fois mise en place, il est préférable que le dia- mètre "D" de la partie superficielle-en saillie soit approxima- tivement égal au diamètre nominal "d" de la cheville. L'augmentation graduelle de la longueur axiale de tête agit de façon à augmenter la résistance totale au cisaillement de la tête et, en outre, à augmenter la charge à laquelle la cheville peut être soumise avant le dépassement de la limite élastique de la matière. Une fois que la charge d'installation due à l'effet combiné de l'action de traction de l'outil et de la charge de pincement secondaire a augmenté jusqu'à une valeur suffisante, la tête de cheville commence à se déformer plastiquement, ce qui se traduit par une traction de la partie superficielle en saillie en direc- tion du plan défini par la surface 41 de la pièce 18. A mesure que la tête 26 se déforme plastiquement, il en résulte cependant une diminution de la charge de pincement secondaire, ce qui se *traduit, à son tour, par une réduction de la charge totale d'ins- tallation exercée sur la tête de cheville jusqu'à un point o cette charge d'installation tombe en dessous de la valeur néces- saire pour provoquer une déformation plastique. Dans une attache classique du type à cisaillement et à tête affleurante, quand la limite élastique de la matière de la tête est dépassée pendant l'application d'une charge maximale d'ins- tallation, la section dans laquelle l'effort de cisaillement est réparti est diminuée du fait de la déformation en creux de la tête. En outre, du fait que la section totale de cisaillement établie est inférieure à ce qu'on obtient dans la structure selon l'invention, la déformation plastique se produit pour une charge inférieure et, en outre, il faut un plus fort degré de déformation pour la réduire à une valeur inférieure, le résultat se traduisant par un creux important et, par conséquent, par une diminution sensible de la résistance au cisaillement de la tête pendant l'application d'une charge maximale d'installation. Cependant, comme indiqué sur la Fig. 2, du fait de l'augmen- tation de la section de cisaillement qui est établie par la partie superficielle en saillie, la grandeur de la charge à laquelle se produit une déformation-plastique est augmentée suffisamment pour réduire sensiblement le degré de déformation de la tête qui est nécessaire pour réduire la charge jusqu'à un point o la con- trainte exercée surla tête est inférieure à la limite élastique. La dimension de la zone superficielle en saillie est par consé- quent proportionnée de manière que, lorsque la charge d'instal- lation est exercée, la limite élastique de la tête puisse être dépassée en provoquant sa déformation plastique, de sorte que la partie superficielle en saillie est tirée axialement en direction des pièces, ce qui élimine la formation d'un creux, et ce qui permet ainsi d'obtenir une surface de tête relativement plane et disposée essentiellement dans le même plan que la surface de pièce. La longueur axiale de la tête est par conséquent observée, ce qui permet d'obtenir une résistance au cisaillement appropriée et capable de créer un joint d'assemblage ayant une résistance à la traction au moins égale à la valeur minimale désirée. La longueur axiale nécessaire de l'attache ainsi mise en place peut être alors approximativement déterminée par la formule suivante: L = df o su fsu représente la résistance nominale au cisaillement de la matière de la cheville. Il est également à noter que, non seulement la conception de la tête de l'attache selon l'invention permet d'utiliser des ba- gues de dureté accrue pour une dimension donnée de la tête, en créant ainsi un joint d'assemblage ayant une plus grande résis- tance à la traction et permettant d'améliorer et de contrôler le blocage de pièces à assembler mais, en outre, la réduction de 24 6 1143 hauteur de la partie superficielle en saillie fournit une indi- cation physique qu'on a bien obtenu la force désirée de blocage à exercer sur les pièces à assembler. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est suscep- tible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Attache du type à cheville et bague rétreinte pour as- sembler plusieurs pièces, comprenant une cheville pourvue d'une tête préformée à une extrémité, et d'une queue munie de plusieurs rainures de blocage, ainsi qu'une bague agencée pour être ré- treinte avec pénétration de sa matière dans lesdites rainures de blocage, ladite tête préformée comprenant une paroi latérale pourvue d'une partie conique agencée pour être reçue dans et épouser essentiellement le profil d'un trou à extrémité fraisée qui a été ménagé dans une desdites pièces, attache caractérisée en ce que ladite tête préformée (26) comporte une partie superficielle centrale en saillie (38) orientée axialement vers l'extérieur et une partie superficielle annulaire biseautée (40) orientée ra- dialement vers l'extérieur, entourant ladite partie superficielle en saillie et formant une intersection avec ladite paroi latérale (42), ladite intersection étant agencée pour être positionnée essentiellement dans une relation coplanaire avec la surface (41) extérieure d'une desdites pièces, ladite partie superficielle en saillie étant espacée axialement vers l'extérieur de ladite surface extérieure d'une distance proportionnée à la résistance au cisaillement de la matière de cheville et à la différence entre la charge d'installation estimée et la résistance à la traction désirée pour la tête de façon que ladite partie super- ficielle en saillie agisse de manière à éliminer pratiquement la formation d'un creux dans ladite tête sous l'effet de la charge d'installation exercée sur l'attache. 2.- Attache selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite partie superficielle en saillie (38) a un diamètre (D) essentiellement égal au diamètre nominal (d) de la queue de cheville. 3.- Attache selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite partie superficielle en saillie (38) a un diamètre essentiellement égal au diamètre nominal de la queue de cheville et une dimension axiale "H", mesurée à partir de l'intersection avec la paroi latérale(42)et définie par la formule suivante: H = ( p) ( A) (cotg - o Pp = charge maximale d'installation estimée, PD = résistance maximale désirée de la tête, A = diamètre théorique d'intersection de tête, d = diamètre nominal de queue de cheville, a = angle inclus de la paroi latérale de tête. 4.- Attache selon la revendication 3, caractérisée en ce quela tête préformée (26) a,après la mise en place de l'attache, une dimension axiale "L" qui est définie par la formule suivante: pD L = dfD o su fsu représente la valeur nominale minimale de la résistance au cisaillement de la matière de cheville, L étant mesuré entre l'intersection de ladite paroi latérale avec ladite queue de cheville et ladite surface extérieure de pièce. 5.- Attache selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ladite partie superficielle en saillie(38) est proportionnée par rapport à ladite différence entre la charge d'installation estimée et la résistance à la traction désirée pour-la tête de manière que, après la mise en place de l'attache, ladite partie superficielle en saillie soit placée essentielle- ment dans le même plan que ladite surface extérieure de pièce lorsque l'attache a été soumise, en cours de mise en place, à une charge d'installation d'une grandeur minimale prédéterminée. 6.- Attache selon la revendication 5, caractérisée en ce que la tête est soumise à une déformation plastique en cours d'installation de l'attache afin de limiter la force de blocage exercée sur lesdites pièces à une grandeur non-supérieure à un maximum prédéterminé. 7.- Attache du type à cheville et bague rétreinte pour as- sembler plusieurs pièces, comprenant une cheville pourvue d'une tête préformée à une extrémité, et d'une queue munie-de plusieurs rainures de blocage, ainsi qu'une bague agencée pour être ré- treinte avec pénétration de sa matière dans lesdites rainures- de blocage, ladite tête préformée comprenant une paroi latérale pourvue d'une partie conique agencée pour être reçue dans et épouser essentiellement le profil d'un trou à extrémité fraisée qui a été ménagé dans une desdites pièces, attache caractérisée en ce que ladite tête préformée comporte une partie superficielle centrale en saillie (38) orientée axialement vers l'extérieur et ayant un diamètre essentiellement égal au diamètre nominal de la queue de cheville et, en outre, avant la mise en place de l'at- tache, une dimension axiale "H" mesurée à partir de la surface extérieure d'une desdites pièces et définie par la relation suivante: / P A -D /\ H = P P A V O) cotg 2) y o Pp= charge maximale d'installation estimée, P= résistance maximale désirée de la tête, A = diamètre théorique d'intersection de tête, d = diamètre nominal de queue de cheville, a = angle inclus de la paroi latérale de tête, de manière à éliminer pratiquement la formation d'un creux dans ladite tête préformée quand l'attache est soumise à la charge d'installation. 8.- Attache selon la revendication 7, caractérisée en ce que la tête préformée (26) a, après la mise en place de l'attache, une dimension axiale "L" qui est définie par la formule suivante: PD L = df o su fsu représente la valeur nominale minimale de la résis- tance au cisaillement de la matière de cheville, L étant mesuré entre l'intersection de ladite paroi latérale avec ladite queue de cheville et ladite surface extérieure de pièce. 9.- Attache selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que ladite partie superficielle en saillie (38) est propor- tionnée par rapport à ladite différence entre la charge d'ins- tallation estimée et la résistance à la traction désirée pour la tête de manière que, après la mise en place de l'attache, ladite partie superficielle en saillie soit placée essentielle- ment dans le même plan que ladite surface extérieure de pièce lorsque l'attache a été soumise, en cours de mise en place, à une charge d'installation au moins égale à un minimum prédéterminé.