Brevet FR2489902A1 — publié le 19820312

La présente invention concerne un élément de liaison pour assembler des éléments de construction, constitué par un boulon comportant une tête qui peut venir s'appuyer sur un côté d'élément de construction et par une tige de boulon qu'on peut faire passer à travers les éléments de construction, autour de laquelle peut être déformée une bague de fermeture qui, à l'état déformé, vient s'appliquer sur un autre côté d'élément de construction et remplit au moins une gorge de fermeture appartenant à une série de gorges de fer- meture qui se succèdent dans le sens longitudinal de la tige de boulon, toutes les gorges de fermeture, à l'exception de la première gorge de fermeture à se trouver en dehors dudit autre côté d'élément de construction, étant constituées en points prévus pour la rupture de la tige de boulon auxquels la tige de boulon s'arrache quand, au moyen d'un outil de pose constitué d'une douille de déformation de la bague de fermeture et d'un élément de traction, la bague de fermeture est déformée dans une mesure prédéterminée par la traction sur la tige de boulon. On connaît d'après le brevet US 42 08 943 un élément d'assemblage de ce genre, dans lequel toutes les gorges de fermeture ont la même forme et la même profondeur radiale. A l'exception de la première gorge de fermeture, vue en partant de la tête, remplie avec la matière de la bague de fermeture déformable, toutes les gorges de fermeture sont constituées en points prévus pour la rupture possible de la tige de bou- lon. De par la conformation des gorges de fermeture, le fond de chaque gorge constitue une entaille donc un point de rup- ture possible. Par ailleurs, les flancs de chaque gorge se présentent sous différents angles par rapport au matériau de la bague de fermeture qui flue lors de la déformation. Comme le fluage le plus prononcé se produit dans la zone de l'extré- mité de la bague de fermeture qui est la plus éloignée de la tête de boulon, des forces doivent agir sur les flancs de la gorge de fermeture qui vient s'y placer, forces qui essaient d'écarter les flancs et qui provoquent à l'endroit de l'en- coche une valeur de pointe de la charge ou de la tension. La force de traction de l'outil de pose qui s'y exerce également doit finalement provoquer l'arrachement de la tige de boulon à l'endroit de cette encoche, dans celui des emplacements de fermeture qui, dans la bague de fermeture, est le premier, et qui est rempli le premier. Dans la pratique, il est cependant extrêmement difficile de déterminer à l'avance la forme à donner, les conditions sous lesquelles se produira le fluage et la répartition des forces à la pose ainsi que de les accor- der entre eux de façon à ce que la cassure se produise effec- tivement dans l'encoche voulue. Il s'est avéré au contraire que fréquemment le corps de boulon ne s'arrache pas à cet endroit mais dans une autre gorge située en dehors. Etant donné que chaque fond de gorge a une section transversale de même aire, il règne dans toutes ces aires de sections les mêmes efforts de traction. Les moindres défauts d'homogénéité dans le matériau de la tige de boulon ou inégalités sur un fond de gorge déplacent inévitablement le point de cassure dans la gorge de fermeture en question qui constitue un point faible, et qui peut aussi bien se trouver juste à côté des mors de traction de l'outil de pose. Dans ce cas cependant l'endroit de la cassure constitue un danger de blessures et le long corps de boulon dépasse de façon indésirable la bague de fermeture. L'inconvénient fondamental de cet élément de liaison connu est qu'il est impossible de savoir de façon certaine si le corps de boulon sera arraché à la gorge de fermeture voulue ou non. L'invention a pour but de réaliser un élément de liaison du genre exposé en introduction, utilisable universellement pour des épaisseurs variables d'éléments de construction à assembler, dans lequel, indépendamment de l'épaisseur de l'assemblage des éléments de construction, le point de cassure de la tige de boulon se situe de façon sûre immédiatement derrière la surface frontale, opposée à la tête, de la bague de fermeture ou même se trouve noyé dans elle. Suivant l'invention, l'élément de liaison est caracté- risé en ce que les gorges de fermeture constituées en points prévus pour la rupture présentent une profondeur radiale qui diminue graduellement lorsqu'on s'éloigne de la tête. Indépendemment de l'épaisseur de l'assemblage des élé- ments de construction, la tige de boulon s'arrache à chaque fois de façon sûre dans la région de la gorge de fermeture qui n'est plus remplie ou qui n'est remplie que partiellement et qui est voisine de la face frontale, opposée à la tête, dE la bague de fermeture ou qui se trouve sur cette face fron- tale. Ceci provient de la diminution graduelle des profondeur radiales des gorges de fermeture, lorsqu'on s'éloigne de la tête de boulon. En effet, si vers la fin de la déformation dE la bague de fermeture il y a encore plusieurs gorges de fermE ture qui restent libres, le corps de boulon cassera au niveax de la section droite dont l'aire est la plus faible. Comme la profondeur radiale des gorges de fermeture diminue lorsqu'on s'éloigne de la tête, la surface de section la plus faible et qui est en dehors de la bague de fermeture se trouve dans la zone de la gorge de fermeture qui est la plus proche de la bague de fermeture. La section de la tige dans les autres gorges de fermeture libres a toujours une aire plus grande. Il est vrai que les gorges de fermeture à l'intérieur de la bague de fermeture, remplies de matériau déformé, définissent des tronçons o la tige a une section dont l'aire est encore plus faible, cependant cellesci ne sont pas sollicitées par une force de traction aussi grande que la plus petite surfa- ce de section de la première gorge libre qui est en dehors di la bague de fermeture. En effet, la douille de déformation s'appuie de façon prédominante sur la bague de fermeture dé- formée, respectivement la force de traction est transmise pai la largeur des bourreletj refoulés dans les gorges de fermetui de sorte que l'effort de traction entre l'élément de tractio2 et la douille de déformation s'exerce sur la section de la tige dont l'aire est la plus faible, mais en dehors de la bague de fermeture. Il est vrai qu'il est connu d'après le brevet US 29 55 505 de donner aux gorges de fermeture d'un élément d'assem- blage d'un autre genre des profondeurs radiales décroissantes à partir de la tête. On ne peut cependant en déduire la con- formation et l'utilisation des gorges de fermeture en tant qu'éléments de rupture étant donné que la tige du boulon n'est pas arrachée et que la liaison n'est pas réalisée par traction sur le corps de boulon mais que le corps de boulon d'une longueur prédéterminée est soumis à un effort de pres- sion avec appui de la tête de boulon sur un contre-appui et qu'il est entouré par la bague de fermeture emmanchée sous pression. Selon un mode d'exécution rationnel, la largeur des ner- vures annulairemsubsistent entre les gorges de fermeture diminue ou augmente graduellement lorsqu'on s'éloigne de la tête de boulon. Le fait d'accorder les largeurs des crêtes annulaires entre les gorges de fermeture tient compte d'exi- gences particulières posées à l'élément d'assemblage. La correspondance entreprofondeur de gorges de fermeture, leur largeur et la largeur des crêtes conduit, selon les applica- tions à des répartitions différentes des efforts de traction sur la tige de boulon entourée de la bague de fermeture. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, la bague de fermeture présente à son extrémité opposée à la tête de boulon un détalonnage coaxial à l'alésage de la bague et dont le diamètre intérieur est plus grand que le diamètre de l'alésage de la bague, et en ce que le détalonnage est relié à l'alésage de la bague par un épaulement. Pour des raisons de statique, il importe qu'une longueur de fermeture fixée à l'avance de la bague de fermeture soit porteuse dans tous les cas. Par ailleurs, on essaie d'éviter que le point de cassure du corps de boulon ne constitue un danger de bles- sure - par exemple au cas o la bague de fermeture se trouve sur la face apparente de l'assemblage d'éléments de construc- tion. Ces deux exigences peuvent être satisfaites ensemble ou alternativement de façon particulièrement avantageuse par le dégagement dans l'extrémité de la bague de fermeture. Lors de la déformation de la bague de fermeture, sur la profondeur du dégagement, le matériau de la bague de fermeture n'est pas comprimé dans les gorges de fermeture qui s'y trouvent mais seulement jusqu'aux crêtes externes. Les gorges de fermeture elles-mêmes restent dégagées. Par la conformation de l'élément d'assemblage selon l'invention, on est alors sûr que le point de rupture réel du corps de boulon se situe à l'intérieur de l'alésage, plus précisément sur la première gorge de fermeture qui est restée dégagée. L'extrémité libre de la bague de fer- meture est lisse et protège le point de cassure à pointes et arêtes vives de sorte qu'il n'y a pas de danger de blessure. Il importe alors que le détalonnage - ou dégagement - soit cylindrique ou seulement légèrement conique. La forme du détalonnage influe sur la répartition des forces lorsque l'on réalise l'assemblage. Enfin, il est encore important que la profondeur du dé- talonnage soit d'au moins la moitié de la largeur de la gorge de fermeture qui constitue le point de rupture effectif de la tige. Pour cette profondeur minimale du dégagement on arrive de façon sûre à ce que le point de cassure réel se situe à l'intérieur de la longueur de la bague de fermeture. Des formes d'exécution de l'invention sont explicitées dans ce qui suit au moyen des dessins, auxquels: - Les figures l à 3 représent un élement de liaison se- lon l'invention dans 3 phases au cours de la liaison de deux éléments de construction; - la figure 4 est une vue agrandie de l'élément de liai- son, à peu près dans la phase de la figure 1; - la figure 5 représente une bague de fermeture telle que la montre la figure 4; - la figure 6 représente une bague de fermeture à peu près comme montrée à la figure 1, avec douille de déformation mise en place; et - la figure 7 représente un mode de réalisation spécial d'une bague de fermeture avec douille de déformation mise en place. Les figures 1 à 3 montrent clairement la mise en oeuvre d'un élement de liaisonlconforme à l'invention. D'une tête de boulon 2 part une partie de tige lisse 3 à laquelle se raccor- de un premier tronçon de tige 4 d'une longueur prédéterminée et un deuxième tronçon de tige 5 également de longueur prédé- terminée qui s'y raccorde. Dans le tronçon de tige 4 sont usinées des gorges de fermeture circulaires 6 alors que le deuxième tronçon de tige 5 V présente une structuration 7 qui permet à l'élément de traction 14 de mieux agripper. Au moyen de l'élément de liaison 1 on doit relier rigidement deux 6é - ments de construction apelatis 8,9 dans la région d'un al&age traversant 10. Dans ce but on a enfilé par les tronçons de tige 5,4 une bague de fermeture 11' qui vient appuyer sur la face de l'élément de construction 9 opposée à la tête 2. Pour relier les éléments de construction 8 et 9 on se sert d'un outil de pose 12 qui est connu et qui, de ce fait, n'est décrit que partiellement. L'outil de pose 12 comporte une douille de déformation 13 qui présente un alésage interne évasé coniquement. Dans la douille de déformation 13 se trouve un élément de traction 14, comportant utilement des mâchoires, et, coopérant avec l'élément 14, une tête de traction 15 avec un élément d'écartement 16 qui s'étend à travers la douille de déformation 13. Dans la phase de travail représentée, la douille de déformation 13 est pressée contre la face frontale opposée à la tête 2 de la bague de fermeture 11', alors que l'élément de traction 14 est agrippé aux structures 7 du deu- xième tronçon de tige S. Ensuite, on exerce sur la tête de traction 15 une traction, vers la gauche de la figure 1, dont résulte en même temps une composante de pression, dirigée vers la droite sur figure 1, pour la douille de déformation 13. Pour commencer les éléments de construction 8,9 sont serrés fortement l'un contre l'autre et la tige de boulon est soumise à une traction. L'effort de traction est alors augmenté jusqu'à ce que la douille de déformation 13 finisse par déformer (figure 2) la bague de fermeture 11 à tel point que son matériau flue dans les gorges de fermeture 6 et transmet des forces dans ces zones en forme de bourrelets. Dans la phase de la figure 2, l'extrémité antérieure de la douille de déformation parvient au voisinage de l'élément de construction 9. Lors d'un accroissement de l'effort de trac- tion ultérieur sur le corps, celui-ci casse dans la région de la première gorge de fermeture 6 qui se trouve derrière la face frontale, opposée à la tête 2, de la bague de ferme- ture 11. Ensuite l'outil de pose 12 avec la partie cassée de la tige est enlevéW de sorte que vélement d'assemblage se pré- sente de la façon indiquée sur la figure 3, les éléments de construction 8 et 9 étant assemblés avec une précontrainte de pression. Sur la figure 4 on voit nettement la constitution de l'élément de liaison 1. Dans le premier tronçon de tige 4, derrière la tige lisse 3, les gorges de fermeture 6 ont été façonnées dans le sens d'un éloignement de la tête 2. Dans l'exemple d'exécution représenté les gorges de fermeture 6, séparées par des écartements identiques, ont des profondeurs radiales qui diminuent lorsqu'on s'éloigne de la tête 2. En partant de la première gorge de fermeture 6à qui définit le plus petit diamètre 4 d min du tronçon de tige 4, pour une largeur constante b des gorges de fermeture, le diamètre du noyau du tronçon de tige 4 augmente jusqu'à une valeur d Le deuxième tronçon de tige 5 a par exemple le même diamètre extérieur que les crêtes qui subsistent entre les gorges de fermeture 6a à 6h et qu'on a désignées par 18. Sa structura- tion 7 ne sert qu'a une meilleure prise de l'élément de trac- tion 14. La bague de fermeture 11, contre laquelle est déjà ap- pliquée la douille de déformation 13, est chanfreinée en 21 sur sa face frontale opposée. la tête 2; un alésage inter- ne conique 26 de la douille de déformation 13 est chanfreiné en 20. La bague de fermeture il comporte un alésage interne 22 donltle diamètre dr est légèrement plus grand que le dia- mètrTdans la région des crêtes 18. Pour une longueur donnée de la bague de fermeture 11 et du fait de l'épaisseur des éléments de construction 8,9, la gorge de fermeture 6f se trouve en dehors de la bague de fer- meture Il. Etant donné que la tige a dans la zone de la gorge de fermeture 6f une section transversale dont l'aire est plus faible que celle de la section transversale dans la zone de la gorge de fermeture 6h (d mal 0 lorsque l'effort de traction par l'élément de traction 1 sera su4sammernt grand, la tige cassera dans la zone de cette gorge de fermeture 6f. En effet, la force de traction de lt6lément de traction 14 ne s'exerce pas directement sur la t5te 2 qui s'appuie contre les iléments de construction $,9 mais trouve son contre-appui sur la douille de déformation 13 qui porte, e!te=mame sur la bague de ferme- ture 11, tandis que les accumulations de matière en forme de bourrelets dans les gorges de feGaeure 6- 6e contribuent également à cet appui. Au moyen de l'ensemble boulon-bague de fermeture repré- senté on peut assembler des pitces de différentes épaisseurs. Pour des!léments de construction $et 9 d'"paisseur plus forte, le point de cassure se sitmera dans la région de la gorge de fermeture 6h. Pour des lMn!ents de construction 8, 9 plus minces, chacune des gorges de fermeture 6b à 6h peut servir de point de cassure. partir duquel la tige de boulon est arrachée. Pour des exigences particulières il est indiqué d'augmenter ou de diminuer la largeur b des gorges de ferme- ture 6 d'un boulon dans le sens de l'éloignement de la tête. Sur la figure 5 on a rendu plus apparente la section de la bague de fermeture Il de la figure 4. En dehors de son perçage interne 22 au diamètre "#la bague de fermeture 11 comporte le chanfrein 21 qui doit favoriser le début de la déformation par la douille de déformation 13. Sur la figure 6 on a représenté une bague de fermeture il' en coupe dont le perçage interne présente à nouveau le diamètre dR. A la place du chanfrein 21 on trouve ici un chanfrein plus prononcé 21' qui est raccordé avec le reste du corps de la bague de fermeture il' par un épaulement 23. Un genre spécial de douille de déformation 13' comporte, à son extrémité arrière, à côté du perçage interne conique 26', un épaulement de butée 27 qui, à la fin de la déformation, vient buter frontalement contre la bague de fermeture 11' et favorise la rupture; La figure 7 représente en coupe un mode de réalisation particulier d'une bague de fermeture Il'. Celle-ci comporte également un alésage interne 22 au diamètre dR légèrement plus grand que le diamètre externe dS de la tige du boulon 1. Sur la face frontale qui, à la mise en place de l'élément d'assem- blage se trouve du côté opposé à la tête, la bague de fermetu- re il" comporte un dégagement cylindrique 24 qui s'étend coa- xialement au perçage interne 22 sur une profondeur T avec un diamètre interne dV. Par ce détalonnage 24 le point de rupture du tronçon de tige 4 qui peut être défini par chacune des gorges de fermeture 6b à 6h peut être transféré à l'intérieur de la bague de fermeture 11" sans que la longueur de fermeture de la bague 11" prédéterminée et conditionnée par la longueur du perçage interne 22, ne soit allongée. Dans ce mode de réa- lisation, le tronçon de tige 4 casse de façon telle que le point de rupture ne dépasse pas vers l'extérieur et que tout danger de blessure est écarté. Le dégagement peut également être conique; la seule chose importante est qu'il soit relié à l'alésage interne 22 par un épaulement 25. Le diamètre in- terne dV du détalonnage 24 est choisi de façon que lors de la déformation de la bague de fermeture 1" la matière de celle- ci n'est pas comprimée dans les gorges de fermeture sur toute la profondeur du détalonnage. Ainsi, la tige s'arrache sur la première gorge de fermeture qui n'est pas remplie par la matière de la bague de fermeture 11". Par 13 on désigne à nouveau la douille de déformation. S L'avantage particulier de cet élément de liaison con- siste dans le fait qu'avec une taille de boulons et une bague de fermeture on peut couvrir différentes épaisseurs d'assem- blages d'éléments de construction. De plus, des bagues de fermeture de longueur différente peuvent être associées au même boulon afin que, selon le cas, des longueurs de ferme- ture d'importance variable puissent être obtenues. Malgré cela la première gorge de fermeture libre constituera égale- ment dans ce cas le point de rupture prévue, respectivement le point de rupture réel de la tige de boulon. La profondeur T du détalonnage est choisie utilement de façon telle qu'elle soit au moins égale a la moitié de la largeur b d'une gorge de fermeture 6. Ainsi le point de rupture est à ras de la face frontale de la bague de fermeture. La forme de la section des gorges de fermeture 6 pourra être variable de la façon usuelle de sorte que l'élément d'assemblage peut être adapté à des applications diverses. Une forme de section en V arrondie des gorges de fermeture s'est avérée favorable car elle permet une meilleure entrée du matériau dans les gorges. Etant donné que la largeur b des gorges de fermeture apporte une contri- bution au rôle de support des accumulations de matériau en forme de bourrelets de la bague de fermeture déformée, il est rationnel de prévoir une largeur b plus grande pour des bagues molles que pour des bagues de fermeture dures. IT REVENDICATIONS 1. Elément de liaison pour assembler des éléments de construction, constitué par un boulon comportant une tête (2) qui peut venir s'appuyer sur un côté d'élément de construction (8) et par une tige de boulon qu'on peut faire passer à tra- vers les éléments de construction (8,9), autour de laquelle peut être déformée une bague de fermeture qui, à l'état dé- formé, vient s'appliquer sur un autre côté d'élément de cons- truction (9) et remplit au moins une gorge de fermeture (6) appartenant à une série de gorges de fermeture (6) qui se succèdent dans le sens longitudinal de la tige de boulon, toutes les gorges de fermeture (6), à l'exception de la pre- mière gorge de fermeture (6a) à se trouver en dehors dudit autre côté d'élément de construction, étant constituées en points prévus pour la rupture de la tige de boulon auxquels la tige de boulon s'arrache quand, au moyen d'un outil de pose (12) composé d'une douille de déformation (13) de la ba- gue de fermeture (11,11',11") et d'un élément de traction (14) la bague de fermeture (11,11',11") est déformée dans une mesu- re prédéterminée par la traction sur la tige de boulon, carac- térisé en ce que les gorges de fermeture (6b à 6h) constitueês en points prévus pour la rupture présentent une profondeur ra- diale qui diminue graduellement lorsqu'on s'éloigne de la tête (2). 2. Elément de liaison selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la largeur des nervures annulaires (18) qui subsistent entre les gorges de fermeture (6) diminue ou aug- mente graduellement lorsqu'on s'éloigne de la tête de boulon (2). 3. Elément de liaison selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la bague de fermeture (11") présente à son extrémité opposée à la tête de boulon (2) un détalonnage (24) coaxial à l'alésage (22) de la bague et dont le diamètre intérieur (dv) est plus grand que le diamètre (dR) de l'alé- sage (22) de la bague, et en ce que le détalonnage est relié à l'alésage de la bague (22) par un épaulement (25). 4. Elément de liaison selon la revendication 3, carac- térisé en ce que le détalonnage (24) est cylindrique ou seu- lement légèrement conique. 5. Elément de liaison selon une des revendications 4 ou , caractérisé en ce que la profondeur (T) du détalonnage (24) est d'au moins la moitié de la largeur (b) de la gorge de fer- meture (6) qui constitue le point de rupture effectif de la tige.