Brevet FR2513331A1 — publié le 19830325

Boulon d'ancrage à expansion Les boulons d'ancrage à expansion classiques comprennent une douille d'expansion, une tige d'ancrage filetée traver- sant la douille d'expansion et retenant la charge à fixer, ainsi qu'un cône d'expansion vissé sur la tige filetée, qui écarte la douille d'expansion en direction radiale et presse ses pattes d'expansion contre la paroi du trou d'alésage cylindrique Mais il s'est avéré que dans de nombreux cas d'utilisation, et en particulier quand il s'agit de la construction de réacteurs, les forces de retenue que l'on peut obtenir avec des boulons d'ancrage à expansion de ce type ne suffisent pas. On connaît par le document DE-OS 28 19 289 un boulon d'ancrage à expansion qui comprend, en plus d'une douille d'expansion pouvant être écartée par un cône d'expansion, un support de verrous de forme circulaire destiné à trois verrous pouvant être rabattus en direction radiale et qui sont rabattus au moyen d'un cône d'expansion additionnel lors du serrage du boulon d'ancrage à expansion au moyen d'une tige d'ancrage filetée qui traverse la douille d'expan- sion, les deux cônes d'expansion et le support de verrous. Le trou d'alésage qui est par ailleurs cylindrique est pourvu d'une zone élargie également cylindrique de diamètre plus important Les verrous rabattus coopèrent par l'arrière avec l'épaulement de l'évidement du côté de l'embouchure du trou d'alésage L'angle au sommet du cône d'expansion qui écarte les verrous est plus important que l'angle au sommet du cône de la douille d'expansion, ce qui fait que lorsqu'on serre le boulon d'ancrage à expansion, c'est d'abord la douille d'expansion qui est écartée, les verrous n'étant rabattus qu'ensuite Les verrous ont leurs extrémités libres tournées en direction de l'embouchure du trou d'alésage et ils sont reliés individuellement au support de verrous par des articulations Mais comme les verrous rabattus du boulon d'ancrage à expansion connu ne s'appliquent que le long de leurs rebords contre les parois de la zone élargie du trou d'alésage, ils peuvent être arrachés du support de verrous, en particulier quand il s'agit de trous d'alésage percés de façon irrégulière ou trop importante, et le boulon d'ancrage à expansion peut alors être retiré du trou d'alésage. Un autre boulon d'ancrage à expansion est connu par la demande de brevet allemand publiée N O 23 31 467 Il comprend un support de verrous en forme de douille d:1 uquel font sail- lie des pattes d'écartement en direction du fond du trou d'alésage Un cône d'expansion qui est inséré au moyen d'un boulon fileté entre les pattes d'écartement presse ces pattes d'écartement à plat contre une zone élargie en forme de cône du trou d'alésage Pour éviter que le cône d'expan- sion puisse être retiré au travers du support de verrous dans-le cas o des fissures passant par le trou d'alésage apparaissent dans le substrat, le support de verrous est constitué sous forme d'une douille en une seule pièce et le cône d'expansion est pourvu d'une douille de prolongation en une seule pièce atteignant l'embouchure du trou d'alésage. Ces mesures sont coûteuse sur le plan constructif. L'objet de l'invention est un boulon d'ancrage à expan- sion de construction simple et dont le cône d'expansion ne puisse pas passer au travers du support de verrous dans le cas o apparaissent des fissures dans le substrat o est formé le trou d'alésage. S'agissant d'un boulon d'ancrage à expansion du type décrit ci-dessus, le problème est résolu du fait qu'il est prévu sur le cône d'expansion qui va en se réduisant en direction de l'embouchure du trou d'alésage une surface de butée dirigée vers l'embouchure-du trou d'alésage et sur le support de verrous ou sur ses verrous une surface de butée orientée en sens inverse et faisant saillie sur le parcours de sortie du cône d'expansion Des surfaces de butée de ce type peuvent être réalisées sans problèmes Le cône d'expan- sion s'appuie lui-même alors de façon sûre contre les verrous ou contre le support de verrous quand des fissures ont provoqué un élargissement radial du trou d'alésage. Selon une première forme de réalisation, le cône d'expan- sion comprend sur son côté frontal de plus grand diamètre un rebord radial en forme de collerette et faisant saillie vers l'extérieur, qui coopère par l'arrière avec les extrémités libres des verrous quand ils sont à l'état écarté Un cône d'expansion de ce type ne peut pas être retiré d'entre les verrous, en particulier quand il s'agit de supports de verrous ou de douilles d'expansion subdivisées. Selon une seconde forme de réalisation, on peut prévoir sur le support de verrous ou sur ses verrous au moins un épaulement faisant saillie radialement vers l'intérieur et situé à l'avant, du côté frontal de plus petit diamètre du cône d'expansion Ces formes de réalisation sont également intéressantes en particulier quand il s'agit de supports de verrous subdivisés et constitués par plusieurs coquilles du fait que ces supports de verrous peuvent être pourvus de l'épaulement de butée de façon simple par estampage à froid. Les verrous sont de préférence constitués sous forme de pattes d'écartement reliées à une douille par l'intermédiai- re de gorges périphériques agissant en tant qu'articulations de pivotement Un boulon d'ancrage à expansion de ce type ne. peut être retiré du trou d'alésage sans détruire les parois de ce trou De plus, les verrous peuvent être constitués par des prolongements rabattables et situés du côté du fond du trou de pattes d'expansion d'une douille d'expansion, de manière que la force de retenue du boulon d'ancrage à expan- sion soit améliorée, en plus de celle déterminée par les verrous, par la force d'écartement de Z pattes d'expansion qui sont écartées lors du rabat des verrous dans la partie cylindrique du trou. L'angle de rabattement des verrous doit être aussi important que possible De ce fait, les verrous doivent avoir en coupe axiale longitudinale une épaisseur de paroi constante L'angle de rabattement est déterminé non seulement par l'épaisseur de paroi des verrous mais également par l'angle au sommet du cône d'expansion L'angle au sommet du cône d'expansion est de préférence supérieur à 50 et compris avantageusement entre 8 et 10 , et en particulier de 90, cet angle étant mesuré entre l'axe du cône et l'enveloppe du cône. Pour pouvoir supporter sur toute leur surface les verrous totalement écartés, l'angle au sommet du cône d'expansion est choisi de préférence de manière qu'il soit égal à l'angle au sommet de la zone élargie en forme de cône La longueur des verrous est également déterminée de manière qu'elle soit approximativement égale à la longueur de l'enveloppe du cône d'expansion. Pour pouvoir exploiter de la meilleure façon possible l'effet d'expansion du cône d'expansion, l'épaisseur radiale des verrous est adaptée aussi bien que possible à la capaci- té d'écartement radial du cône d'expansion On obtient les meilleurs résultats possibles quand le plus grand diamètre du cône d'expansion, à l'état non écarté, est approximati- vement égal au diamètre de la périphérie externe des verrous disposés autour du cône d'expansion et quand le diamètre du côté frontal de plus petit diamètre du cône d'expansion est approximativement égal au diamètre de la périphérie interne du côté frontal des verrous qui est tourné vers le cône d'expansion Il convient de choisir le diamètre le plus important du cône d'expansion de manière qu'il puisse être introduit exactement, avec les supports de verrous, dans la partie cylindrique du trou d'alésage On obtient l'écartement le plus important possible quand on dispose pratiquement de la totalité de la hauteur du cône pour le processus d'écar- tement des verrous, c'est-à-dire quand on ne prévoit sur les verrous aucunes surfaces coniques internes s'étendant sur des longueurs axiales importantes de ces verrous Avantageu- sement, les verrous ont la même épaisseur sur toute leur longueur. De préférence, le support de verrous s'appuie directe- ment ou par l'intermédiaire d'une douille d'espacement contre l'élément à fixer ou contre une tête du boulon d'an- crage fileté disposée à l'extérieur du trou d'alésage Pour compenser la distance lors du serrage du boulon d'ancrage à expansion, on peut disposer entre le support de verrous et une douille d'espacement disposée du côté de l'embouchure du trou une douille conique additionnelle Selon une forme de réalisation préférée, le boulon d'ancrage fileté traverse une fraction de douille disposée entre le cône d'expansion et l'embouchure du trou d'alésage, cette fraction de douille étant pourvue d'une gorge périphérique et son épaisseur de paroi dans la zone de la gorge périphérique étant réduite de manière qu'elle se déforme axialement dans le trou d'alésage dès que commence l'attaque du boulon d'ancrage à expansion. Une douille réalisée en particulier en métal absorbe sans problèmes les forces axiales quand on enfonce le boulon d'ancrage à expansion dans le trou d'alésage La gorge périphérique est de préférence prévue dans l'enveloppe interne de la do Uille car dans ce cas le fond de la gorge périphérique qui est déformé par le serrage du boulon d'ancra- ge à expansion ne se déforme pas jusqu'au boulon fileté et ne gène pas le Mouvement de serrage du boulon fileté Une gorge périphérique de ce type est non seulement intéressante quand il S agit du boulon d'ancrage à expansion décrit ci- dessus, manis peut également être prévue pour d'autres formes de réalisation de boulons et de chevilles d'ancrage à expan- sion La gorge périphérique peut être prévue dans une douille particulière et servant par exemple de douille d'espacement. L'expression de "douille' utilisée ici doit être considérée comme couvrant également des douilles constituées par l'assem- blage de plusieurs coquilles La gorge périphérique a de préférence une section carrée, là fond de la gorge étant approximativement parallèle à la paroi de la douille située à l'opposé - Des exemples de réalisation de l'invention seront mainte- nant expliqués plus en détail avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale partielle d'une première forme de réalisation d'un boulon d'ancrage à expan- sion introduit dans un trou d'alésage, et la figure 2 est une représentation partielle d'une autre forme de réalisation d'un boulon d'ancrage à expansion. Pour fixer un élément de construction représenté à la figure 1 au moyen d'un montage par percée, on introduit un boulon d'ancrage à expansion 3 dans un trou d'alésage cylin- drique 5 qui comprend dans la zone de son fond 7 une zone élargie de forme conique 9 allant en se réduisant en direction de l'embouchure du trou La zone élargie conique 9 est réalisée après coup dans la paroi du trou d'alésage cylindri- que 5 au moyen d'un outil de fraisage ou de meulage à expan- sion. Sur une tige filetée 11 sont disposés en succession un écrou à six pans 13, une rondelle d'appui 15, une douille d'espacement 17, une douille d'expansion 21 et un écrou conique 23 La douille d'expansion 21 est constituée par - plusieurs coquilles séparées les unes des autres en direction périphérique et retenues au moyen d'un anneau à ressort 25 dans la zone de l'extrémité qui est située du côté de l'em- bouchure du trou d'alésage Dans la zone de transition de plus petit diamètre entre l'alésage cylindrique 5 et la zone élargie conique 9, les coquilles de la douille d'expansion 21 sont pourvues d'une gorge circulaire 29 qui entoure son enveloppe externe Les sections des coquilles qui sont situées entre la gorge périphérique 29 et lé fond 7 du trou d'alésage constituent des verrous 31 qui soht rabattus au moyen de l'écrou conique 23 contre la zone élargie conique 9 quand le boulon d'ancrage à expansion 3 est serré Les verrous 31 se disposent alors à l'arrière de la partie du trou d'alésage cylindrique 5 située du côte de l'embouchure du trou de manière que le boulofi-d'ancrage à expansion 3 ne puisse être retiré qu'en détruisant la paroi du trou. L'écrou conique 23 va en réduisant er direction de l'embouchure du trou Son angle au sommet est compris entre environ 8 et 100 et il est approximativement égal à l'angle au sommet de la zone élargie 9 Les verrous 31 ont une épaisseur de paroi régulière en direction axiale de manière à pouvoir se disposer selon un angle d'écartement aussi important que possible Sur le côté frontal de l'écrou conique 23 dont le diamètre est le plus important est prévue une collerette annulaire 33 qui fait saillie radialement vers l'extérieur et qui coopère par l'arrière avec le rebord libre 32 des verrous 31 qui est situé du côté du fond du trou Même quand le trou d'alésage qui a été percé est trop grand, l'écrou conique 23 ne peut pas être retiré en passant par la douille d'expansion 21 Le diamètre externe de la collerette annulaire 33 correspond approximativement au diamètre externe des verrous 31 ou de la douille d'expansion 21 à l'état non serré On fait en sorte que le diamètre du côté frontal le plus petit de l'écrou conique 23 soit approxi- mativement égal au diamètre interne des verrous 31 dans la zone de leur côté frontal libre De ce fait, on dispose de la quasi totalité de la hauteur du cône de l'écrou 23 pour le processus de pivotement vers l'extérieur des verrous 31. La hauteur radiale de la collerette annulaire 33 est infé- rieure à la moitié de l'épaisseur radiale des verrous 31 La douille d'espacement 17 qui est réalisée en métal est pour- vue sur son enveloppe interne d'une gorge annulaire 34 qui l'entoure et qui est de forme rectangulaire, et qui consti- tue un élément de compensation de distance Le boulon d'an- crage à expansion peut être enfoncé de façon rigide dans le trou d'alésage 7 sans déformation de la section de paroi de la douille d'espacement 17 qui est affaiblie par la gorge annulaire 34 L'épaisseur de paroi restante de la douille d'espacement 17 dans la zone de la gorge périphérique 34 est choisie de manière que cette douille d'espacement 17 ne soit déformée quand on serre le boulon d'ancrage à expansion que lorsque les verrous 31 sont déjà au moins partiellement rabattus dans la zone élargie 9 La gorge périphérique 34 peut également être prévue dans les coquilles de la douille d'expansion 21, beci n'étant pas représenté. A la place de la gorge périphérique 34, on peut égale- ment disposer un autre élément d'espacement pouvant céder en direction axiale et tel qu'une bague élastique ou analogue entre la douille d'espacement 1 h et la douille d'expansion 21 De même, on peut prévoir à la place d'une douille d'ex- pansion constituée par plusieurs coquilles une douille d'expansion en une seule pièce et subdivisée en pattes d'expansion par des fentes longitudinales axiales En outre, les verrous 31 peuvent être constitués par des éléments séparés qui sont reliés à un support de verrous de forme annulaire ou en forme de douille au moyen d'articulations de pivotement ou d'organes à enfichage. De plus ou à la place de la gorge 29 qui constitue l'articulation de pivotement des verrous 31, on peut prati- quer dans les coquilles de la douille d'expansion 21 des fentes disposées dans sa direction périphérique, comme indiqué en pointillés en 35 à la figure 1 Les fentes 35 sont prévues de préférence symétriquement entre les rebords longitudinaux des coquilles et le milieu des coquilles et elles laissent subsister dans le plan longitudinal central de chaque coquille une patte faisant fonction d'articulation de pivotement et au moyen de laquelle le verrou 31 est retenu en une seule pièce sur la coquille Une telle patte est représentée en 37 à la figure 1 Cette forme de réalisa- tion qui a été mentionnée en dernier permet d'obtenir des verrous reativement larges en direction périphérique et pouvant être rabattus dans une position définie dans la zone élargie conique 9 du trou d'alésage du fait de leur courbure. La figure 2 représente une autre forme dé réalisation d'un boulon d'ancrage à expansion, qui ne se différencie de la forme de réalisation de la figure 1 que par la disposition des butées qui empêchent le retrait de l'écrbu conique indiqué en 39 sur la figure 2 de la douille d'expansion indiquée en 41 La douille d'expansion qui est dans ce cas également constituée au moyen de plusieurs coquilles subdi- visées akialement porte sur son enveloppe interne une colle- rette annulaire 43 faisant saillie radialement vers l'inté- rieur et disposée sur le parcours de sortie de la surface frontale 45 de plus petit diamètre de l'écrou conique 39. L'avantage de cette forme de réalisation est que la totalité de la longueur axiale de l'écrou conique est disponible pour écarter les verrous 47, ce qui permet d'obtenir de bonnes valeurs d'écartement. REVENDICATIONS 1 Boulon d'ancrage à expansion destiné à la fixation dans un trou d'alésage ( 7) de forme approximativement cylin- drique, comprenant une zone élargie ( 9) en forme de cône à une certaine distance de son embouchure et allant en s'élar- gissant en direction du fond du trou, et comprenant un support de verrous ( 21; 41) en forme de douille ou de forme annulaire et pouvant être introduit dans le trou d'alésage ( 7), et sur lequel sont répartis sur sa périphérie au moins deux verrous ( 31; 47) situés à une certaine distance du fond du trou et pouvant être écartés dans la zone élargie ( 9), une tige filetée (Il) qui traverse le support de verrous ( 21; 41) et un cône d'expansion ( 23; 39) visé sur la tige filetée til) êt allant en se réduisant en direction de l'embouchure du trou d'alésage ( 7)t au moyen duquel les verrous ( 31; 47) peuvent âtre amenés en appui à plat contre la zone élargie en forme de cône du trou d'alésage ( 7), caractérisé en ce qu'il est prévu sur le cône d'expansion ( 23; 39),une surface de butée dirigée vers l'embouchure du trou d'alésage ( 7) et sur le support de verrous ( 41) ou sur ses verrous ( 31) une surface de butée ( 32) dirigée en sens inverse et faisant saillie sur le parcours de sortie du cône d'expansion ( 23; 39). 2 Boulon d'ancrage à expansion Selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cône d'expansion ( 23) comprend sur son côté frontal de plus grand diamètre un rebord ( 33) en forme de collerette faisant saillie radialement vers l'extérieur et qui coopère par l'arrière avec les extrémités libres des verrous ( 31) à l'état écarté. 3 Boulon d'ancrage à expansion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support de verrous ( 41), ou ses verrous, comprend au moins un épaulement ( 43) faisant saillie radialement vers l'intérieur à l'avant du côté frontal du côté de plus petit diamètre du cône d'expansion ( 39). 4 Boulon d'ancrage à expansion selon la revendication 1, caractérisé en ce que les verrous ( 31) sont constitués sous forme de pattes d'expansion, qui sont reliées à une douille ( 21) par l'intermédiaire d'une gorge périphérique ( 29) faisant fonction d'articulation de pivotement. Boulon d'ancrage à expansion selon la revendication 1, caractérisé en ce que les verrous ( 31) sont constitués sous forme de pattes d'expansion qui sont respective ment reliées à une douille ( 21) par l'intermédiaire d'au moins une nervure constituée par des fentes périphériques formées dans la paroi de la douille et faisant fonction d'articula- tion de pivotement. 6 Boulon d'ancrage à expansion selon la revendication , caractérisé en ce que les nervures sont disposées dans le plan médian longitudinal des pattes d'expansion. 7 Boulon d'ancrage à expansion selon l'une des revendi- cations 4 ou 5, caractérisé en ce que les verrous du trou d'alésage de pattes d'expansion d'une douille d'ex- pansion ( 21). 8 Boulon d'ancrage à expansion selon la revendication 1, caractérisé en ce que les verrous ( 31) ont-une épaisseur de paroi constante en coupe longitudinale axiale. 9 Boulon d'ancrage à expansion selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle au sommet du cône d'expan- sion ( 23) est compris entre environ 70 et 110. Boulon d'ancrage à expansion selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'angle au sommet du cône d'expan- sion ( 23) est d'environ 9 . 11 Boulon d'ancrage à expansion selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle au sommet du cône d'expan- sion ( 23) est approximativement égal à l'angle au sommet de la zone élargie de forme conique ( 9). 12 Boulon d'ancrage à expansion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur des verrous ( 31) est approximativement égale à la longueur de l'enveloppe du cône d'expansion ( 23). 13 Boulon d'ancrage à expansion selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à l'état non écarté, le diamètre le plus important du cône d'expansion ( 23; 39) est approximati- vement égal au diamètre de la périphérie externe des verrous ( 31; 47) disposés autour du cône d'expansion ( 23; 39) et en ce que le diamètre du côté frontal de plus petit diamètre du cône d'expansion ( 23; 39) est approximativement égal au diamètre de la périphérie interne du côté frontal des verrous ( 31; 47) tourné en direction du cône d'expansion ( 23; 39). 14 Boulon d'ancrage à expansion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige filetée ( 11) traverse une douille ( 17) disposée entre le cône d'expansion ( 23) et l'embouchure du trou d'alésage, qui est pourvue d'une gorge périphérique ( 34), l'épaisseur de paroi de la douille dans la zone de la gorge périphérique ( 34) étant réduite de manière qu'elle se déforme axialement après le début de l'attaque du boulon d'ancrage à expansion dans le trou d'alésage. 15 Boulon d'ancrage à expansion selon la revendication 14, caractérisé en ce que la gorge périphérique ( 34) est prévue dans l'enveloppe interne de la douille ( 17); 16 Boulon d'ancrage à expansion selon la revendication 14, caractérisé en ce que la gorge périphérique ( 34) est prévue dans une douille d'espacement ( 17) disposée entre le support de verrous et l'embouchure du trou d'alésage. 17 Boulon d'ancrage à expansion selon la revendication 14, caractérisé en ce que la gorge périphérique est prévue sur le support de verrous. 18 Boulon d'ancrage à expansion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support de verrous ( 21) est constitué par plusieurs coquilles séparées les unes des autres en direction périphérique et retenues par une bague élastique ( 25).