Brevet FR2537672A1 — publié le 19840615

La présente invention se rapporte à des appareils de fixation aveugle et plus particulièrement à la liaison d'un appareil de fixation aveugle à une structure, de manière à conférer à celle-ci une excellente résistance à la corrosion et une résistance au cisaillement élevée. Les appareils de fixation aveugle se sont caractérisés jusqu'ici par l'utilisation d'une queue tubulaire et d'une tête annulaire conique destinée à être reçue en engagement à force dans la matière de la structure qui forme un évasement, ainsi que d'une tige qui est rétractable à l'extrémité exposée ou avant de la structure, afin d'élargir des moyens situés du côté "aveugle" ou non exposé de cette structure et de retenir axialement l'appareil de fixation en position. Toute longueur en excès de la tige du côté exposé peut ensuite être sectionnée. L'utilisation d'appareils de fixation de ce type n'est pas toujours à conseiller en raison des grands trous nécessités par le diamètre accru de la tête. Par ailleurs, dans la plupart des cas, un évidement excessif des têtes des appareils de fixation était jugé nécessaire pour l'engagement d'outils de maintien de la tête et de la queue contre tout mouvement de rotation lors de la rétractation par rotation de la tige filetée. De plus, les appareils de fixation aveugle utilisés jusqu'ici tendent à se desserrer et à sortir de leur position sous l'effet de la vibration structurale, ce qui a pour conséquence une diminution de leur durée de vie, par fatigue, et la destruction de l'engagement étanche de la tête et de l'alésage fraisé, de sorte que du fluide corrosif peut avoir accès à l'interface et corroder la connexion. De même, les appareils de fixation aveugle précédents ne sont, en général, pas applicables à des installations de forme originale, pour des applications mettant en jeu des charges de cisaillement qui utilisent des panneaux minces, parce que les hauteurs de tête nécessaires conduisent à des évidements fraisés qui sont proche de la condition d'une lame de couteau, ce qui réduit l'aire de support du cisaillement avec pour conséquence un affaiblissement de la résistance à la fatigue et'un desserrement de l'appareil de fixation. Un but de l'invention est de fournir un appareil de fixation aveugle et une combinaison d'appareil de fixation aveugle et de structure qui rédui- sent les problèmes et les difficultés ci-dessus. Ainsi, la présente invention a pour objet un appareil de fixation tubulaire du type décrit ci-dessus, au deuxième paragraphe, dont la tête comporte une face d'extrémité annulaire, une première section conique tournée vers l'avant et située en avant de la face d'extrémité pour engager de force l'alésage fraisé de la structure et une seconde section conique tournée vers l'avant, située en avant de la première section, la conicité de la première section réduite vers l'avant étant de plus de 20 et de moins de 150 et nettement inférieure à celle de la seconde section conique rétrécie vers l'avant. Fondamentalement, l'invention permet l'utilisation d'un appareil de fixation aveugle qui n'exige pas un enlèvement excessif de la matière de la structure ou du revêtement pour la réception de la tête de l'appareil de fixation, de sorte que la résistance à la fatigue et au cisaillement dé la structure n'est pas compromise. En conséquence, la réduction de la quantité de matière de la structure qui est enlevée pour la réception de la tête de l'appareil de fixation aveugle réduit d'autant le diamètre hors tout de l'évasement fraisé, ce qui fait que la structure n'est pas affaiblie de manière indésirable; déplus, l'engagement d'interaction de la première section conique de la tête et de la structure produit une compression radiale et une tension périphérique-qui tendent à augmenter la résistance de la structure à la fatigue et au cisaillement et en comprimant radialement la tige à empêcher le relâchement du joint et à réduire le pro- blème de la chute; la résistance à l'accès des fluides corrosifs entre la structure et la tête est assurée par cette interaction et la liaison entre l'appareil de fixation et la structure est renforcée.De tels appareils de fixation peuvent être utilisés comme appareils de fixation originaux ou comme appareils de fixation de remplacement. D'autres avantages résident dans le fait que la première section de la tête peut être suffisamment engagé à force dans le contre alésage pour produire un frottement qui bloque la tête en rotation lorsque la tige tourne afin de mettre en place l'appareil de fixation et pour rendre sure que la tête ne tourne pas lorsqu'elle est en position par rapport à la structure. Des formes de réalisation spécifiques de l'invention seront maintenant décrites à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la Fig.l est une vue en élévation de côté, avec coupe partielle, montrant un appareil de fixation aveugle selon l'invention, après qu'il ait été inséré dans un alésage d'une structure, - la Fig.2 est une vue analogue à la Fig.l, mais montrant l'appareil de fixation complètement inséré, - la Fig.3 est une vue en élévation de côté montrant un appareil de fixation aveugle modifié incorporant l'invention, et - la Fig.4 est une vue en élévation en coupe de l'appareil de fixation de la Fig.3 après insertion dans un alésage d'une pièce. Comme le montrent les dessins annexés, et notamment les Fig. 1 et 2, l'appareil de fixation tubulaire 10 comporte une queue tubulaire Il s'éten- dant axialement et recevable dans des alésages 12 et 13 formés dans des panneaux ou des tôles de structure 14 et 15 à relier entre eux. L'appareil de fixation a également uné tête annulaire 16 recevable en engagement à force avec la matière de la pièce qui forme un contre alésage conique désigné par la réfé- rence générale 17, et qui est typiquement fraisé. L'appareil de fixation peut, par exemple, être en un métal tel qu'un acier allié, l'aluminium ou le titane, en un alliage d'aluminium ou de titane, un autre alliage de métaux légers ou en Monel, la pièce ou structure telle qu'un revêtement a d'avion, peut par exemple également être en un métal tel que 1'alu- minium ou le titane, en un alliage d'aluminium ou de titane, ou en un autre alliage de métaux légers. La tête 16 a une face d'extrêmité 18, une première section conique tournée vers l'avant 19, située immédiatement en avant de la face d'extre'rnité, et une seconde section conique tournée vers l'avant 20 située en avant de la première section. La conicité B du cône de la seconde section est nettement plus grande que la conicité A du cône de la première section, de sorte que, lorsque la queue est partiellement insérée dans 1'alésage de la structure, comme le montre la Fig.l, et qu'un choc est reçu ou une pression exercée, sur la face arrière de la tête, cette derniere s'appuie, comme le montre la Fig.2. Un percuteur tubulaire destiné à frapper la tête est désigné par la référence générale 24. La construction de appareil de fixation peut être telle qu'il s'applique complètement, comme le montre la Fig.2, en réaction à un ou plusieurs coups portés par ce percuteur; il n'est pas nécessaIre, cependant, de frapper la tête à coups répétés, ce qui réduit considérablement le niveau de bruit dans les zones d'assemblage La queue tubulaire 11 comprend typiquement une section primaire allongée llas'étendant en avant de la seconde section 20 de la tête et une section secondaire llb . . . . . . . . . . qui s'étend en avant de la section lla et est conique et rétrécie vers l'avant afin d'être utilisée pour expanser radialement vers l'extérieur la portion arrière 50a d'une bague 50, en vue de retenir un rivet dans la position de liaison des panneaux de structure, comme le montre la Fig.29 Pour obtenir de meilleurs résultats, en ce qui concerne l'appareil de fixation les conicités A et C des cônes 19 et 22 de la tige et du contre alésage conique correspondant 22 de la structure sont typiquement à peu près les mêmes et peuvent varier entre 20 et 150; quand A est d'environ 20, la longueur L de la première section 19 est d'environ 3,5mu et quand A est~d'environ 15 , la longueur L est d'environ 0125hum (c'est-a-dire que la longueur L est d'autant plus grande que l'angle A est plus petit) et ces deux coordonnées (20 et 3,5mm et 150 et 0,25mm) définissent une ligne dans un système de coordonnées rectangulaires qui relie L à A. De plus sur la Fig.2, la première section 19 de la tête est typiquement en engagement d'interaction avec la surface du contre alesage 22 partout le long de la longueur de cette section 19, la longueur totale de cette interaction se situant dans l'intervalle d'environ 0,02 à 0,25mm; et la section primaire lla de la tige peut être en engagement d'interaction avec les alésages 12 et 13, la longueur totale de cette interaction se situant de même dans l'intervalle d'environ 0, 000 à 0,20mm. L'appareil de fixation de la Fig.l comprend aussi une tige 30 se prologeant à travers la queue tubulaire et la tête annulaire. La tige représentée est filetée extérieurement en 31 et vissée dans un taraudage 32 de la queue, de sorte que la tige peut être rétractée par rapport à la queue si elle est entraînée en rotation après la venue en appui de la tête, comme le montre' la Fig.2, cette venue-en appui assurant un blocage par frottement pour résister à la rotation de la tête et de la queue. Un organe 50 prévu à lXex- extrémité en saillie de l'appareil de fixation s'élargit sous l'effet de ce retrait de la tige de façon à retenir axialement l'appareil en position, la première section 19 de la tête étant verrouillée par frottement au contre alésage 22.A cet égard, le blocage par frottement en 22 est suffisant pour résister à la rotation de la tête et de la queue, pour résister à ou bloquer la rotation de la tête et de la queue sous l'effet de l'application à la tige du couple agissant pour rétracter cette tige et élargir radialement la bague 50. En conséquence, une étanchéité à la corrosion est assurée en 22 et le blocage par le frottement entre les cones 19 et 22 aide à l'obtention de la liaison. Dans certains cas, un dispositif de maintien tel qu'un évidement Philipps montré en 16a est prévu dans la tête pour aider à l'interdiction du pivotement; mais la dimension de cet évidement peut être très réduite, ce qui renforce la tête du fait du blocage en 22. Le diamètre de la tête peut aussi être réduit. L'extrêmité de la tige éloignée de la tête porte une bride 34 définissant un épaulement annulaire 34a . Ce dernier déplace, au moment du retrait de la tige, la bague 50 vers et sur la surface de came llb de la queue pour élargir la bague, comme le montre la Fig.2. I1 faut noter que le diamètre extérieur de l'épaulement 34a est inférieur au diamètre extérieur de la section 19 de la tête. La flèche 36 indique la direction du retrait de la tige pincée à son extrémité filetée 30a de diamètre réduit. On remarquera que les trois aires de support ( 12 et 13 et 22) agissent pour centrer l'appareil de fixation dans l'ensemble normalement à la structure lorsque cette dernière est soumise au cisaillement, pour aider à la résistance à--celui-ci et pour retenir le serrage. Dans l'appareil de fixation 60 des Fig. 3 et 4, la construction de la tête annulaire 61 reste la même que celle de la tête des Fig. t et 2. Par conséquent, les mêmes références que sur les Fig. 1 et 2 sont utilisées pour la tête et les éléments du contre alésage, et l'appui de la--section 19 de latête dans le contre alésage conique 22 est le même que celui qui a été décrit précédemment Dans cet exemple de réalisation, le prolongement 62a de la tige 62 à l'intérieur de la queue tubulaire 63 n'est pas fileté ., et l'alésage de'la queue ne l'est pas non plus. L'organe expansible comprend une portion d'extrémité 63a d'épaisseur de paroi réduite, de la queue tubulaire.La Fig.4 montre cette portion dans une forme gondolée et élargie pour retenir axialement l'appareil de fixation en position. La portion gondolée 63a est en contact avec la surface 15a de la structure de la même manière que la portion 50a de la bague expansée sur la Fig;2. Une bride 64 de la tige 62 a un épaulement 64a susceptible d'entrer en contact avec la portion 63a d'extrêmité de la queue pour fléchir celleci lors du retrait axial vers l'arrière de la tige relativement à la queue. Une bague de blocage 66 est déformée et forme un cône entre une rainure 67 de la tige et un alésage conique 68 de la tête pour bloquer la tige sur la tête. De cette manière, la bague 66 contribue au blocage en 22 et ce dernier contribue aussi au blocage de la bague 66 en place. La construction des appareils de fixation aveugle qui vient d'être décrite permet de résoudre~ les problèmes de desserrement 'et de réduction, par fatigue, de la durée de vie des structures lorsque ces appareils de fixation sont utilisés, en procurant des appareils de fixation aveugle ayant une tête qui coopère avec la structure pour fournir un point d'ancrage qui contribue à maintenir les appareils de fixation dans l'ensemble perpendiculaires à la structure ainsi qu'aux forces de serrage. - REVENDICATIONS 1.- Appareil d fixation tubulaire comportant une queue tubulaire s'étendant axialement pour être reçue dans un alésage d'une structure et une tête annulaire conique pour être reçue, par engagement à force, dans un contre alésage formé par la matière de la structure, ainsi qu'une tige (30 ou 62) qui est rétractable du côté exposé ou avant de la structure afin d'élargir un organe (50a ou 63a) situé du côté aveugle ou non exposé de cette structure et de retenir axialement l'appareil de fixation en position, caractérisé en ce que la tête' de l'appareSl de fixation comporte une face d'extremité annulaire (18), une première section conique tournée vers l'avant (19) située en avant de la face d'extrè'mité pour s'engager à force dans le contre alésage (17) de la structure et une seconde section conique tournée vers l'avant (20) située en avant de la première section, la conicité de la première section conique réduite vers l'avant étant de plus de 20 et de moins de 150 et étant nettement moins grande que celle de la seconde section conique réduite vers l'avant. 2.- Appareil de fixation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur axiale de la première section conique est de l'ordre de 3,5mm à 0,25mm, et croit dans cet intervalle lorsque la conicité de cette première section diminue dans l'inter- valle angulaire, la totalité de la longueur axiale de la première section conique (19) étant espacée radialement vers l'extérieur de la seconde section conique (20) formée par la tête et espacée extérieurement de la tige (30 ou 62). 3.- Appareil de fixation suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la tige 30 est susceptible de rotation pendant son retrait pour appliquer le couple transmis de la tige rotative à la tête et à la queue de l'appareil de fixation, et comporte un épaulement de bride (34a) à proximité de son extrémité éloignée de la tête, et en ce que l'organe comprend une bague expansible (50a) qui est montée sur la tige et susceptible de rotation autour de celle-ci, et entre en contact avec l'épaulement, et une came (llb) formée sur la queue pour expanser la bague en réaction à la rétraction de la tige, le diamètre extérieur de l'épaulement étant inférieur au diamètre extérieur de la première section de la tête. 4.- Appareil de fixation suivant l'une. des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un épaulement annulaire (64a) porté par la tige à proximité de son extrémité éloignée de la tête, et en ce que l'organe expansible, comprend une portion tubulaire (63a) de la queue qui est susceptible de s'infléchir axialement à proximité de l'épaulement. 5.- Assemblage comportant en combinaison un appareil de fixation suivant l'une des revendications précèdentes, et une structure ayant un alésage de réception de l'appareil de fixation, caractérisé en ce que l'alésage de la structure comporte un contre alésage (22) engagé à force avec la première section conique (19) de la tête (16), une interaction existant entre cette première section conique de la tête et le contre alésage conique sur une longueur de l'ordre de O,025mm à 0,25mm, et cet engagement à force de la première section conique de la tête avec le contre alésage de la structure créant une compression radiale sur la tige (30) qui empêche le desserrement de cette dernière par rapport à la tête et à la queue 11 et produit un frottement de blocage de la tête en rotation en réaction à l'application d'un couple sur la tige pendant le retrait de celle-ci lors de la mise en place de l'appareil de fixation dans l'alésage de la structure.