Brevet FR2544810A1 — publié le 19841026

L'invention concerne en général des attaches et plus précisément des attaches en deux pièces qui sont con- çues pour servir à fixer une large gamme d'épaisseurs de matière. Dans certaines applications, il est désirable d'utiliser une attache en deux pièces du type qui comporte un goujon muni de gorges combinées de blocage et de rupture et un élément tubulaire conçu pour y être estampé et dans lequel l'une quelconque de ces gorges est capable de jouer le rôle de col de rupture de manière à permettre d'utiliser des attaches identiques dans une large gamme d'épaisseurs de matière Un problème qui se pose avec une telle attache est de réaliser une structure dans laquelle la rupture du goujon se produise de façon répétée et constante dans celle des gorges combinées qu'on désire Les tentatives visant à réaliser une telle structure prévoient généralement un gou- jon présentant des gorges combinées de blocage et de ruptu- re pratiquement identiques. On utilise au droit d'une gorge choisie d'avan- ce une force dirigée axialement engendrée par l'estampage de l'élément tubulaire dans l'une des rainures combinées choisie d'avance et cette force, combinée à la force de traction appliquée par un outil d'installation, assure une force de traction combinée au droit de la gorge choisie de sorte que la rupture se produit et que par suite cette gor- ge, lorsqu'elle est choisie, joue le rôle d'un col de ruptu- re Toutefois, comme on estampe l'élément tubulaire dans plusieurs gorges combinées qui sont pratiquement identiques avant la rupture du goujon et comme il se produit en fait de petites différences incontrôlées dans les dimensions des gorges par suite de variations de fabrication, il se peut que la rupture du goujon ne se produise pas de façon répé- tée et constante dans la gorge désirée. Dans certains cas, il est désirable d'utiliser des attaches de ce genre avec des outils d'installation pré- sentant des mâchoires d'une structure classique Cela obli- ge à utiliser des goujons munis de gorges de traction qui s'engagent dans les mâchoires de l'outil et qui ont des facteurs de concentration de contraintes notablement dif- férents de ceux des gorges combinées En raison de la O différence de forme entre les gorges de traction et les gorges combinées, il est parfois nécessaire de laminer ces gorges en des processus de fabrication séparés ou de prévoir une partie de transition située entre les gorges de traction et les gorges combinées Cette partie de transition augmente inutilement la quantité de matière et le coût du goujon. L'invention a pour objet un goujon pour attache du type à goujon et à élément tubulaire o l'élément tubu- laire est destiné à être estampé dans une ou plusieurs gor- ges annulaires de blocage du goujon, le goujon comprenant une tête à l'une de ses extrémités et une tige présentant plusieurs gorges annulaires de blocage comme déjà dit, au moins certaines de ces gorges de blocage constituant des gorges combinées de blocage et de rupture dont chacune est capable de jouer soit le rôle d'une gorge de blocage soit celui d'une gorge de rupture, chacune des gorges combi- nées de blocage et de rupture comprenant une première pa- roi latérale inclinée radialement vers l'extérieur etvers la tete et une deuxième paroi latérale inclinée radiale- ment vers l'extérieur et à l'opposé de la tête, l'angle total eompris entre les première et deuxième paroi laté- rales -de chaque gorge combinée diminuant au fur et à me sure que la distance à la tête augmente. De préférence, l'angle compris entre la deuxième paroi latérale et un plan radial coupant transversalement la tige diminue pour chacune des gorges combinées de bloca- ge et de rupture au fur et à mesure que la distance à la tête augmente. De préférence, l'angle compris entre la deuxième paroc latérale et le plan radial varie de 15 à 250 envi- ron. De préférence, la dimiinution de l'angle total compris entre les première et deuxième parois latérales d'une gorge à la suivante, est inférieure à 2 '. De préférence, plusieurs des gorges de blocage situées au plus près de la tête présentent le même angle compris total. De préférence, le goujon présente aussi plusieurs gorges annulaires d'enserrement en un point situé sur la tige à l'écart de la tête par les gorges de blocage, ces gorges d'enserrement étant pratiquement identiques entre elles et-ayant une forme pratiquement similaire à l'une des gorges combinées de blocage et de rupture. L'invention a aussi pour objet une attache du type à goujon et à élément tubulaire comprenant en combi- naison un goujon comme ci-dessus et un élément tubulaire conçu pour être estampé dans certaines au moins des gorges de blocage du goujon. On décrira maintenant à titre d'exemple un mode d'exécution de l'invention en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe partielle d' une attache selon l'invention, en position de service re- lativement à deux pièces, un outil d'installation commen- çant à s'appliquer à l'attache la figure 2 est une vue en coupe fragmentaire d'une partie du goujon d'attache de la figure 1, illustrant la géométrie de gorges de la présente invention, la coupe étant pratiquée suivant un plan axial; et les figures 3 à 5 sont une succession de vues, similaires chacune à la figure 1 mais illustrant le pro- cessus d'installation depuis l'estampage initial de l'élé- ment tubulaire jusqu'à l'estampage complet et à la rupture du goujon. La figure 1 représente une attache selon l'inven- tion, désignée par la référence 10 et comprenant un goujon 12 muni d'une tête 14 présentant à une extrémité une par- tie de tige allongée 16 - 4. La partie de tige 16 présente plusieurs gorges annulaires combinées de blocage et de rupture 17 et plu- sieurs gorges annulaires de traction 19, situées à une plus grande distance de la tête 14 que les gorges combinées 17. La tige 16 peut comprendre une partie cylindrique lisse relativement courte 18 à proximité immédiate de la tête 14 Bien que la partie cylindrique lisse 18 soit représen- tée relativement courte, elle peut s'étendre jusqu'à une longueur égale à une épaisseur totale prédéterminée de ma- tière avec laquelle l'attache 10 doit servir Ainsi, les gorges combinées 17 s'étendent sur un tronçon de la tige 16, depuis un point dépassant cette épaisseur minimale pré- déterminée jusqu'à un point o commencent généralement les gorges de traction 19 Chacune des gorges combinées 17 est définie par des parois latérales 20 et 22 qui divergent ra- dialement vers l'extérieur et qui sont reliées à leurs ex- trémités radialement intérieures par une partie arrondie 24 généralement concave L'extrémité radialement extérieure de la paroi latérale 20 est reliée à l'extrémité radialemet extérieure de la paroi latérale 22 de la gorge 17 immédia- tement suivante par une partie généralement convexe ou crê- te 26 et de même, une partie arrondie convexe pratiquement identique 26 relie aussi l'extrémité radialement extérieu- re de la paroi latérale 22 à la paroi latérale 20 de la gor- ge 17 immédiatement suivante. La figure 2 montre plusieurs gorges combinées 17, plus précisément les gorges combinées 17 a, 17 b, 17 c et 17 d. La gorge combinée 17 a est représentative de chaque gorge combinée 17 et comprend une paroi latérale 20 a et une paroi latérale 22 a La paroi latérale 20 a est située à une plus grande distance de la tête 14 que la paroi latérale 22 a La paroi latérale 20 a fait, avec un plan radial 30 coupant transversalement la tige 16, un angle 28 a notablement pius petit que l'angle 32 a formé entre la paroi latérale 22 a et le plan radial 30 a De même, la paroi 20 b fait, avec un plan radial 3 Gb coupant transversalement la tige 16, un an- gle 28 b notalement plus petit que l'angle 32 b formé en- tre la paroi latérale 22 b et le plan radial 30 b On note que la gorge combinée 17 a est à une plus grande distance de la tête 14 que la gorge combinée 17 b et ainsi de suite. Pour obtenir la fiabilité désirée, comme on l'expliquera ci-après, l'angle 28 a est plus petit que l'angle 28 b, 1 ' angle 28 b est plus petit que l'angle 28 c et ainsi de sui- te L'angle 32 a est de préférence pratiquement égal à l'an- gle 32 b, l'angle 32 b est de préférence pratiquement égal à l'angle 32 c et ainsi de suite Donc, l'angle total compris entre la paroi latérale 20 et la paroi latérale 22 diminue pour chaque gorge combinée 17 au fur et à mesure que la distance à la tête augmente Il semble que l'invention as- sure des résultats satisfaisants quand l'angle 32 est dl environ 45 e' et quand l'angle 28 augmente depuis un mini- mum d'environ 15 jusqu'à un maximum d'environ 25 Ainsi, pour un goujon présentant au total dix gorges combinées 17, l'angle total compris entre les parois latérales 20 et 22 diminuerait d'environ 1 pour chaque gorge combinée au fur et à mesure que la distance à la tête 14 augmenterait. Les diamètres maximal et minimum définis par l'extension radiale de la partie arrondie convexe 26 et de la partie arrondie concave 24 sont pratiquement identiques pour cha- que gorge combinée 17 La variation de l'angle compris to- tal, pour chaque gorge combinée 17 est de préférence iden- tique et de préférence inférieur à 2 Les gorges annulaires de traction 19 sont de préférence à proximité immédiate des gorges combinées 17 et elles sont pratiquement identiques entre elles Les gorges de traction 19, aussi appelées gorges d'enserrement, ont de préférence une forme pratiquement similaire à l'une des gorges combinées 17 Du fait qu'elles ont une forme si- milaire, comprenant une partie arrondie concave similaire à la partie arrondie concave 24, la concentration de con- traintes est pratiquement similaire pour les gorges de traction et pour les gorges combinées 17 Ainsi, la pos- sibilité de laminer simultanément les gorges de traction 19 et les gorges combinées 17 pendant le processus de f a- brication du goujon 12 est accrue Les gorges de traction 19 peuvent éventuellement avoir une forme notablement dif- férente de toutes les gorges combinées 17. En se référant maintenant aux figures 1 et 3 à- , on voit que l'attache 10 est conçue pour s'insérer dans des ouvertures alignées 34 et 36 prévues dans deux éléments respectifs 38 et 40 qui doivent être assemblés par latta- che 10 On place sur la tige 16 un élément tubulaire 42 en forme de collier généralement cylindrique, sa partie terminale à rebord 44 étant amenée à s'appliquer à l'élé- ment 40 Comme indiqué, l'extension axiale des gorges com- binées 17 est supérieure à l'épaisseur totale des éléments 38 et 40 plus la longueur axiale du collier 42 Immédiate- ment auprès des gorges combinées 17 se trouvent des gorges de traction 19 auxquelles peuvent s'appliquer les mâchoires 48 d'un outil de traction 50. L'outil de traction 50 est d'une structure classi- que, présentant une enclume d'estampage 52 qui dépasse ex- térieurement du nez 54 de l'outil 50 Les mâchoires 48 sont conçues pou-A se mouvoir vers l'arrière relativement à l'enclume 52 comme indiqué sur les dessins L'enclume 52 présente une ouverture centrale tronconique 58 comportant une première partie intérieure à conicité relativement pro- noncée 60 et une deuxieme partie intérieure tronconique 62. L'actionnement de l'outil de traction 50 a pour effet que les mâchoires 48 saisissent et enserrent un nombre prédé- terminé de gorges de traction 19 et exercent ainsi une for- ce de traction sur le goujon 12 et contre le collier 42. Pendant les stades initiaux de l'action de traction, l'en- clume 52 exerce sur le collier 42 une force de sens opposeé ce qui fait que les éléments 38 et 40 sont attirés à la position d'adaptation mutuelle. Ensuite, comme on le voit surtout par la figure 3 j la partie 60 de l'enclume 52 commence à déformeer la par- 25448 1 O tie terminale extérieure 56 du collier 42 ou à la refouler dans l'une 17 a des gorges combinées 17, qui est choisie à l'avance La déformation initiale donne lieu à une action de blocage entre le collier 42 et le goujon 12 Ensuite, la poursuite du mouvement des mâchoires 48 a pour effet que l'enclume 52 se déplace le long du collier -42, refou- lant la matière du collier dans les gorges combinées 17 b, 17 c, 17 d et éventuellement dans d'autres, proches des élé- ments 38 et 40, et continuant aussi à comprimer la matière du collier qui a été estampée dans les gorges 17 a, 17 b et ainsi de suite. A cause de la configuration définie des gorges, la compression et le refoulement poursuivis de la matière du collier dans les gorges 17 a, 17 b, etc a pour effet d'exercer une force localisée, dirigée axialement, sur la paroi latérale 20 de chaque gorge recevant de la matière du collier 42 Dans les attaches antérieures, munies de gorges combinées de blocage et de rupture pratiquement identiques, des variations de dimensions des gorges, dues à des toléran- ces de fabrication et à la conicité relativement graduelle 62 de l'enclume 52 peuvent avoir pour effet que des forces similaires dirigées axialement se produisent dans plus d-'une gorge dans laquelle la matière d'a collier est refou- lée Ainsi, il n'est pas toujours possible de prédire la- quelle des gorges jouera le rôle de col de rupture Comme on le voit surtout sur la figure 2, du fait que l'on donne aux gorges combinées 17 une configuration telle que l'angle compris total pour chaque gorge combinée 17 diminue au fur et à mesure que la distance à la tête 14 augmente, la com- posante de force dirigée axialement augmente, pour chaque gorge combinée 17 au fur et à mesure que la distance à la tête 14 augmente; en conséquence, la gorge 17 a aura une plus grande composante de force axiale que la gorge 17 b, la gorge 17 b aura une plus grande composante de force axia- le que la gorge 17 c et ainsi de suite, Comme la gorge com- binée qui présente le plus petit angle et qui reçoit de la matière du collier sera toujours la gorge adjacente à la partie terminale 56 du collier 42, cette gorge 17 a engen- drera une plus grande force dirigée axialement qu'aucune autre gorge recevant de la matière du collier La compo- sante de force dirigée axialement, engendrée par la pour- suite de la compression et du refoulement de la matière du collier, en combinaison avec la traction axiale exercée par les mâchoires 48, aura pour effet que la gorge 17 a jouera le rôle de col de rupture, la partie terminale 46 du goujon 12 se brisant à cet endroit Comme le col de rupture se présente maintenant de façon plus constante dans la première gorge qui reçoit de la matière du collier, on obtient un système d'attache ayant un plus haut degré de fiabilité. Pour augmenter encore la fiabilité, on peut choisir la partie arrondie concave 24 de manière à former une zone de concentration réglée et prédéterminée de con- traintes qui facilite la rupture à l'endroit de la gorge combinée désirée 17 En outre, la partie-arrondie convexe 26 agit de manière à faciliter le refoulement du métal dans les gorges combinées 17 La partie arrondie concave 24 est pratiquement identique pour chaque gorge combinée 17. On notera que dans l'invention l'effort total de traction nécessaire pour effectuer la rupture du goujon lorsqu'il est installé en combinaison avec l'élément tu- bulaire est inférieur à l'effort de traction nécessaire pour effectuer la rupture du goujon sans la coopération de l'élément tubulaire. On notera aussi que certaines gorges combinées 17 peuvent jouer le rôle de gorges de rupture Par exem- ple, dans des pièces d'épaisseur minimale déterminable, la gorge combinée 17 a est la seule gorge qui puisse jouer le rôle de gorge de rupture Les gorgës 17 b, 17 c, etc ne peuvent être que des gorges de blocage car on ne peut pas rencontrer de pièces d'épaisseur réduite En conséquence, les gorges 17 b, 17 c, etc peuvent éventuellement être pratiquement identiques lorsqu'en réalité ces gorges ne peuvent jamais jouer le rôle de gorges combinées de blo- cage et de rupture. L'exemple ci-dessus constitue une attache en deux pièces présentant des gorges combinées perfectionnées qui s'étendent, le long de la tige du goujon, sur une dis- tance au moins-égale à la différence entre les épaisseurs minimale et maximale de pièce pour lesquelles l'attache doit servir. On peut utiliser des attaches identiques pour fixer des matériaux ayant une large variété d'épaisseurs totales Cette particularité assure aux usagers de ces attaches des économies notables, tant en réduisant le nom- bre d'attaches différentes qu'il faut acheter et avoir en stock qu'en augmentant la fiabilité du produit du fait qu'il est moins vraisemblable d'utiliser, par inadvertance une attache ayant une gamme d'enserrement non appropriée. Les gorges de traction reçoivent si l'on veut la configuration propre à donner lieu à un facteur de concen- tration de contraintes pratiquement égal à celui des gorges combinées Cela facilite la fabrication du goujon en per- mettant de laminer aussi bien les gorges combinées que les gorges de traction en un seul processus continu de fabri- cation. Bien que l'on ait décrit l'invention à propos d'une attache en deux pièces comportant un goujon et un collier pouvant être estampés, il faut noter que les princi- pes sont applicables aussi à la fabrication d'une attache borgne dans laquelle l'élément tubulaire 42 peut être sous forme d'une douille cylindrique présentant une partie ex- térieure conçue pour être estampée sur un goujon de façon similaire à ce qui est décrit plus haut. L'invention n'est pas limitée aux détails de l'exemple ci-dessus. 254481 O REVENDICATIONS 1 Goujon pour attache du type à goujon et à élé- ment tubulaire o l'élément tubulaire est destiné à être estampé dans une ou plusieurs gorges annulaires de bloca- ge du goujon, comprenant une tête ( 14) à l'une de ses ex- trémités et une tige ( 16) à plusieurs gorges annulaires de blocage dont au moins certaines constituent des gorges com- binées de blocage et de rupture ( 17) capables chacune de jouer soit le rôle d'une gorge de blocage soit celui d'une gorge de rupture, chacune des gorges combinées de blocage et de rupture comprenant une première paroi latérale ( 22) inclinée radialement vers l'extérieur et vers la tête et une deuxième paroi latérale ( 20) inclinée radialement vers l'extérieur et à l'opposé de la tête, caractérisé en ce que l'angle total ( 28 et 32) compris entre les première ( 22) et deuxième ( 20) parois latérales de chaque gorge com- binée ( 17) diminue au fur et à mesure que la distance à la tête ( 14) augmente. 2 Goujon selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle ( 28) compris entre la deuxième paroi la- térale ( 20) et un plan radial ( 30) coupant transversale- ment la tige diminue pour chacune des gorges combinées de blocage et de rupture ( 17) au fur et à mesure que la dis- tance à la tête augmente. 3 Goujon selon la -revendication 2, caractérisé en ce que l'angle ( 28) compris entre la deuxième paroi la- térale ( 20) et le plan radial ( 30) varie de 15 à 250 en- viron. 4 Goujon selon la revendication 1, caractérisé en ce que la diminution de l'angle total ( 28 et 32) compris entre les première et deuxième parois latérales, d'une gorge ( 17) à la suivante, est inférieure à 2 . Goujon selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que plusieurs des gorges de blocage ( 17) situées au plus près de la tête pré- sentent le même angle compris total. 25448 10 6 Goujon selon l'une quelconque des revendi- vations précédentes, lequel présente aussi plusieurs gor- ges annulaires d'enserrement situées sur la tige dans une position espacée de la tête par les gorges de blocage, ces gorges d'enserrement étant pratiquement identiques entre elles, caractérisé en ce que les gorges d'enserrement ( 19) ont une forme pratiquement similaire à l'une des gorges com- binées de blocage et de rupture ( 17). 7 Attache du type à goujon et à élément tubu- laire, caractérisée en ce qu'elle comprend, en combinaison, un goujon ( 12) selon l'une quelconque des revendications précédentes et un élément tubulaire ( 42) conçu pour être estampé dans certaines au moins des gorges de blocage ( 17) du goujon.