Brevet FR2574135A1 — publié le 19860606

La présente invention concerne une cheville à expan- tiqe ou sion par cône, comprenant une/vls filetée à une extrémité, un cône taraudé à l'extrémité filetée de la tige,pour l'expansion d'une douille expansible disposée autour de latige et des moyens agencés pour immobiliser, pendant son expansion, la douille en translation par rapport à la tige et pour, après l'expansion de la douille, permettre un déplacement de la tie en translation par rapport à la douille et donc le vissage de la tige dans le cône. Jusqu'au moment o le cône d'expansion s'immobilise, et avec lui la douille expansible, c'est-à-dire jusqu'à l'ancrage de la cheville, la distance entre la tête de la vis et la douille expansible doit rester pratiquement constante sinon la douille expansible peut, au cours de la pénétration du c8ne, se déplacer vers l'ouverture du trou de réception de la cheville, ce qui peut en affecter l'ancrage. En d'autres termes, il faut que la douille ex- pansible, pendant son expansion, reste pratiquement immo- bile-en translation. Une fois l'ancrage réalisé, et la douille ayant de toutes façons été légèrement déplacée vers l'ouverture du trou de réception de la cheville lors de l'expansion, c'est-à-dire qu'elle est remontée, il est nécessaire de plaquer fermement la pièce à fixer contre le matériau-support, dans lequel le trou de réception avait été préalablement ménagé, par serrage, en vissant la vis dans le c8ne d'expansion alors immobilisé. On notera qu'une telle cheville peut servir à fixer n'importe quelle pièce à un matériau-support destiné à la recevoir; il s'agira de préférence de pièces lourdes à fixer à des matériaux durs, comme des matériaux de cons- truction par exemple. La demanderesse avait déjà proposé une cheville du type mentionné ci-dessus, dans laquelle les moyens d'immo- bilisation comprennent une entretoise disposée autour de la vis, entre la tête de la vis et la douille expansible, la 2574 1 35 douille étant, au départ, en appui contre une collerette cisaillable de l'entretoise par une portion en saillie axiale. Mais, pour diverses raisons, dont un manque de sou- plesse, la douille expansible, lors de son expansion, provoquait un cisaillement prématuré de la collerette de l'entretoise. On connait également une cheville du type mentionné ci-dessus, notamment par le brevet français 1 592 228, dans laquelle les moyens d'immobilisation comprennent une bague intermédiaire entre une entretoise, en l'occurrence une portion de diamètre élargi de la vis, et la douille expansible, et en appui contre celles-ci, la bague inter- médiaire étant agencée pour, après l'expansion de la douille, fléchir et se déformer élastiquement, ou gonfler, sous l'action du vissage de la vis dans le cône d'expansion. Mais bne telle cheville présente l'inconvénient que la bague intermédiaire, déjà au cours de l'expansion de la douille et surtout lors du blocage final, risque de flé- chir vers l'intérieur et perturber ainsi le vissage et dévissage de la vis. La présente invention vise donc à perfectionner cette dernière cheville pour en éliminer l'inconvénient. A cet effet, la présente demande concerne une cheville à expansion par c8ne, comprenant une tige filetée à une extrémité, un cône taraudé à l'extrémité filetée de la tige pour l'expansion d'une douille expansible disposée autour de la tige et, disposées autour de la tige, une entretoise et une bague intermédiaire en appui contre l'entretoise et la deuille expansible pour immobiliser, pendant son expansion, la douille en translation par rapport à la tige et pour, après l'expansion de la douille, permettre un déplacement de la tige en translation par rapport à la douille et donc le vissage de la tige dans le cône, cheville caractérisée par le fait que la bapue intermédiaire est axialement et radialement riaide et 1a douille expansible comporte une portion de diamètre extérieur rétréci ménageant un épau- lement d'appui radial pour la bague intermédiaire. Grâce à l'invention, d'une part la bague intermé- diaire ne peut plus fléchir, ou flamber, et d'autre part, lors de l'expansion, même si la douille expansible subit une légère remontée, son action sur la bague intermédiaire, qui pourrait se répercuter sur l'entretoise, s'exerce par une surface annulaire réduite, ce qui en limite considé- rablement les effets. Dans la forme de réalisation préférée de la cheville de l'invention, la bague intermédiaire est en appui radial contre une collerette annulaire cisaillable de l'entretoise, la bague -étant en appui axial contre l'entretoise et la portion rétrécie de la douille expansible. Ainsi, le mon- tage de la douille, de la bague intermédiaire et de l'en- tretoise est un montage télescopique qui procure l'avantage de maintenir constant le diamètre intérieur de l'alésage de réception de la tige filetée. Il est également avantageux de prévoir sur la portion rétrécie de la douille expansible une gorge annulaire pour en accroître l'élasticité et réduire la poussée de la douille sur la-bague intermédiaire. Lorsque la douille expansible est pourvue de fentes d'expansion, ce qui est généralement le cas, grâce à sa portion rétrécie et à l'épaulement d'appui radial ainsi ménagé, sur lequel débouchent également ces fentes, celles- ci peuvent naturellement recevoir des ergots d'indexage anti-rotation solidaires de la bague intermédiaire, sans qu'il n'ait été nécessaire de procéder à un usinage parti- culier supplémentaire de la douille expansible. Enfin, et bien que la réaction de la bague intermé- diaire sur l'entretoise, et plus particulièrement sur sa collerette, lors d'une éventuelle remontée de la douille au cours de l'expansion, soit aussi faible que possible, il est préférable de prévoir des créneaux axiaux prolon- geant la bague intermédiaire, en appui radial sur la collerette cisaillable de l'entretoise. En cas de remontée de la douille expansible, lors de l'expansion, son action est limitée à celle de ces créneaux. Ce n'est que lors du blocage final que l'entretoise, dépla- cée alors dans l'autre direction vers le fond du trou d'ancrage, provoque elle-même le cisaillement de sa colle- rette contre toute la surface annulaire radiale de la bague intermédiaire. On remarquera ici que la caractéristique essentielle de l'invention pourrait tout aussi bien s'appliquer à une cheville comprenant une tige filetée à ses deux extrémités, avec un écrou monté sur la portion filetée opposée à celle du cône d'expansion taraudé. La rotation de l'écrou pour l'ancrage de la douille, provoquerait la remontée de la tige, et avec elle celle du cône, alors solidaire en trans- lation de la tige, pour assurer l'expansion, les autres éléments de la cheville, avec leurs fonctions, restant inchangés Le blocage final de la pièce A fixer serait ensuite réalisé à l'aide de l'écrou vissé sur la tige. Une fente de vissage ménagée à l'extrémité de la vis portant l'écrou permettrait en outre, avant blocage de la pièce, de visser la tige dans le cône immobilisé et de régler le dépassement de la tige hors du trou d'ancrage. On pourrait également concevoir que la tige et le cône d'expansion forment un ensemble monobloc, la tige restant filtée à son extrémité opposée. Dans ce cas, alors, le blocage final de la pièce pourrait toujours être obtenu par un vissage de l'écrou, mais le réglage précédent ne pourrait plus être effectué. Dans ces conditions, la portée de la présente demande doit donc être élargie à une cheville à expansion par cône, comprenant une tige, à une extrémité de celle-ci, un cône agencé pour être entraîné en translation par la tige et assurer l'expansion d'une douille expansible disposée autour de la tige et, disposées autour de la tige, une entretoise et une bague intermédiaire en appui contre l'entretoise et la douille expansible, pour immobiliser, pendant son expansion, la douille en translation par rapport à la tige, cheville caractérisée par le fait que la bague intermédiaire est axialement et radialement rigide et la douille expansible comporte une portion de diamètre extérieur rétréci ménageant un épaulement d'appui radial pour la bague intermédiaire. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription de plusieurs formes de réalisation de la cheville de l'invention en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une vue de la cheville de l'in- vention, avec une première forme de réalisation de la bague intermédiaire; - la figure 2 représente une vue en coupe axiale de la cheville de la figure 1; - la figure 3 représente une vue en perspective de la bague intermédiaire de la cheville des figures 1 et 2; - la figure 4 représente une vue en perspective d'une deuxième forme de réalisation de la bague intermédiaire de la cheville de l'invention; - la figure 5 représente une vue en perspective d'une troisième forme de réalisation de la bague intermédiaire de la cheville de l'invention, et -la figure 6 représente une vue en coupe axiale de la cheville des figures 1 à 3, après expansion, mais avant blocage d'une pièce à fixer. La cheville représentée sur les dessins comporte une tige, ou vis, 1 pourvue, à une extrémité, d'une tête 2 et d'une rondelle de serrage 12, solidaire de la tête, et, à l'autre extrémité, d'une portion filetée 5 dont le file- tage est destiné à coopérer avec le taraudage d'un cône d'expansion 3. Une douille expansible 4 est disposée autour de la portion filetée 5 de la vis 1, et son extrémité 6 tournée vers l'extrémité de la vis comporte une surface in- térieure conique complémentaire de la surface extérieure du cône d'expansion 3 pour recevoir celui-ci. Cette même extrémité 6 de la douille 4 comporte une surface extérieure pourvue d'aspérités anti- rotation 7, formant, comme dans l'exemple représenté, un moletage. Pour son expansion, la douille 4 comporte des fentes 8, ménagées depuis son extré- mité libre tournée vers l'extrémité de la vis jusque légè- rement au-delà d'un épaulement 9 dont il va être question ci-après. L'autre extrémité 10 de la douille 4, laquelle dans l'exemple représenté s'étend sur sensiblement un tiers de sa longueur, a un diamètre extérieur rétréci par rapport au reste de la douille, de sorte qu'il est ainsi ménagé l'épaulement radial 9 juste évoqué. Entre cet épaulement 9 et l'extrémité libre de la portion rétrécie 10 de la douille 4 est ménagée une gorge annulaire 11, dite d'élas1icté. En appui contre la rondelle 12 et autour de la partie non filetée de la tige 1 est disposée une entretoise 13. Légèrement en deça de l'extrémité de l'entretoise opposée à la tête 2 de la vis, et solidaire de l'entretoise, se trouve une collerette cisaillable 14, dont la fonction apparaîtra plus loin. Dans la partie centrale de l'entre- toise, sa surface extérieure porte une indication de repé- rage 15, sous forme ici d'une bande annulaire. Une bague intermédiaire 16 est montée entre la douille 4 et l'entretoise 13. Elle est en appui radial, d'un côté, contre l'épaulement 9 de la douille 4 et, de l'autre côté contre la surface radiale extérieure de la collerette 14 de l'entretoise par des créneaux axiaux 19 la prolongeant. Ces créneaux 19 sont ici diamétralement opposés. La bague est en appui radial, d'un côté, contre la portion de dia- mètre extérieur rétréci 10 de la douille 4 et, de l'autre côté, par ses créneaux 19, contre la portion d'extrémité de l'entretoise 13 s'étendant au-delà de la collerette 14. La bague intermédiaire 16 est formée, dans l'exemple considéré, à partir d'une bande de tôle rigide enroulée en cylindre refermé sur lui-même le long des arêtes 17. Cette bague intermédiaire, qui pourrait aussi être en acier moulé ou même réalisée à partir d'un tube, est donc rigide axia- lement et même radialement. Dans la forme de réalisation de la figure 3, de l'autre côté que les créneaux 19, la bague 16 porte des ergots 18, dits d'indexage antirotation, prolongeant axialement la bague et introduits dans des portions de 7 4 1 3 5 fente 8 de la douille 4 débouchant sur l'épaulement 9. Pour compléter éventuellement l'action de ces ergots, la bague 16, à sa périphérie extérieure, porte une, comme ici, ou plusieurs déformations externes 20, ou bossages, agencées pour créer un frottement anti-rotation et faciliter ainsi le départ de l'expansion de la douille 4. Dans le cas de la figure 3, la déformation externe est un embouti cylindrique. Dans la forme de réalisation de la figure 4, les moyens d'indexage anti- rotation sont constitués par une portion de languette axiale 21 rabattue vers l'axe de la bague et introduite dans une portion de fente 8 de la douille 4, s'étendant dans sa portion de diamètre extérieur rétréci 10. La déformation externe est un embouti trian- gulaire 22. Dans la forme de réalisation de la figure 5, les moyens d'indexage sont constitués par des crans axiaux 23 formés par emboutissage depuis la surface extérieure de la bague. La déformation axiale est un embouti sphérique 24. Ayant décrit la cheville dans sa structure, abordons maintenant son fonctionnement Après avoir foré, dans un matériau-support 25, un trou 26 de réception, ou dtancrage,de la cheville, on leintroduit dans ce trou, au travers d'une pièce 27 à fixer au matériau, jusqu'au repère annulaire 15. L'effort qu'il faut fournir pour introduire la cheville, à cause de l'embouti 20, 22, 24 de la bague intermédiaire 16, freine en rotation cette bague intermédiaire qui, à son tour, indexe en rotation la douille expansible 4. Quand on visse la vis 1, à l'aide de sa tête 2, le cône 3 s'tin- troduit plus avant dans la douille 4 et en provoque l'ex- pansion, c'est-à-dire l'écartement des portions de la douille s'étendant entre les fentes 8. Au cours de l'ex- pansion, le moletage 7 contribue à empêcher la cheville d'être entratnée en rotation et en translation. Si la douille 4 remonte au cours de 1 ' expansion, ce qui est souvent le cas, elle entraî- ne avec elle la vis 1, grâce à la bague intermédiaire 16 et l'entretoise 13.Si l'effort que le cône d'expansion 3 exerce sur la douille 4 se répercute sur la bague 16, d'ailleurs limité grâce à l'épaulement 19 et à la gorge 11, la bague 16, par ses créneaux 19, exerce un effort sur la collerette 14 de l'entretoise 13. Pendant cette phase dtexpansion, tout au plus les créneaux 19 de la bague 16 enfoncent localement la collerette mais sans la cisailler si la surface d'appui des créneaux 19 est dimensionnée en conséquence. La douille étant donc légèrement remontée au cours être de l'ancrage, la pièce 27 à fixer peut ne pas/plaquée contre le matériau 25, comme elle le devrait. Alors, et la che-- ville ayant quand même été correctement ancrée, on va continuer de visser la vis 1. Le cène 3 ayant été immobi- lisé, la vis 1 va se visser dans le cène en descendant dans le trou d'ancrage. Au début de cette phase de blocage, qui peut d'ailleurs viser aussi à pallier des défauts de planéité ou de variations d'épaisseur, la tite 2 de la vis 1 entratne l'entretoise 13, et donc sa collerette 14, a exercer un effort contre la bague intermédiaire. A un moment, cet effort va provoquer le cisaillement de la collerette 14 et permettre à la vis 1 de descendre et plaquer la pièce 27, grâce au montage télescopique de la bague 16 et de l'entretoise 13 qui alors s'introduit légè- rement plus dans cette bague. On remarquera que la fonction des créneaux 19 de la bague intermédiaire 16 pourrait être assurée par d'autres moyens, comme par exemple par des languettes embouties, ou des portions serties de la bague d$abord en appui contre la collerette cisaillable ou un épaulement de l'entretoise puis, après serrage, passées au-delà de la collerette ou de cet épaulement. Revendications 1.- Cheville à expansion par cône, comprenant une tige (1), à une extrémité (5) de celle-ci, un cône (3) agencé pour être entraîné en translation par la tige et assurer l'expansion d'une douille expansible (4) disposée autour de la tige et, disposées autour de la tige, une entretoise (13) et une bague intermédiaire (16) en appui contre l'entretoise et la douille expansible, pour immo- biliser, pendant son expansion, la douille (4) en trans- lation par rapport à la tige (1), cheville caractérisée par le fait que la bague intermédiaire (16) est axialement et radialement rigide et la douille expansible (4) comporte une portion (10) de diamètre extérieur rétréci ménageant un épaulement (9) d'appui radial pour la bague intermédiaire. 2.- Cheville à expansion selon la revendication 1, dans laquelle le cône d'expansion et l'extrémité corres- pondante de la tige forment un ensemble monobloc, et l'autre extrémité de la tige est également filetée et porte un écrou. 3.-- Cheville à expansion selon la revendication 1, dans laquelle le cône d'expansion (3) est taraudé et monté sur une extrémité filetée (5) de la tige (1), la tige (1) pouvant,après l'expansion de la douille (4), être déplacée en translation par rapport à la douille (4) et vissée dans le cône (3). 4.- Cheville à expansion selon la revendication 3, dans laquelle l'autre extrémité de la tige est également filetée et porte un écrou. 5.- Cheville à expansion selon la revendication 4, dans laquelle une fente de vissage est ménagée dans ladite autre extrémité filetée de la tige portant l'écrou. 6.- Cheville à expansion selon l'une des revendi- cations 1 à 5, dans laquelle la bague intermédiaire (16) est en appui radial contre une collerette cisaillable (14) de l'entretoise (13), la bague (16) étant en appui axial contre l'entretoise (13) et la portion rétrécie (10) de la douille expansible (4). 7.- Cheville à expansion selon l'une des revendi- cations 1 à 6, dans laquelle la portion rétrécie (10) de la bague intermédiaire (16) comporte une gorge annulaire d'élasticité (11). 8.- Cheville à expansion selon l'une des revendi- cations 1 à 7, dans laquelle la douille expansible (4) comporte des fentes d'expansion (8) et la bague intermé- diaire (16) comporte des moyens d'indexage anti-rotation (18, 21, 23) introduits dans lesdites fentes. 9.- Cheville à expansion selon la revendication 8,- dans laquelle lesdits moyens d'indexage comportent des ergots (18) en saillie axiale, introduits dans les por- tions de fentes (8) de la douille (4) débouchant sur l'épaulement d'appui radial (9) de la douille (4). 10.- Cheville à expansion selon la revendication 8, dans laquelle lesdits moyens d'indexage comportent une portion de languette axiale (21) rabattue vers l'axe de la bague intermédiaire (16) et introduite dans une portion de fente (8) de la portion rétrécie (10) de la douille (4). 11.- Cheville à expansion selon la revendication 8, dans laquelle lesdits moyens d'indexage comportent des crans (23) emboutis et introduits dans des portions de fentes (8) de la portion rétrécie (10) de la douille (4). 12.- Cheville à expansion selon l'une des revendi- cations 6 à 11, dans laquelle la bague intermédiaire (16) comporte des créneaux (19) en saillie axiale et en appui radial contre la collerette cisaillable (14) de l'en- tretoise (13). 13.- Cheville à expansion selon l'une des revendi- cations 1 à 12, dans laquelle la bague intermédiaire (16) comporte une déformation externe anti-rotation (20, 22, 24).