Brevet FR2823270A3 — publié le 20021011

FR 2823270 A3 20021011 FR 0203589 A 20020322 Cheville, en particulier pour assujettir un élément de fixation à une paroi en un matériau de solidité réduite. La présente invention se rapporte à une cheville, en particulier pour assujettir un élément de fixation à une paroi en un matériau de solidité réduite. Une cheville usuelle utilisée par exemple pour assujettir un élément de fixation tel qu'une vis à une paroi en un matériau solide comprend généralement un corps avec un canal de réception pour l'élément de fixation, s'étendant dans la direction axiale dans le corps, et avec au moins un élément de retenue faisant saillie radialement sur le côté extérieur du corps, par exemple sous la forme d'une dent de scie ou d'un crochet. L'action de la cheville consiste dans le fait que lors de l'enfoncement de la vis ou élément analogue dans le canal de réception du corps, le corps se trouve dilaté pour s'accrocher à l'aide des crochets aux parois d'un trou qui est pratiqué dans la paroi et dans lequel la cheville est insérée. Un tel principe d'action n'est pas utilisable pour une cheville destinée à assujettir un élément de fixation à une paroi dont l'épaisseur est inférieure à la longueur de la cheville ou qui est constituée par un matériau de solidité réduite déformable par une cheville fonctionnant par expansion. Par le document DE-U-85 28 247.2, on connaît une broche pour la fixation d'une canalisation à une paroi mince ou de faible solidité. Cette broche présente un noyau cylindrique autour duquel s'étend une hélice dont la largeur augmente depuis la pointe vers la tête de la broche. Cette broche convient uniquement à la fixation d'une canalisation ou d'un autre corps en forme de barreau. Le pas non uniforme de l'hélice a pour effet que lors de l'enfoncement par vissage de la broche dans une paroi en un matériau déformable, du matériau est arraché de la paroi, ce qui compromet à la longue la solidité de l'ancrage. Le but de la présente invention est de fournir une possibilité pour pouvoir monter des éléments de fixation a priori de type quelconque d'une manière fiable et durable dans une paroi en un matériau de solidité réduite. Ce résultat est obtenu, d'une part, à l'aide d'une cheville comprenant un corps, un canal de réception pour un élément de fixation, s'étendant axialement dans le corps, et au moins un élément de retenue faisant saillie radialement sur le côté extérieur du corps, par le fait que le corps est formé sur au moins un tiers de sa longueur axiale par une portion allant en s'effilant axialement, côté extérieur. Lors de l'introduction de ce corps dans un trou pratiqué dans une paroi, l'extrémité plus fine de la portion allant en s'effilant axialement étant tournée vers l'avant, le matériau de la paroi est refoulé et comprimé radialement. Du fait de cette compression, le matériau de la paroi est à même d'opposer une résistance accrue à l'expansion ultérieure de la cheville lors de l'introduction d'un élément de fixation dans la cheville, ce qui améliore la tenue de la cheville. Par contre, en direction axiale, la cohésion du matériau de la paroi n'est pas sensiblement affectée, au contraire de ce qui se produit avec la broche de fixation mentionnée si-dessus, ce qui est également favorable pour la résistance à l'arrachement de la cheville. Selon le matériau de la paroi à laquelle la cheville est destinée, il est possible de faire varier le rapport, optimal pour la tenue de la cheville, entre la longueur totale du corps et la longueur de la portion allant en s'effilant. Une grande longueur de la portion allant en s'effilant est désirable pour pouvoir maintenir à une faible valeur, de préférence à une valeur de pas plus de 15 , l'angle d'ouverture du cône défini par la portion allant en s'effilant, ce qui facilite l'enfoncement de la cheville dans un trou et contribue à ce que du matériau de la paroi soit refoulé radialement et non pas axialement lors de l'enfoncement. D'un autre côté, la tenue améliorée par le refoulement et la compression n'est obtenue qu'au niveau des portions de la cheville où la compression est achevée, c'est-à-dire qui font suite à la portion allant en s'effilant, ce qui milite en faveur d'une faible longueur de la portion allant en s'effilant. Un compromis optimal consiste dans une longueur de la portion allant en s'effilant comprise entre 1/3 et 3/4 de la longueur du corps. Le résultat recherché est obtenu, d'autre part, à l'aide d'une cheville du type défini ci-dessus sur laquelle l'élément de retenue est réalisé sous forme d'hélice. Au contraire de la broche de fixation connue, le pas de l'hélice de la cheville est de préférence essentiellement constant, afin de ne pas affecter la cohésion du matériau de la paroi suivant la direction axiale. A l'extrémité plus large du corps, la cheville comporte de préférence une coiffe en forme de rebord faisant saillie radialement. L'entrée en contact de cette coiffe avec le côté extérieur de la paroi indique, lors de l'enfoncement de la cheville dans un trou, qu'une profondeur d'enfoncement requise est atteinte. De préférence, l'hélice se termine à distance axiale de la coiffe. Cette caractéristique est particulièrement utile dans le cas où la cheville est utilisée pour le montage sur une paroi qui présente une mince couche extérieure en un matériau solide suivie d'une couche intérieure en un matériau de solidité réduite. Dans un tel cas, la cheville peut être enfoncée par vissage si profondément dans la paroi que l'hélice se trouve complètement dans la couche intérieure de la paroi et que la couche extérieure solide soit située entre la coiffe et l'extrémité de l'hélice, côté coiffe. La distance axiale entre l'extrémité de l'hélice et la coiffe correspond de préférence essentiellement à la différence entre les rayons de l'extrémité large et de l'extrémité fine du corps. Cela permet d'enfoncer la cheville par vissage d'abord dans un trou de la paroi dont le diamètre initial correspond au diamètre de l'extrémité fine du corps, ce trou étant au cours de l'enfoncement élargi de manière qu'il se forme au niveau de la couche extérieure solide de la paroi, par refoulement de matériau de cette couche, un manchon orienté vers l'intérieur, dont la longueur correspond essentiellement à la différence de ces rayons. Lorsque la cheville est complètement enfoncée par vissage, ce manchon vient se placer entre l'extrémité de l'hélice et la coiffe. Si la longueur du manchon ainsi formé correspond à la distance entre la coiffe et l'hélice, les efforts de traction agissant sur la cheville peuvent être transmis de l'extrémité de l'hélice au manchon et être ainsi repris par la couche extérieure de la paroi sans que la cheville ne subisse de déplacement axial. Cela a une influence favorable sur la tenue de la cheville aux efforts alternés. L'hélice peut comporter, à son extrémité tournée vers la coiffe, une portion de pas décroissant à zéro. Une telle portion a pour effet que lorsque l'hélice a traversé sur toute sa longueur la couche extérieure solide d'une paroi, il n'est plus possible de dévisser la cheville. De préférence, le corps comporte un gradin formant épaulement au niveau de l'extrémité de l'hélice tournée vers la coiffe. Ce gradin a pour effet que lors de l'enfoncement par vissage de la cheville, au moment où la portion de pas décroissant de l'hélice traverse la couche extérieure de la paroi, cette couche est brusquement sollicitée en expansion au niveau de son trou, ce qui se manifeste pour l'utilisateur par un couple de freinage accru indiquant que la profondeur d'enfoncement de consigne sera bientôt atteinte. De préférence, la coiffe est en outre élastiquement déformable et est concave sur le côté intérieur tourné vers le corps. Les dimensions de la cheville sont alors avantageusement choisies de manière que lorsque la cheville est enfoncée par vissage à la profondeur de consigne, cette coiffe se trouve sous tension, par déformation élastique, et maintient la couche extérieure de la paroi serrée contre l'extrémité de l'hélice. Pour faciliter l'enfoncement par vissage de la cheville, le canal de réception de la cheville présente avantageusement à son extrémité ouverte un profil non circulaire adapté en vue de l'engagement d'un outil de vissage, en particulier d'un clé mâle pour empreinte femelle type Allen ou Torx ' D'autres caractéristiques et avantages de la cheville conforme à l'invention apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un exemple de réalisation donné à titre indicatif et non limitatif avec référence aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est une vue latérale d'une cheville selon l'invention ; la figure 2 est une coupe axiale selon Il-11 de la figure 1 de cette cheville ; la figure 3 est une vue en bout sur la coiffe de la cheville ; et la figure 4 est une coupe axiale de la zone de tête de la cheville enfoncée par vissage à la profondeur de consigne dans une paroi. Une cheville conforme à l'invention telle qu'illustrée par la figure 1 en vue latérale comprend essentiellement un corps 1 allongé, une coiffe 2 en forme de rebord tronconique et une hélice 3 à plusieurs spires formée sur le corps 1. Le corps 1, la coiffe 2 et l'hélice sont formés d'une seule pièce par moulage par injection en une résine synthétique (matière plastique) telle que POM (polyoxyméthylène). Tel que cela apparaît surtout sur la figure 2, le corps 1 se compose de trois portions, comprenant une portion de pointe 4 qui s'étend sur un peu plus de la moitié de la longueur du corps 1 et qui, extérieurement, va en s'effilant en cône en direction axiale jusqu'à une extrémité fine 5 du corps. Une portion médiane 6 qui se raccorde à l'extrémité large de la portion de pointe 4 est extérieurement cylindrique, de diamètre constant. A cette portion médiane 6 se raccorde par un gradin 7 formant épaulement une portion de tête 8 de plus grand diamètre, constituant une extrémité 9 large du corps 1. A l'intérieur du corps 1 s'étend axialement un canal de réception 10 pour un élément de fixation (non représenté). Cet élément de fixation peut être par exemple une vis, un piton ou crochet à vis ou également un élément sans vis tel qu'une pointe. Le canal de réception 10 présente une portion d'extrémité 11 qui débouche sur le côté extérieur de la coiffe 2 avec un profil en étoile à six branches tel que cela apparaît en particulier sur la vue en bout côté coiffe 2 de la figure 3. Le profil de la portion 11 est ici choisie de manière qu'une clé pour vis à empreinte femelle type Torx ('puisse y être engagée en vue de l'enfoncement de la cheville par vissage dans un trou. Au niveau de la portion médiane 6 et de la portion de pointe 4, le canal de réception 10 présente au moins deux fentes longitudinales 12 opposées pour permettre une expansion du corps 1 lorsque l'élément de fixation est introduit dans le canal de réception 10. L'hélice 3 s'étend essentiellement sur toute la longueur de la portion de pointe 4 et de la portion médiane 6. La largeur (ou hauteur) radiale de l'hélice 3 augmente progressivement depuis l'extrémité fine 5 vers l'extrémité large 9 du corps 1, de telle manière que le bord extérieur 13 de l'hélice soit situé sur une surface de cône indiquée en tirets sur la figure 1. Le pas de l'hélice 3 est constant sur toute la longueur de cette dernière, excepté sur une portion d'extrémité 14 côté coiffe 2 où le pas décroît jusqu'à zéro sur une zone angulaire de plus de 180 , de préférence d'environ 210 . Des dimensions typiques d'une cheville sont : Diamètre de l'extrémité fine 5 : 5 mm Longueur de la portion de pointe 4 : 14 mm Longueur de la portion médiane 6 : 10 mm Diamètre de la portion médiane 6 : 7 mm Longueur de la portion de tête 8 : 3 mm Diamètre de la portion de tête 8 : 8 mm Diamètre de l'hélice 3 : 6-12,5 mm Diamètre de la coiffe 2 : 20 mm Ces dimensions correspondent à un angle d'ouverture d'environ 40 due la surface de cône définissant la portion de pointe 4. La figure 4 illustre la zone de tête de la cheville montée dans une paroi interne d'un appareil frigorifique qui constitue un exemple typique d'une paroi à laquelle est destinée la cheville conforme à l'invention. Une telle paroi interne se compose de façon usuelle d'une couche extérieure 15 en une matière plastique solide, tenace, et d'une couche intérieure plus épaisse en matériau isolant 16, se présentant en général sous la forme d'une mousse de solidité réduite. Pour fixer la cheville dans une telle paroi, on pratique d'abord un trou traversant au moins la couche extérieure 15 avec un diamètre qui est égal ou tout au plus légèrement supérieur à celui de l'extrémité fine 5 de la cheville, ce qui permet d'insérer l'extrémité fine 5 et le cas échéant une portion d'extrémité de l'hélice dans le trou. Par rotation de la cheville, l'hélice 3 coupe une fente dans la couche extérieure 15 et par l'enfoncement croissant de la cheville, le trou dans la couche extérieure 15 est élargi, le matériau de la couche extérieure étant refoulé à l'intérieur de la paroi sous la forme d'un manchon 17 appliqué contre le corps 1. Lorsque la cheville est enfoncée à fond dans la paroi, le trou est élargi au diamètre de la portion de tête 8 et le manchon 17 s'étend sur une longueur qui correspond à la différence des rayons de la portion de tête 8 et du trou initialement pratiqué, augmentée de l'épaisseur initiale de la couche extérieure 15 autour de la portion de tête 8. La coiffe est aplatie, de sorte que le manchon 17 se trouve bloqué entre la coiffe 17 et la portion d'extrémité 14 de l'hélice 3. De cette manière, la cheville est déjà ancrée de façon fiable uniquement à la couche extérieure solide 15 de la paroi, le matériau isolant 16 à l'intérieur de la paroi n'étant pratiquement pas sollicité mécaniquement. Etant donné que la portion d'extrémité 14 de pas zéro s'étend sur plu de 180 autour du corps 1, la cheville est également bien immobilisée en pivotement sur la seule couche extérieure 15. REVENDICATIONS 1. Cheville comprenant un corps (1), un canal de réception (10) pour un élément de fixation, s'étendant axialement dans le corps, et au moins un élément de retenue faisant saillie radialement sur le côté extérieur du corps (1), caractérisé par le fait que le corps (1) est formé sur au moins un tiers de sa longueur axiale par une portion (4) allant en s'effilant axialement, côté extérieur. 2. Cheville suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que la portion (4) allant en s'effilant axialement est définie par une surface de cône ayant un angle d'ouverture qui n'est pas supérieur à 0 1 15 . 3. Cheville comprenant un corps (1), un canal de réception (10) pour un élément de fixation, s'étendant axialement dans le corps, et au moins un élément de retenue faisant saillie radialement sur le côté extérieur du corps (1), caractérisé par le fait que l'élément de retenue présente la forme d'une hélice (3). 4. Cheville suivant la revendication 3, caractérisée par le fait que l'hélice (3) présente une largeur radiale allant en diminuant depuis une extrémité fine (5) vers une extrémité large (9) du corps (1). 5. Cheville suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que le corps (1) présente une extrémité fine (5) et une extrémité large (9), une coiffe (2) étant disposée à l'extrémité large (5) de manière à faire saillie radialement. 6. Cheville suivant la revendication 5, caractérisée par le fait que l'hélice (3) se termine à distance axiale de la coiffe (2). 7. Cheville suivant la revendication 6, caractérisée par le fait que la distance axiale correspond au moins sensiblement à la différence entre les rayons de l'extrémité large (9) et de l'extrémité fine (5) du corps (1). 8. Cheville suivant la revendication 6 ou 7, caractérisée par le fait que l'hélice (3) présente à son extrémité tournée vers la coiffe (2) une portion (14) sur laquelle le pas décroît à zéro. 9. Cheville suivant la revendication 8, caractérisée par le fait que le corps (1) comporte un gradin (7) formant épaulement au niveau de l'extrémité de l (hélice (3) tournée vers la coiffe (2). 10. Cheville suivant l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisée par le fait que la coiffe (2) est élastiquement déformable et est concave sur le côté intérieur tourné vers le corps (1). 11. Cheville suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le canal de réception (10) présente à une extrémité ouverte un profil non circulaire adapté pour l'engagement d'un outil de vissage. 12. Cheville suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle est constituée de résine synthétique, en particulier de POM.