Brevet FR2930803A1 — publié le 20091106

La présente invention concerne une cheville filetée utilisable pour la fixation d'objets à un support en matériau tendre et/ou friable tels que, par exemple mais non exclusivement, des matériaux à base de plâtre. D'une manière générale, on sait que la fixation d'objets sur ce type de support 15 pose de nombreux problèmes. Ainsi, l'usage de chevilles classiques pour obtenir une fixation par vissage ne permet pas d'obtenir des résultats satisfaisants en raison du fait que le matériau entourant la cheville tend à se désintégrer au moment de la pose, lors de 20 l'enfoncement de la cheville, durant l'expansion de la cheville qui s'opère au cours du vissage d'une vis, puis sous l'effet des contraintes exercées par l'objet, notamment le poids de l'objet. Compte tenu de cette désintégration de la matière, la cheville n'est plus correctement ancrée dans le support et la fixation de l'objet est défectueuse. 25 Pour tenter de supprimer ces inconvénients et de résoudre ces problèmes, on a proposé des chevilles vissables éventuellement autoperforantes présentant un corps tubulaire dont le diamètre extérieur est relativement important par rapport à celui de la vis et dont la cavité est conformée de manière à permettre 30 le vissage d'une vis sans provoquer de déformation sur sa surface extérieure. Ces chevilles sont munies d'un filetage de hauteur relativement importante par 1 -2- rapport au diamètre du corps et présentant un pas très supérieur à celui d'une vis de type classique. Elles viennent donc se visser dans le support, soit directement, dans le cas où elles sont autoperforantes, soit dans un perçage préalablement réalisé. Une fois vissées, elles sont retenues axialement dans le support grâce au filetage. La surface de contact importante entre le support et la cheville permet à celle-ci de supporter des charges relativement importantes sans provoquer la désagrégation du support. Bien que l'emploi de ce type de chevilles se soit généralisé, il s'avère qu'elles ne permettent pas d'atteindre totalement les résultats escomptés. En effet, lors du vissage, les filets, de section triangulaire, se comportent comme des coins et provoquent localement des tassements de matière en produisant des contraintes axiales qui provoquent la désagrégation de matière du support, dans le volume compris entre les filets. Ici encore, pour tenter d'éviter cette désagrégation, on a proposé de réduire le couple résistant exercé sur la cheville par le support en prévoyant sur les filets des protubérances produisant un '"usinage" du taraudage réalisé dans le support. Toutefois dans ce cas la matière détachée par ce processus d'usinage demeure prisonnière entre la cheville et le support et engendre des contraintes provoquant une détérioration de la zone du support dans laquelle le filetage doit venir prendre appui. En outre, un problème que pose la réalisation de ces protubérances tient au fait que la gorge hélicoïdale réalisée par les protubérances présente une section plus importante que celle des filets de la cheville et que l'effort axial exercé entre la cheville et le support (qui produit l'avance de la cheville) se reporte sur les protubérances et donc en des emplacements localisés dans lesquels la matière du support soumise à des contraintes élevées va se désagréger. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces 5 inconvénients. Elle propose à cet effet une cheville du type susdit, c'est-à-dire présentant un corps tubulaire dont la surface extérieure est munie d'un filetage hélicoïdal. 10 Selon l'invention cette cheville comprend au moins un perçage radial traversant la paroi du corps et s'ouvrant à l'extérieur au niveau du filetage. Grâce à ces dispositions, la bordure du perçage formé dans le filetage constitue une arête tranchante qui creuse dans le support la gorge hélicoïdale 15 dans laquelle s'engage le filet tandis que le perçage reçoit les copeaux de matière tranchée par cette arête et assure leur passage dans la cavité centrale du corps. On obtient ainsi une gorge hélicoïdale présentant une forme idéale sans 20 exercer d'effort susceptible de désintégrer la matière du support demeurée intacte. En outre, la matière ôtée par tranchage (ou usinage), évacuée dans la cavité centrale de la cheville ne peut plus perturber le vissage de la cheville et provoquer une détérioration du support. 25 La cheville, une fois vissée dans le support, présente alors un maximum d'efficacité Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : 30 Les figures 1 et 2 sont deux vues en perspective orientées à 90° l'une de l'autre par rapport à leur axe médian longitudinal d'une cheville selon l'invention à filet continu et à inclinaison constante ; La figure 3 est une vue axiale de la cheville, depuis la pointe de la cheville ; La figure 4 est une coupe de la cheville illustrée sur les figures 1 à 3 dans un plan axial perpendiculaire aux perçages ; Les figures 5 et 6 sont deux vues en perspective orientées à 90° l'une de l'autre d'une cheville selon l'invention à angle de filet non constant entre chaque couple de perçages consécutifs ; 15 Les figures 7 et 8 sont deux vues en perspective orientées à 90° l'une de l'autre d'une cheville selon l'invention présentant un filet comprenant une partie plate sur l'arrière des perçages. Les chevilles illustrées dans ces dessins comprennent un corps tubulaire 1 de 20 forme générale tronconique présentant, au niveau de la grande base, un collet 2, par exemple circulaire, radialement en saillie. La surface extérieure de ce corps 1 porte un filetage dont le pas P (par exemple de 6 mm) est relativement important par rapport à la longueur L du 25 corps 1 (par exemple 22 mm) soit un rapport de l'ordre de 1/3 à 1/4 de cette longueur L. La hauteur h du filet 3 qui est variable selon sa position axiale sur le corps 1 est de l'ordre d'environ 1/3 du diamètre extérieur du corps 1 à la position considérée. 30 La cavité intérieure 4 du corps 1 présente une forme tronconique dont la surface latérale présente deux paires de cannelures axiales 5 diamétralement10 -5- opposées, les cannelures 5 d'une paire s'étendant symétriquement par rapport à un plan axial du corps perpendiculaire au plan axial de symétrie de l'autre paire. Dans ces exemples, le corps 1 présente sous le collet 2 une zone renforcée 6 de plus grand diamètre. Au niveau de cette zone 6, la cavité 4 forme une empreinte E conformée aux dimensions d'un embout de vissage servant à assurer le vissage de la cheville dans un support à l'aide d'une visseuse (ou même d'un tournevis). Avantageusement, cette empreinte E pourra comprendre quatre gorges axiales 7 disposées dans le prolongement des cannelures axiales 5 en remplacement de celles-ci. A l'opposé du collet 2, le corps 1 de la cheville est prolongé par une pointe autoperforante 8 présentant deux protubérances axiales adjacentes diamétralement opposées 9, 10 qui s'inscrivent dans une forme tronconique coaxiale. Ces deux protubérances 9, 10 présentent dans un plan radial une section sensiblement triangulaire dont le côté opposé à l'axe de la cheville est arrondi. Les arêtes qui bordent axialement les faces arrondies de ces deux protubérances sont relativement tranchantes. Le sommet des deux protubérances 9, 10 est prolongé par une pointe axiale 11. Au niveau de leur jonction avec le corps, les deux protubérances 9, 10 comprennent deux évidements traversants adjacents délimitant un volume central 12 en communication avec la cavité centrale 4 de la cheville. Ce volume permet l'évacuation par la cavité centrale 4 des particules de matière du support produites par les protubérances 9, 10, lors du percement dudit support. Dans l'exemple illustré sur les figures 1 à 3, le filet 3 du filetage hélicoïdal présent sur le corps 1 de la cheville présente dans un plan radial un angle de valeur constante. Il s'inscrit dans une enveloppe 15 en forme de tronc de pyramide dont les bases présentent une forme polygonale comprenant éventuellement des côtés incurvés, ici une forme hexagonale. 10 Le corps 1 de la cheville comprend deux ensembles de trois perçages traversants 12, 13, 14, axés parallèlement et disposés au niveau d'une région angulaire respective du filetage de la façon suivante : - Les axes des trois perçages 12, 13, 14 d'un même ensemble passent par une 15 même génératrice de l'enveloppe 15 du filetage. Cette génératrice passe par une arête de ladite enveloppe 15 ou est décalée par rapport à celle-ci d'une valeur pouvant atteindre le rayon d'un perçage 12, 13, 14. - Les génératrices des deux ensembles de perçages 12, 13, 14 s'étendent 20 symétriquement par rapport à l'axe longitudinal XX' de la cheville. L'axe des perçages 12, 13, 14 passe par la ligne de crête du filet 3 de sorte que les perçages 12, 13, 14 forment chacun une encoche interrompant localement le filet 3, les bords de l'une des deux sections incurvées, formés 25 dans le filet 3 par les perçages 12, 13, 14 constituant des arêtes tranchantes en forme de V à jambes incurvées destinées à usiner la matière du support, lors du vissage de la cheville. Grâce à ces dispositions, lors du vissage, ces arêtes tranchantes creusent la 30 gorge hélicoïdale dans laquelle s'engage progressivement le filet 3 tandis que les particules de matières produites s'engagent dans les perçages 12, 13, 145 -7- pour parvenir dans la cavité centrale 4 de la cheville. L'avancement axial de la cheville est alors assuré grâce à l'appui des zones du filet 3 situées au niveau de la région angulaire comprise entre deux perçages consécutifs, sur la paroi de la gorge hélicoïdale qui vient d'être formée, située côté collerette. Pendant une grande partie du vissage, les particules de matière sont aspirées dans la cheville en raison du phénomène d'aspiration engendré au niveau des perçages 12, 13, 14 qui se trouvent en dehors du support, en raison de la rotation de la cheville, étant entendu que l'orifice de la cheville, situé du côté du collet est obturé par l'outil de vissage. Cet effet d'aspiration pourra être accru en prévoyant dans le corps 1 un orifice de forme appropriée situé au voisinage du collet 2. Dans les exemples illustrés sur les figures 5 à 8, les extrémités 20, 21 du filet 3 séparées par chacun des perçages 12, 13, 14-12', 13', 14' sont axialement décalées l'une par rapport à l'autre et se terminent en deux emplacements diamétralement opposés du perçage. Ce résultat est obtenu en modifiant la courbure du filet (modification de l'angle du filet par rapport à un plan radial) entre deux perçages consécutifs 12, 13, 14-12', 13', 14', comme illustré sur les figures 5 et 6 ou en aplatissant le filet, du côté de la collerette, dans une portion 22, 23, 24 du filet 3 adjacente au perçage, cette portion étant située du côté pointe de la cheville par rapport aux perçages 12, 13, 14-12', 13', 14' (Fi.gures 7, 8). Cette solution permet de dégager la partie utile de l'arête tranchante et d'obtenir une hauteur de coupe prédéterminée. Elle facilite, en outre, l'extraction des particules de matière détachées du support. Les chevilles précédemment décrites pourront être réalisées en une pièce de matière moulée ou frittée, voire même injectée, telle que par exemple une matière plastique et/ou une matière métallique telle que par exemple du zamac. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes d'exécution précédemment décrits. Ainsi, certaines formes de la cheville pourront être différentes, par exemple, la forme de l'empreinte servant au vissage ou la forme du collet, ou même la forme de la pointe autoperforante. Revendications1. Cheville filetée utilisable pour la fixation d'objets à un support en matériau tendre et/ou friable, cette cheville comportant un corps tubulaire (1) dont la surface extérieure porte un filetage hélicoïdal, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un perçage radial (12, 13, 14) traversant la paroi du corps (1) et s'ouvrant à l'extérieur au niveau du filet (3) du filetage, de manière à ce que la bordure du perçage (12, 13, 14), formé dans le filet (3) constitue une arête tranchante destinée à creuser dans le support la gorge hélicoïdale dans laquelle s'engage le filet tandis que le perçage (12, 13, 14) reçoit les copeaux de matière tranchée par cette arête et assure leur passage dans la cavité centrale (4) dudit corps (1). 2. Cheville selon la revendication 1 caractérisée en ce que le corps tubulaire (1) présente une forme générale tronconique. 3. Cheville selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le pas du filet (3) est de l'ordre de 1/3 à 1/4 de la longueur dudit corps (1). 4. Cheville selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la hauteur (h) du filet (3) est variable selon sa position axiale sur le corps (1) et de l'ordre d'environ 1 /3 du diamètre extérieur du corps à la position considérée. 5. Cheville selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit corps (1) comprend un orifice de forme appropriée pour créer un effet d'aspiration dans la cavité (4) du corps (1). 930- 10- 6. Cheville selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le susdit filet (3) s'inscrit dans une enveloppe (15) en forme de tronc de pyramide dont les bases présentent une forme polygonale. 7. Cheville selon la revendication 6, caractérisée en ce que les susdits côtés sont incurvés. 8. Cheville selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que les susdites bases présentent une forme sensiblement 10 hexagonale. 9. Cheville selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que le susdit perçage (12, 13, 14) est réalisé dans une région angulaire du filetage. 10. Cheville selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que le corps (1) de la cheville comprend deux ensembles de perçages traversants (12, 13, 14-12', 13', 14'), disposés de part et d'autre de l'axe longitudinal XX' de la cheville. 11. Cheville selon la revendication 10, caractérisée en ce que les axes des perçages (12, 13, 14-12', 13', 14') d'un même ensemble passent par une même génératrice de la susdite enveloppe (15). 12. Cheville selon la revendication 11, caractérisée en ce que la susdite génératrice passe par une arête de ladite enveloppe (15) ou est décalée par rapport à celle-ci d'une valeur pouvant atteindre le rayon d'un perçage (12, 13, 14). 15 20 25 30-11- 13. Cheville selon la revendication 1, caractérisée en ce que le susdit perçage (12, 13, 14) passe par la ligne de crête du filet (3). 14. Cheville selon la revendication 1, caractérisée en ce que le susdit filet (3) est interrompu par ledit perçage (12, 13, 14), et en ce que les extrémités du filet (3) séparées par ledit perçage (12, 13, 14) sont décalées l'une par rapport à l'autre. 15. Cheville selon la revendication 14, caractérisée en ce que les susdites extrémités du filet (3) sont axialement décalées l'une par rapport à l'autre et se terminent en deux emplacements diamétralement opposés du perçage (12, 13, 14). 16. Cheville selon la revendication 15, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux perçages (12, 13, 14) et en ce que l'angle du filet (3) par rapport à un plan radial est modifié entre les deux perçages (12, 13, 14). 17. Cheville selon la revendication 15, caractérisée en ce que le filet (3) est aplati dans une portion adjacente au perçage (12, 13, 14). 18. Cheville selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en une pièce de matière injectée, moulée ou frittée, en matière plastique et/ou en matière métallique. 19. Cheville selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cavité intérieure (4) du corps (1) présente une forme tronconique dont la surface latérale comporte deux paires de cannelures axiales (5) diamétralement opposées, :les cannelures (5) d'une paire s'étendant- 12 - symétriquement par rapport à un plan axial du corps perpendiculaire au plan axial de symétrie de l'autre paire. 20. Cheville selon la revendication 19, caractérisée en ce que le corps (1) est terminé à l'une de ses extrémités par un collet (2) sous lequel est prévue une zone renforcée (6) de plus grand diamètre et en ce qu'au niveau de cette zone (6) la cavité (4) forme une empreinte (E) conformée aux dimensions d'un embout d'un outil de vissage. 21. Cheville selon la revendication 20, caractérisée en ce que la susdite empreinte (E) comprend quatre gorges axiales (7) disposées dans le prolongement des cannelures axiales (5), en remplacement de celles-ci. 22. Cheville selon la revendication 20, caractérisée en ce qu'à l'opposé du collet (2), le corps (1) de la cheville est prolongé par une pointe autoperforante 8 comprenant deux protubérances axiales adjacentes diamétralement opposées (9, 10) qui s'inscrivent dans une forme tronconique coaxiale. 23. Cheville selon la revendication 22, caractérisée en ce que les deux protubérances (9, 10) présentent dans un plan radial une section sensiblement triangulaire dont le côté opposé à l'axe de la cheville est arrondi. 24. Cheville selon la revendication 23, caractérisée en ce que le sommet des deux protubérances (9, 10) est prolongé par une pointe axiale (11).25- 13 - 25. Cheville selon la revendical:ion 22, caractérisée en ce qu'au niveau de leur jonction avec le corps, les deux protubérances (9, 10) comprennent deux évidements traversants adjacents délimitant un volume central (12) en communication avec la cavité centrale (4) de la cheville.