Brevet FR2972508A1 — publié le 20120914

L'invention concerne une cheville à douille d'expansion pour la fixation d'une pièce à un matériau support. Une cheville à douille d'expansion comporte i) une tige avec, à une extrémité, des moyens de fixation et, à l'autre extrémité, un cône d'expansion et ii) une douille d'expansion montée autour d'une portion de la tige adjacente au cône d'expansion et à travers laquelle le cône d'expansion est destiné à être déplacé pour ancrer la cheville dans un trou d'ancrage du matériau support. De telles chevilles sont utilisées généralement dans un support béton après y avoir percé un trou de réception. Comme moyens de fixation, c'est-à-dire de fixation de la pièce au support, on prévoit encore généralement un filetage. Toujours généralement, les douilles d'expansion comportent des fentes axiales d'expansion qu'on prévoyait pour favoriser leur épanouissement et leur expansion lors de leur coopération avec le cône d'expansion de la tige. Ces fentes d'expansion se terminent souvent par des trous ou oeillets destinés aussi à éviter la déchirure de la jupe des douilles. Par le document US 2010/0104393, on connaît une cheville à douille d'expansion dont la douille ne comporte pas de fente d'expansion avec, pour résultat, un risque réduit de cône de rupture dans le matériau support, puisque l'effort d'expansion est plus important quand il n'y a pas de fente. Ainsi, on connaît des chevilles à douille d'expansion fendue et trouée et des chevilles à douille d'expansion pleine. Eh bien, la demanderesse a eu l'idée de chercher à savoir si une douille d'expansion seulement trouée, et sans fente, ne donnerait pas satisfaction. Bien lui en a pris. Une zone de trous dans la douille offre à moindre frais une zone de courbure naturelle propice à l'épanouissement de la jupe de la douille lors de son expansion. Faire des trous, c'est facile et pas cher, pour résoudre le problème de la courbure et de l'ouverture de la douille. Ainsi, la présente demande concerne une cheville à douille d'expansion du type défini ci-dessus, caractérisée par le fait que la douille d'expansion est dépourvue de fentes et percée de trous d'expansion le long d'une zone d'ouverture de la douille. La douille peut ne comporter que deux trous, mais il peut y en avoir plus. De préférence, la douille comporte, sur son bord tourné vers les moyens de fixation de la tige, des ergots d'ancrage agencés pour s'ancrer dans la paroi du trou d'ancrage surtout quand on commence à tirer sur la tige de la cheville, ce qui évite ainsi que la douille ne remonte dans le trou d'ancrage avec la tige. Avantageusement, la douille a une forme tronconique de plus grand diamètre sur son bord tourné vers les moyens de fixation de la tige, de sorte que, quand il y a des ergots d'ancrage, ils viennent tout de suite et encore plus assurément s'ancrer dans la paroi du trou d'ancrage dès qu'on tire sur la tige de la cheville. De préférence, les trous d'expansion sont régulièrement répartis autour de ladite douille, pour que la déformation de la douille soit homogène. Dans la même optique, les ergots d'ancrage peuvent être régulièrement répartis en périphérie du bord correspondant de la douille, de manière à assurer une liaison uniforme tout autour du trou d'ancrage. Avantageusement, la douille est réalisée à partir d'un flan de tôle dans lequel sont ménagés les trous d'expansion et les ergots d'ancrage et qui est mis en forme de jupe annulaire, par exemple par sertissage, autour de la portion concernée de la tige. Par ailleurs, la tige peut présenter un épaulement radial externe, tel qu'un collet, formant butée axiale pour la douille lors de la remontée de la cheville dans le trou d'ancrage. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme préférée de réalisation de la cheville de l'invention, en référence au dessin annexé sur lequel : - la figure 1 représente une vue en perspective partiellement écorchée de la cheville à douille d'expansion ; - la figure 2 représente une vue en perspective agrandie de la douille d'expansion avec ses trous d'expansion et ergots d'ancrage ; et - la figure 3 représente une vue de profil de la cheville après son montage dans un trou de réception d'un matériau support. La cheville 1 de la figure 1, destinée à la fixation d'une pièce sur un matériau support, comporte une tige 2 d'axe longitudinal X et une douille expansible 3 montée coaxialement autour de celle-ci. La tige 2 présente, à une extrémité, des moyens 4 de fixation de la pièce sous la forme d'un filetage dans cet exemple et, à l'autre extrémité, un cône d'expansion 5 pour l'ancrage de la douille 3, et par suite de la cheville, dans le matériau support. Généralement, la tige 2 est métallique et est de section pleine sur toute sa longueur. En particulier, l'on voit, sur la figure 1, que la tige 2 comprend en périphérie et du coté du cône d'expansion 5, un épaulement radial externe en forme de collet 6 qui est notamment destiné à servir de butée axiale à la douille lors de la remontée de la cheville 1 dans le matériau support. Ce collet 6 est relié au cône 5 par une portion cylindrique intermédiaire 7 de la tige, autour de laquelle est montée la douille expansible 3, comme on le verra plus en détail ultérieurement. La portion cylindrique intermédiaire 7 s'étend avec un diamètre constant, et se prolonge par le cône d'expansion 5 dont ce dernier est issu, pour s'élargir selon la conicité souhaitée et se terminer par une portion cylindrique de faible largeur (axiale) 8 dont le diamètre est sensiblement égal au diamètre du trou de réception ou d'ancrage foré dans le matériau support, et à celui du collet 6. La douille d'expansion 3 des figures 1 et 2 est obtenue de façon usuelle à partir d'un flan de tôle plat (métallique d'une façon générale), découpé et usiné pour présenter, une fois montée sur la portion cylindrique intermédiaire 7 de la tige 2, la forme souhaitée en jupe 10 munie, conformément à l'invention, de trous d'expansion 11 et d'ergots d'ancrage 12. Le montage de la douille d'expansion 3 autour de la portion cylindrique 7 s'effectue par sertissage de la jupe 10 de sorte que les bords latéraux d'extrémité 14 de la jupe 10 se trouvent parallèlement proches l'un de l'autre, une fente très étroite 15 les séparant. De la manière rappelée préalablement, cette douille d'expansion 3 est destinée à être traversée partiellement par le cône d'expansion rigide 5 de la tige 1 pour, après déformation, s'ancrer dans la paroi P du trou de réception ou d'ancrage T du matériau support MS (figure 3). Dans la jupe 10 constitutive de la douille 3 sont ménagés les trous d'expansion 11 agencés pour créer une zone de moindre résistance et, donc, une zone de courbure ou d'ouverture 16 de la douille comme on le verra ultérieurement. Ces trous d'expansion 11 sont agencés en périphérie de la douille, dans une même section normale transversale S de celle-ci, perpendiculaire à l'axe longitudinal X de la tige 2, de façon à définir la zone d'ouverture souhaitée 16. Dans l'exemple illustré, les trous d'expansion 11 sont identiques et au nombre de quatre, seuls deux étant visibles sur les figures, et ils sont angulairement régulièrement répartis autour de la jupe annulaire sertie 10 de la douille 3. Leur nombre pourrait être bien sûr différent sans sortir du cadre de l'invention. De préférence, il est prévu un nombre d'au moins deux trous diamétralement opposés. Par ailleurs, la forme des trous 11 peut être également différente, bien qu'une réalisation circulaire, comme sur les figures, donne satisfaction. Leur diamètre est déterminé pour obtenir l'expansion souhaitée de la jupe. On pourrait ainsi envisager des trous plus ou moins ovales, voire oblongs dans le sens de la section normale transversale S de la jupe annulaire favorisant la courbure de celle-ci. Cette section S se trouve dans la moitié de la douille 3 opposée à l'autre moitié tournée vers le cône 5, de façon à permettre une déformation appropriée par l'épanouissement de la jupe par rapport à la zone 16 et un ancrage sûr et fiable de la douille. De plus, comme on le voit sur les figures 1 et 2, la jupe latérale 10 présente une certaine conicité, de sorte que la douille 3 montée autour de la portion 7 de la tige 2 a une forme tronconique inversée de celle du cône d'expansion 5 de la tige. La conicité de la douille est en pratique inférieure à celle du cône d'expansion de la tige. Ainsi, le bord annulaire transversal d'extrémité 17 de grand diamètre (grande base) de la douille tronconique est tourné vers le collet radial 6, c'est-à-dire le filetage 4 de la tige, tandis que le bord annulaire transversal d'extrémité 18 de petit diamètre (petite base) est du coté du cône d'expansion 5 de la tige. Dimensionnellement, la douille d'expansion 3 a une longueur supérieure à celle de la portion cylindrique intermédiaire 7 et s'étend du collet radial 6, contre lequel s'applique le grand bord transversal 17, au cône d'expansion 5, le petit bord transversal 18 venant à l'aplomb d'une section normale quelconque du cône d'expansion 5 néanmoins proche, dans cet exemple, de la portion cylindrique. Une fois la jupe 10 sertie, la douille 3 est mobile, au jeu fonctionnel près, axialement et en rotation par rapport à la tige 2. Du coté du grand bord transversal 17 de la douille se trouvent les ergots d'ancrage 17 faisant saillie hors de la périphérie extérieure de la jupe 10. Ces ergots 12 sont identiques et présentent, comme le montrent les figures 1 et 2, une forme de demi-pointe de flèche 21 issue de la jupe et se dressant progressivement hors de celle-ci pour se terminer au niveau du bord concerné 17 en une section triangulaire. Ces ergots d'ancrage 12 sont ici au nombre de trois dans cet exemple, espacés angulairement de 120° les uns des autres autour de la jupe latérale 10. La forme et le nombre des ergots pourraient être différents. On remarque aussi que, dans cet exemple, les trous d'expansion 11 et les ergots d'ancrage 12, au nombre de quatre et de trois respectivement, sont décalés angulairement entre eux. Bien entendu, leur nombre pourrait être identique pour que les trous et ergots soient alignés ou décalés alors symétriquement les uns par rapport aux autres. Le rayon défini entre le sommet 22 de la pointe en saillie 21 de chaque ergot 12 et l'axe X est de préférence quelque peu supérieur au rayon du trou T dans le matériau support MS pour maintenir la douille dans la paroi du trou au moment de l'enfoncement de la cheville, comme on le verra ci-après. Du coté du petit bord transversal 18, la jupe 10 présente un épaulement périphérique externe 19 qui s'étend ici sur tout le développé de la douille et qui est relié par un chanfrein 20 au bord 18, permettant, d'une part, l'introduction aisée de la douille dans le trou et, d'autre part, le guidage ajusté de celle-ci dans le trou. Cet épaulement 19 a un diamètre sensiblement proche de celui de la portion 8 terminant le cône d'expansion 5 et correspondant à sa grande base. La mise en place de la cheville 1 à douille d'expansion sertie 3 dans le matériau support MS ne soulève pas de difficultés et se déroule usuellement de la manière suivante. Préalablement, comme le montre la figure 3, un trou borgne d'ancrage ou de réception T est foré dans le matériau support MS généralement dur (en béton). La profondeur du trou T est au moins égale à la longueur de la cheville comprise entre la face transversale 23 terminant le cône 5 de la tige et le collet (ou épaulement) 6. On introduit la cheville 1, coté cône d'expansion 5, dans le trou T à l'aide d'un outil, non représenté mais tel qu'un marteau, agissant sur l'autre face transversale opposée 24 de la tige 2. Simultanément à l'enfoncement du cône d'expansion 5 dans le trou T se produit l'introduction de la douille 3 poussée axialement par le collet 6 de la tige. Le chanfrein 20 et l'épaulement 19 facilitent l'introduction et le guidage de la douille dans le trou T. L'enfoncement de la cheville 1 se poursuit de manière à introduire complètement la douille 3 dans le trou T, avec les ergots d'ancrage 12 qui ont pénétré dans la paroi P du trou au niveau de leur sommet 22, et cet enfoncement peut se terminer lorsque le collet 6, dont le diamètre est sensiblement égal à la portion 8 du cône et, donc, au trou, est introduit dans ce dernier, en venant par exemple sensiblement à fleur de la face extérieure FE du matériau support MS. La cheville 1 est alors introduite dans le trou T, avec le cône d'expansion 5 prêt à déformer la douille 3 pour son ancrage total dans la paroi P du trou. Pour cela, on exerce une traction axiale selon la flèche F sur la tige 2, vers l'extérieur du trou T, laquelle traction est obtenue par un écrou de serrage E, en trait mixte sur la figure 3, vissé sur le filetage 4 et servant à fixer une pièce PI, également représentée en trait mixte et montée autour de la tige 2 pour venir contre la face FE du matériau support MS. Lors du vissage de l'écrou E, le cône d'expansion 5 de la tige 2 est tiré et pénètre dans la douille 3 par le petit côté transversal 18, laquelle douille, par sa forme tronconique inversée par rapport à celle du cône, subit une expansion dès le début de l'effort de traction exercé par le cône de la tige en recul, au niveau de sa jupe 10 et des ergots d'ancrage associés 12 dont les pointes 21 s'engagent dans la paroi P du trou. Ainsi, la douille 3 est immédiatement immobilisée axialement en position, ce qui évite sa remontée dans le trou. Les trous d'expansion 11 créent, au niveau de leur section normale S perpendiculaire à l'axe X, la zone de courbure 16, puisque de moindre résistance, dans la jupe 10 favorisant de ce fait l'expansion et l'épanouissement de celle-ci, comme le montre la figure 3. Le fait que la douille 3 soit ouverte (fente 15) entre ses bords latéraux parallèles 14 participe bien entendu à l'expansion générale de la jupe. Ainsi, au fur et à mesure de la pénétration du cône d'expansion 5 dans la douille 3, par suite du vissage de l'écrou E, pour atteindre la position finale illustrée sur la figure 3, pour laquelle le cône est sensiblement engagé dans la douille au moins jusqu'au niveau des trous 11, la jupe 10 subit une expansion telle qu'elle est forcée de pénétrer (flèches f) dans la paroi P du trou T, si bien que la douille 3 est parfaitement ancrée dans le matériau support MS grâce à l'épaulement 19 et son angle vif qui s'étend sur tout le développé de la douille. Comme la section S est plus proche du bord 17 de la douille, on voit que l'épanouissement principal de la jupe sous l'action du cône s'effectue sur une majeure partie de la douille, comprise sensiblement entre le bord 18 et la zone de courbure 16 de moindre résistance (section S) autour de ~o laquelle se produit la déformation de la jupe. La cheville 1 est alors opérationnelle, totalement immobilisée par le serrage de l'écrou E fixant la pièce PI au matériau support, et atteint le but visé par la zone de trous d'expansion prévus dans la douille. REVENDICATIONS1. Cheville à douille d'expansion comportant : i) une tige (2) avec, à une extrémité, des moyens de fixation (4) et, à l'autre extrémité, un cône d'expansion (5); et, ii) une douille d'expansion (3) montée autour d'une portion (7) de la tige (2) adjacente au cône d'expansion (5) et à travers laquelle le cône d'expansion est destiné à être déplacé pour ancrer la cheville dans un trou d'ancrage d'un matériau support, caractérisée par le fait que la douille d'expansion (3) est dépourvue de fentes et percée de trous d'expansion (11) le long d'une zone d'ouverture (16) de la douille. 2. Cheville selon la revendication 1, dans laquelle la douille (3) comporte deux trous. 3. Cheville selon l'une des revendications 1 et 2, dans laquelle la douille (3) comporte, sur son bord (17) tourné vers les moyens de fixation (4) de la tige, des ergots d'ancrage (12) agencés pour s'ancrer dans la paroi du trou d'ancrage (T). 4. Cheville selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle la douille (3) a une forme tronconique de plus grand diamètre sur son bord (17) tourné vers les moyens de fixation (4) de la tige (2). 5. Cheville selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle lesdits trous d'expansion (11) sont ménagés dans une section normale à la douille (3). 6. Cheville selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle les trous d'expansion (11) sont régulièrement répartis autour de la douille (3). 7. Cheville selon l'une des revendications 3 à 6, dans laquelle les ergots d'ancrage (12) sont régulièrement répartis à la périphérie du bord correspondant (17) de la douille (3). 8. Cheville selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle il est prévu un épaulement périphérique externe (19). 9. Cheville selon la revendication 3, dans laquelle les trous d'expansion (11) sont de forme circulaire et les ergots d'ancrage (12) ont une forme de demi-pointe faisant extérieurement saillie hors de la douille. 10. Cheville selon l'une des revendications 1 à 9, dans laquelle la douille (3) est réalisée à partir d'un flan de tôle dans lequel sont ménagés les trous d'expansion (11) et les ergots d'ancrage (12) et qui est mis en forme de jupe annulaire (10) autour de la portion concernée (7) de la tige (2). 11. Cheville selon l'une des revendications 1 à 10, dans laquelle la tige (2) présente un épaulement radial externe (6) formant butée axiale pour la douille (3).