Brevet FR2975738A1 — publié le 20121130

. La présente invention concerne un dispositif de cheville à expansion pour l'assemblage de matériaux divers (notamment le bois et les matériaux tendres) ou la fixation d'un élément externe sur un support. Le dispositif de l'invention comprend deux pièces, un élément tubulaire A appelé cheville où se trouvent des éléments d'accroches que l'on introduit dans un trou d'ancrage ou perçage et une broche B que l'on introduit dans la cheville à l'aide d'un outil de frappe qui va provoquer l'expansion des éléments d'accroches vers l'extérieur de la cheville. 2. Selon l'art antérieur les procédés de cheville à expansion : --- sont rarement prévus pour le bois. io --- exercent une traction des chevilles vers l'extérieur du logement. --- ont une accroche moyenne sur le matériau support tel que le bois car leur action provoque un écrasement du matériau support. --- nécessitent un tournevis ou une clé afin de provoquer l'expansion. L'objectif de la présente invention est de remédier aux inconvénients de l'art 15 antérieur, en créant une cheville à expansion facile à mettre en oeuvre sans outillage spécifique (un outil de frappe est suffisant) qui assure plusieurs fonctions complémentaires : - le positionnement des pièces à assembler. - le blocage des pièces. 20 - le démontage éventuel. - le dispositif mis en place est esthétiquement fini, plus de bouchons pour cacher têtes de vis ou boulons. - un blocage sécurité dans un autre mode de réalisation. - le serrage des pièces dans un autre mode de réalisation. 25 3. Exposé de l'invention : Pour remédier aux inconvénients ci-dessus énoncés, la présente invention propose un dispositif caractérisé en ce qu'il comprend deux pièces distinctes : --- Une pièce A appelée « cheville » Fig. 1 en métal ou autres matériaux, i cylindrique et creuse, munie à l'une de ses extrémités d'une « tête » c'est-à-dire une partie de section plus grande, laquelle joue le rôle de butée. La cheville A est en métal dit « élastique type ressort ou corde à piano » ou autres matériaux. La portion médiane de la cheville A a une pluralité de fentes longitudinales F parallèles. Les zones de la cheville A juxtaposées aux fentes (F) sont appelées « zones d'accroches » (ZA). Sur les faces externes des zones d'accroches (ZA) se trouvent des moyens de retenues (X) (crampons, pointes, tiges, ....). Les zones d'accroches (ZA) sont incurvées vers l'axe de la cheville A et leurs diamètres externes (DZA), y compris leurs moyens de retenues (X), sont toujours ro inférieurs ou égaux au diamètre externe (DEA) de la cheville A en ses extrémités. Les zones d'accroches (ZA) incurvées vers l'axe de la cheville A, leurs moyens de retenues (X) et l'élasticité du métal ont pour fonction de ne pas gêner l'introduction de la cheville A dans le perçage des pièces à assembler ou du support dans le cas de la fixation d'un élément externe. 15 La pièce A a pour fonction: - de positionner les pièces à assembler après son introduction dans le perçage ou la retenue d'une pièce externe avant sa fixation sur le support. - de permettre la pénétration de la pièce B dans la partie centrale creuse de la cheville A. 20 --- Une pièce B appelée « broche » Fig. 2 en métal ou autres matériaux, cylindrique, munie à l'une de ses extrémités d'une « tête » c'est-à-dire une partie de section plus grande et à l'autre extrémité d'un chanfrein (CF). La tête de la pièce B a pour fonction de venir en butée sur la tête de la pièce A à la fin de l'introduction de la pièce B au centre de la pièce A. Le chanfrein (CF) a pour 25 fonction de faciliter l'introduction de la pièce B dans la pièce A et de permettre à la pièce B d'avoir un meilleur angle d'attaque lorsque celle-ci va repousser les faces internes des zones d'accroches (ZA). Le diamètre externe (DEB) de la pièce B correspond au diamètre interne (DIA) de la pièce A pour permettre 2 l'introduction de la pièce B dans la pièce A avec le minimum de jeu admissible. La longueur (LB) de la pièce B est supérieure à la longueur (LA) de la pièce A pour compenser l'effet d'allongement de la pièce A dû à l'effet mécanique produit par l'écartement vers l'extérieur de la cheville A des zones d'accroches (ZA) après l'introduction de la pièce B. Les pièces A et B en place, le chanfrein (CF) se positionne à l'extrémité sans tête de la pièce A à l'extérieur de celle-ci. La pièce B a pour fonction : - d'être introduite à l'intérieur de la pièce A, sous l'action d'un outil de frappe, jusqu'à ce que la tête de la pièce B vienne en butée avec la tête de la pièce A. ro - de repousser les faces internes des zones d'accroches (ZA) avec leurs moyens de retenues (X) vers l'extérieur de l'axe de la cheville A en alignant les faces externes des zones d'accroches (ZA) avec la face externe de la cheville A en ses extrémités (action mécanique dû à l'élasticité du métal). - de bloquer la cheville A dans le ou les supports par les moyens de retenues (X) is qui se trouvent rejetés à l'extérieur de la face externe de la cheville A et pénètrent dans le matériau du ou des supports. --- Le dispositif de l'invention après son montage a pour fonction : - de positionner les pièces à assembler. - de bloquer les pièces à assembler. 20 - d'assurer le blocage de la pièce B par l'action « ressort» des zones d'accroches (ZA) vers l'intérieur de la cheville A. - de rigidifier l'assemblage en offrant un axe rigide avec une surface de contact plus importante que celle d'un boulon ou d'une vis tout en réduisant les jeux que le boulon ou la vis induisent. 25 Dispositif caractérisé en ce que le dimensionnement du dispositif de l'invention (Fig. 3) est fonction du dimensionnement des pièces à assembler ou du support à fixer. Les zones d'accroches (ZA) incurvées vers l'axe de la cheville A ont des nombres et des longueurs diverses avec une ou plusieurs zones 3 d'accroches (ZA) sur un même axe longitudinal ou des zones d'accroches (ZA) décalées sur deux axes longitudinaux contigus. Dispositif caractérisé en ce que les moyens de retenues (X) situées sur les faces externes des zones d'accroches (ZA) sont des crampons dans le dispositif du mode de réalisation mais peuvent être des griffes, des tiges, des pointes ou tout autre forme que l'industrie est capable de mettre en oeuvre. Leurs orientations et leurs nombres sont déterminés par l'adhérence recherchée sur les matériaux sur lesquels ils font office de blocage. Dispositif caractérisé en ce que l'élasticité du métal employé pour fabriquer ro le dispositif de l'invention dépend de la résistance nécessaire recherchée pour assurer l'assemblage et le blocage des pièces ou la fixation d'un élément externe sur un support. Dispositif caractérisé en ce que le dispositif de l'invention dans un autre mode de réalisation est dépourvu de « têtes » sur les deux pièces A et B qui le 15 compose. Une collerette (COL) ou un cône (CON) évasé vers l'extérieur de l'axe de la cheville A (Fig.8) remplace la tête de la cheville A. La cheville A devient affleurante avec une collerette ou un cône pour éviter à la cheville A de glisser dans le perçage en faisant fonction de butée. ---la cheville A dépourvue de tête s'insère à l'intérieur du perçage prévu pour le 20 montage jusqu'à la collerette ou jusqu'au cône. ---la broche B dépourvue de tête est introduite à l'intérieur de la cheville A à l'aide d'un outil de frappe. Ce dispositif a pour fonction de positionner, de rigidifier et de bloquer plusieurs pièces à assembler. Le dispositif de l'assemblage dans ce mode de réalisation, 25 interne, sans protubérance à l'extérieur des pièces à assembler est un « tourillon cheville de centrage à expansion ». Dispositif caractérisé en ce que le dispositif de l'invention dans un mode de réalisation spécifique comprend un blocage de sécurité pour éviter l'éjection de 4 la pièce B hors de la pièce A. --- sur la pièce A Fig. 4, un ou deux ergots (E) sont diamétralement opposés sur l'extrémité sans tête et positionnés à l'intérieur vers l'axe de la cheville A. --- sur la pièce B Fig. 5, un ou deux méplats (M) sont usinés et diamétralement opposés sur l'extrémité sans tête de la pièce B. L'épaisseur du ou des méplats est supérieure à la longueur (f) des ergots de la pièce A pour faire pénétrer la pièce B dans la pièce A jusqu'à ce que leurs têtes respectives viennent en butées. --- sur l'extrémité sans tête de la pièce B, une ou deux gorges (G) diamétralement opposées sont usinées en regard des ergots après le positionnement final de la ro pièce B. La profondeur de la ou des gorges est supérieure à la longueur (f) des ergots (E). II en est de même pour la largeur de la ou des gorges (G) afin que le ou les ergots puissent coulisser dans celles-ci. --- sur la tête de la pièce B en son centre, un puits est usiné de forme hexagonale pour permettre l'introduction d'une clé BTR ou toute autre forme pouvant 15 autoriser une rotation de la tête (fente, cruciforme, torx, ...). Ces modifications des pièces A et B ont pour fonction d'assurer la rotation et le blocage de la pièce B afin d'éviter son éjection accidentelle. Dispositif caractérisé en ce que le dispositif de l'invention dans un mode de réalisation spécifique comprend une fonction de serrage des pièces, ajoutée aux 20 fonctions de positionnement et de blocage. Fig. 6 --- un perçage de part en part est effectué sur les pièces à assembler. --- sur la tête de la pièce B en son centre un puits est usiné de forme hexagonale pour permettre l'introduction d'une clé BTR ou toute autre forme pouvant autoriser le blocage de la pièce B (fente, cruciforme, torx, ...). A l'autre extrémité 25 un filetage male est rajouté en bout de la pièce B à la suite de la portion lisse existante et du chanfrein (CF). Le diamètre externe de ce filetage est inférieur au diamètre interne (DIA) de la pièce A. --- une troisième pièce C vient compléter le dispositif de l'invention, appelée 5 « bouchon de serrage », en métal ou autres matériaux, cylindrique et creuse, munie à son extrémité d'une tête c'est-à-dire une partie de section plus grande. Son diamètre externe (DEC) est égal au diamètre externe de la pièce A (DEA). Dans la zone interne creuse est usinée un filetage femelle qui correspond au filetage male situé en bout de la pièce B. Un puits hexagonal similaire à celui de la tête de la pièce B est usiné au centre de la tête de la pièce C. Le serrage est réalisé par vissage de la pièce C sur l'extrémité filetée de la pièce B. Dispositif caractérisé en ce que le matériau du dispositif de l'invention est du métal « élastique type ressort» mais peut également être un autre matériau, io composite ou non, d'une nature à être réalisée en prenant les formes et dimensions voulues par le dispositif de l'invention et en assurer la solidité pour la fonction de résistance demandée en respectant les principes fondamentaux de résistance des matériaux. 4. Présentation des dessins annexés 15 La Fig. 1 représente la pièce A appelée cheville. La Fig. 2 représente la pièce B appelée broche. La Fig. 3 représente une position différente pour les zones d'accroches (ZA). La Fig. 4 représente les ergots (E) situés à l'extrémité et à l'intérieur de la cheville A dans un mode de réalisation spécifique. 20 La Fig. 5 représente les méplats (M) usinés à l'extrémité de la broche B pour que celle-ci pénètre dans la cheville A jusqu'à ce que leurs têtes respectives viennent au contact l'une de l'autre. Elle représente également les gorges (G) situées à l'extrémité de la broche B au niveau des méplats (M) où les ergots (E) de la cheville A viendront se loger après rotation de la broche B. La Fig. 4 et la Fig. 5 25 sont dans le même mode de réalisation spécifique. La Fig. 6 représente dans un autre mode de réalisation spécifique la fonction de serrage du dispositif de l'invention caractérisé par une pièce B plus longue que la cheville A et filetée sur l'extrémité qui dépasse de la cheville A une fois le 6 dispositif de l'invention en place et par une troisième pièce C qui vient compléter ce dispositif en se vissant sur l'embout fileté de la pièce B pour assurer le serrage. La Fig. 7 représente le mode de réalisation décrit ci après. La Fig. 8 représente le mode de réalisation sans têtes avec collerette ou cône sur la cheville A. 5. Exposé détaillé d'un mode de réalisation Fig. 7 Réalisation d'un dispositif de cheville à extension pour l'assemblage de deux pièces en bois. lo Les deux pièces en bois sont mises en place et bloquées à l'aide d'un serre joint. Un perçage du diamètre externe de la cheville A est fait de part en part dans la première pièce (P) et dans une partie de la deuxième pièce (Q). La longueur totale du perçage est supérieure à la longueur de la broche B du dispositif de l'invention. La cheville A est introduite en force, à l'aide d'un outil à frapper, dans 15 le perçage jusqu'à ce que la tête de la cheville A vienne en butée sur la pièce (P). La broche B est introduite à son tour en force à l'aide d'un outil à frapper à l'intérieur de la cheville A jusqu'à ce que la tête de la broche B vienne buter sur la tête de la cheville A. La broche B introduite à l'intérieur de la cheville A, repousse les faces internes des zones d'accroches (ZA) avec leurs moyens de retenues (X) 20 vers l'extérieur de l'axe de la cheville A en alignant les faces externes des zones d'accroches (ZA) avec la face externe de la cheville A en ses extrémités (action mécanique due à l'élasticité du métal). Les crampons (X) découpés sur les bords des zones d'accroches (ZA) dans ce mode de réalisation et tournés vers l'extérieur de la cheville A pénètrent dans les pièces de bois à assembler et assurent le 25 blocage. Dans ce mode de réalisation chaque zone d'accroche possède huit crampons, la cheville comprenant quatre zones d'accroches, ce sont trente deux crampons qui pénètrent dans les deux pièces en bois et provoquent la fonction blocage du système de l'invention. 7 La broche B est bloquée par l'action ressort des zones d'accroches (ZA) vers l'intérieur de la cheville A. La tête de la broche B, lisse d'un point de vue esthétique, n'impose plus la pose d'un cache tête de vis ou boulon. Le présent dispositif de cheville à expansion n'est nullement limité aux modes de 5 réalisations décrits et représentés et l'homme de l'art saura l'adapter aux assemblages et aux fixations qui lui seront soumis. 8 REVENDICATIONS1. La présente invention concerne un dispositif de cheville à expansion pour l'assemblage de matériaux divers ou la fixation d'un élément externe sur un support. Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend deux pièces distinctes: --- Une pièce A appelée « cheville » Fig. 1 en métal ou autres matériaux, cylindrique et creuse, munie à l'une de ses extrémités d'une « tête » c'est-à-dire une partie de section plus grande, laquelle joue le rôle de butée. La cheville A est en métal dit « élastique type ressort ou corde à piano » ou autres matériaux. La portion médiane de la cheville A a une pluralité de fentes longitudinales (F) parallèles. ro Les zones de la cheville A juxtaposées aux fentes (F) sont appelées « zones d'accroches » (ZA). Sur les faces externes des zones d'accroches (ZA) (on réalise des moyens de retenues (X) (crampons, pointes, tiges, ....). Les zones d'accroches (ZA) sont incurvées vers l'axe de la cheville A et leurs diamètres externes (DZA), y compris leurs moyens de retenues (X), sont toujours 15 inférieurs ou égaux au diamètre externe (DEA) de la cheville A en ses extrémités. Les zones d'accroches (ZA) incurvées vers l'axe de la cheville A, leurs moyens de retenues (X) et l'élasticité du métal ont pour fonction de ne pas gêner l'introduction de la cheville A dans le perçage des pièces à assembler ou du support dans le cas de la fixation d'un élément externe. 20 La pièce A a pour fonction: - de positionner les pièces à assembler après son introduction dans le perçage ou la retenue d'une pièce externe avant sa fixation sur le support. - de permettre la pénétration de la pièce B dans la partie centrale creuse de la cheville A. 25 --- Une pièce B appelée « broche » Fig. 2 en métal ou autres matériaux, cylindrique, munie à l'une de ses extrémités d'une « tête » c'est-à-dire une partie de 9section plus grande et à l'autre extrémité d'un chanfrein (CF). La tête de la pièce B a pour fonction de venir en butée sur la tête de la pièce A à la fin de l'introduction de la pièce B au centre de la pièce A. Le chanfrein (CF) a pour fonction de faciliter l'introduction de la pièce B dans la pièce A et de permettre à la pièce B d'avoir un meilleur angle d'attaque lorsque celle-ci va repousser les faces internes des zones d'accroches (ZA). Le diamètre externe (DEB) de la pièce B correspond au diamètre interne (DIA) de la pièce A pour permettre l'introduction de la pièce B dans la pièce A avec le minimum de jeu admissible. La longueur (LB) de la pièce B est supérieure à la longueur (LA) de la pièce A pour compenser l'effet d'allongement de la pièce A io dû à l'effet mécanique produit par l'écartement vers l'extérieur de la cheville A des zones d'accroches (ZA) après l'introduction de la pièce B. Les pièces A et B en place, le chanfrein (CF) se positionne à l'extrémité sans tête de la pièce A à l'extérieur de celle-ci. La pièce B a pour fonction : 15 - d'être introduite à l'intérieur de la pièce A, sous l'action d'un outil de frappe, jusqu'à ce que la tête de la pièce B vienne en butée avec la tête de la pièce A. - de repousser les faces internes des zones d'accroches (ZA) avec leurs moyens de retenues (X) vers l'extérieur de l'axe de la cheville A en alignant les faces externes des zones d'accroches (ZA) avec la face externe de la cheville A en ses extrémités 20 (action mécanique dû à l'élasticité du métal). - de bloquer la cheville A dans le ou les supports par les moyens de retenues (X) qui se trouvent rejetés à l'extérieur de la face externe de la cheville A et pénètrent dans le matériau du ou des supports. --- Le dispositif de l'invention après son montage a pour fonction : 25 - de positionner les pièces à assembler. - de bloquer les pièces à assembler. - d'assurer le blocage de la pièce B par l'action « ressort » des zones d'accroches (ZA) vers l'intérieur de la cheville A. io- de rigidifier l'assemblage en offrant un axe rigide avec une surface de contact plus importante que celle d'un boulon ou d'une vis tout en réduisant les jeux que le boulon ou la vis induisent. 2. Dispositif caractérisé selon la revendication 1 en ce que le dimensionnement du dispositif de l'invention est fonction du dimensionnement des pièces à assembler ou du support à fixer. Les zones d'accroches (ZA) incurvées vers l'axe de la cheville A ont des nombres et des longueurs diverses avec une ou plusieurs zones d'accroches (ZA) sur un même axe longitudinal ou des zones d'accroches (ZA) décalées sur deux axes longitudinaux contigus. ro 3. Dispositif caractérisé selon les revendications 1 et 2 en ce que les moyens de retenues (X) situés sur les faces externes des zones d'accroches (ZA) sont des crampons dans le dispositif du mode de réalisation mais peuvent être des griffes, des tiges, des pointes ou tout autre forme que l'industrie est capable de mettre en oeuvre. Leurs orientations et leurs nombres sont déterminés par l'adhérence is recherchée sur les matériaux sur lesquels ils font office de blocage. 4. Dispositif caractérisé selon les revendications 1, 2 et 3 en ce que l'élasticité du métal employé pour fabriquer le dispositif de l'invention dépend de la résistance nécessaire recherchée pour assurer l'assemblage et le blocage des pièces ou la fixation d'un élément externe sur un support. 20 5. Dispositif caractérisé selon les revendications 1, 2, 3 et 4 en ce que le dispositif de l'invention dans un autre mode de réalisation est dépourvu de «têtes» sur les deux pièces A et B qui le compose. Une collerette (COL) ou un cône (CON) évasé vers l'extérieur de l'axe de la cheville A (Fig.8) remplace la tête de la cheville A. La cheville A devient affleurante avec une collerette ou un cône pour 25 éviter à la cheville A de glisser dans le perçage en faisant fonction de butée. ---la cheville A dépourvue de tête s'insère à l'intérieur du perçage prévu pour le montage jusqu'à la collerette ou jusqu'au cône. ---la broche B dépourvue de tête est introduite à l'intérieur de la cheville A à l'aide 11d'un outil de frappe. Ce dispositif a pour fonction de positionner, de rigidifier et de bloquer plusieurs pièces à assembler. Le dispositif de l'assemblage dans ce mode de réalisation, interne, sans protubérance à l'extérieur des pièces à assembler est un « tourillon s cheville de centrage à expansion ». 6. Dispositif caractérisé selon les revendications 1, 2, 3 et 4 en ce que le dispositif de l'invention dans un mode de réalisation spécifique comprend un blocage de sécurité pour éviter l'éjection de la pièce B hors de la pièce A. --- sur la pièce A Fig. 4, un ou deux ergots (E) sont diamétralement opposés sur lo l'extrémité sans tête et positionnés à l'intérieur vers l'axe de la cheville A. --- sur la pièce B Fig. 5, un ou deux méplats (M) sont usinés et diamétralement opposés sur l'extrémité sans tête de la pièce B. L'épaisseur du ou des méplats est supérieure à la longueur (f) des ergots de la pièce A pour faire pénétrer la pièce B dans la pièce A jusqu'à ce que leurs têtes respectives viennent en butées. 15 --- sur l'extrémité sans tête de la pièce B, une ou deux gorges (G) diamétralement opposées sont usinées en regard des ergots après le positionnement final de la pièce B. La profondeur de la ou des gorges est supérieure à la longueur (f) des ergots (E). II en est de même pour la largeur de la ou des gorges afin que le ou les ergots puissent coulisser dans celles-ci. 20 --- sur la tête de la pièce B en son centre, un puits est usiné de forme hexagonale pour permettre l'introduction d'une clé BTR ou toute autre forme pouvant autoriser une rotation de la tête (fente, cruciforme, torx, ...). Ces modifications des pièces A et B ont pour fonction d'assurer la rotation de la pièce B et éviter son éjection accidentelle. 25 7. Dispositif caractérisé selon les revendications 1, 2, 3 et 4 en ce que le dispositif de l'invention dans un mode de réalisation spécifique comprend une fonction de serrage des pièces, ajoutée aux fonctions de positionnement et de blocage. Fig. 6 12--- un perçage de part en part est effectué sur les pièces à assembler. --- sur la tête de la pièce B en son centre un puits est usiné de forme hexagonale pour permettre l'introduction d'une clé BTR ou toute autre forme pouvant autoriser le blocage de la pièce B (fente, cruciforme, torx, ...). A l'autre extrémité un filetage mâle est rajouté en bout de la pièce B à la suite de la portion lisse existante et du chanfrein (CF). Le diamètre externe de ce filetage est inférieur au diamètre interne de la pièce A. --- une troisième pièce C vient compléter le dispositif de l'invention, appelée « bouchon de serrage », en métal ou autres matériaux, cylindrique et creuse, munie lo à son extrémité d'une tête c'est-à-dire une partie de section plus grande. Son diamètre externe (DEC) est égal au diamètre externe de la pièce A (DEA). Dans la zone interne creuse est usinée un filetage femelle qui correspond au filetage mâle situé en bout de la pièce B. Un puits hexagonal similaire à celui de la tête de la pièce B est usiné au centre de la tête de la pièce C. 15 Le serrage est réalisé par vissage de la pièce C sur l'extrémité filetée de la pièce B. 8. Dispositif caractérisé selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6 en ce que le matériau du dispositif de l'invention est du métal « élastique type ressort» mais peut également être un autre matériau, composite ou non, d'une nature à être réalisée en prenant les formes et dimensions voulues par le dispositif de l'invention 20 et en assurer la solidité pour la fonction de résistance demandée en respectant les principes fondamentaux de résistance des matériaux. 13