FR2737543A1

FR2737543A1 - Cheville a expansion

Info

Publication number: FR2737543A1
Application number: FR9609718A
Authority: FR
Inventors: Markus Hartmann
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1995-08-05
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 1997-02-07
Anticipated expiration: 2016-08-01
Also published as: FR2737543B1; GB2304166B; KR970011453A; JPH09158925A; US5931619A; DE19528808A1; GB9616153D0; GB2304166A

Abstract

L'invention concerne une cheville à expansion (1), comprenant une douille expansible (2) avec un alésage de passage axial et une section expansible (3) munie d'au moins une fente longitudinale (5), et un corps d'écartement (6) qui peut être déplacé axialement dans l'alésage de passage d'une position de départ dans une position finale, avec élargissement de la section expansible (3). L'alésage de passage présente, dans une partie (4) de son extension longitudinale qui, dans la position finale du corps d'écartement (6), avoisine la surface enveloppante (7) du corps d'écartement (6), des rayons de courbure (a) qui concordent sensiblement avec les rayons de courbure de la surface enveloppante (7) du corps d'écartement (6).

Description

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CHEVILLE A EXPANSION

L'invention concerne une cheville à expansion, comprenant une douille expansible avec un alésage de passage axial et une section expansible munie d'au moins une fente longitudinale, et un corps d'écartement qui peut être déplacé axialement dans l'alésage de passage, d'une position de départ

dans une position finale, avec expansion de la section expansible.

Les chevilles à expansion de ce genre comprennent une douille expansible avec un alésage de passage et un corps d'écartement déplaçable axialement dans l'alésage de passage. La douille expansible comporte une 1o section expansible munie d'au moins une fente longitudinale qui s'étend en direction de l'extrémité de la douille expansible située du côté pose. Souvent, quatre languettes séparées les unes des autres par des fentes longitudinales sont prévues dans la section expansible. L'alésage de passage présente dans la partie de la douille expansible qui fait suite à la section expansible et sert à l'application de la charge, une forme cylindrique. Dans la section expansible, l'alésage de passage peut également être de forme cylindrique; souvent, il se rétrécit cependant de manière conique en direction de l'extrémité de la section expansible située du côté pose. Le corps d'écartement est habituellement maintenu de manière imperdable dans la position de départ dans l'alésage de 2 o passage. Le corps d'écartement peut alors présenter sur son extension longitudinale une forme cylindrique, cylindrique suivie d'une partie conique,

conique ou aussi bombée.

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L'ancrage de la cheville à expansion dans un alésage de réception se fait par le déplacement axial du corps d'écartement dans l'alésage de passage, à partir d'une position de départ jusqu'à une position finale. La section expansible est alors expansée et les languettes sont poussées contre la paroi de l'alésage de réception. A cet effet, on utilise des outils de pose spéciaux à l'aide desquels le corps d'écartement est avancé par des coups axiaux dans sa position finale prédéterminée. Les coups axiaux sont normalement appliqués directement sur le corps d'écartement, ce qui provoque son avancement avec expansion de la section expansible dans l'alésage de o10 passage. Mais il est également possible de faire passer la douille expansible

sur un élément d'écartement dépassant de son extrémité située du côté pose.

Dans les chevilles à expansion bien connues, l'alésage de passage présente à l'état non écarté de la cheville à expansion, une forme à symétrie de révolution. Les rayons de courbure de la douille expansible non expansée et du corps d'écartement sont adaptés l'un à l'autre dans la zone de contact dans la position de départ du corps d'écartement. Le corps d'écartement ainsi maintenu de manière imperdable dans sa position de départ dans l'alésage de passage est complètement entouré par la paroi de l'alésage de passage et se trouve habituellement dans sa position de départ dans la

zone de contact en contact planiforme avec la paroi de l'alésage de passage.

Le déplacement axial du corps d'écartement dans sa position finale a pour effet de pousser les languettes vers l'extérieur. L'alésage de passage perd alors sa forme à symétrie de révolution. Mais puisque le corps d'écartement présente après comme avant un contour extérieur à symétrie de révolution, il n'a pour l'essentiel, dans sa position finale dans la zone de contact avec les languettes, qu'un contact linéaire. La forte pression d'expansion doit être transmise sur des zones de contact très petites, et il se produit localement des pressions superficielles très importantes qui conduisent à une faible adaptation des rayons de courbure des languettes et du corps d'écartement dans la zone de contact. L'énergie nécessaire pour cela doit être fournie en supplément et ne contribue pas à l'expansion. Lors du déplacement du corps d'écartement à partir de sa position de départ dans sa position finale, il faut vaincre d'importantes forces de frottement, ce qui augmente l'énergie d'enfoncement

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nécessaire. Du fait des grandes forces de frottement, un revêtement éventuellement réalisé sur le corps d'écartement, par exemple pour protéger ledit corps d'écartement contre la corrosion, peut être gratté et donc perdre son utilité. Pour des matériaux inoxydables, les grandes forces de frottement peuvent même provoquer une soudure à froid pendant le déplacement du corps d'écartement. Toutefois, la douille expansible n'est alors expansée que de manière incomplète, et le point de fixation ne peut atteindre les valeurs de

charge demandées ou doit être abandonné complètement.

L'invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités lo de l'état actuel de la technique. Elle se propose en particulier de créer une cheville à expansion qui peut être posée de manière fiable. L'énergie d'enfoncement nécessaire peut être maintenue faible. Des revêtements appliqués ne sont pas endommagés pendant le déplacement du corps

d'écartement. Une soudure à froid de matériaux inoxydables est évitée.

Ce but est atteint par une cheville à expansion caractérisée en ce que l'alésage de passage présente dans une partie de son extension longitudinale qui, dans la position finale du corps d'écartement, avoisine la surface enveloppante du corps d'écartement, des rayons de courbure qui concordent sensiblement avec les rayons de courbure de la surface

enveloppante du corps d'écartement.

Du fait que les rayons de courbure de l'alésage de passage de la douille expansible et du corps d'écartement, dans la position finale de celui-ci, concordent dans la zone de contact, on évite un contact linéaire entre la douille expansible et le corps d'écartement. Pendant le déplacement du corps d'écartement dans l'alésage de passage, la douille expansible et le corps d'écartement sont en contact planiforme. Il en résulte des pressions superficielles plus faibles lors de l'expansion de la douille expansible. Les forces de frottement à vaincre sont diminuées et l'énergie nécessaire pour

l'enfoncement est réduite par rapport aux chevilles à expansion bien connues.

Du fait du frottement plus faible, un revêtement éventuellement prévu n'est plus endommagé. Le risque d'un soudage à froid de matériaux inoxydables lors du déplacement du corps d'écartement dans l'alésage de passage de la douille expansible est diminué. On évite ainsi que le corps d'écartement soit déplacé

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insuffisamment et que la douille expansible soit incomplètement écartée. Du fait de la conformation de la cheville à expansion selon l'invention, une déformation plastique de la douille expansible lors du déplacement du corps d'écartement n'est plus guère nécessaire, ce qui facilite le déplacement du corps d'écartement. Pour des raisons de symétrie, et compte tenu de la meilleure possibilité d'expansion, il est avantageux que la section d'expansion présente quatre languettes séparées par des fentes longitudinales, dont les surfaces intérieures délimitant l'alésage de passage présentent avec le corps o10 d'écartement avancé dans sa position finale, des rayons de courbure qui, à l'état écarté, forment en projection axiale des segments d'un cercle périphérique. Dans un exemple de réalisation de la cheville à expansion selon l'invention, les rayons de courbure du corps d'écartement sont constants à l'état écarté de la section expansible. Dans une variante de la cheville à expansion selon l'invention, les rayons de courbure diminuent, à l'état expansé de la section expansible, en direction de l'extrémité côté pose de la zone de contact du corps d'écartement. Dans le cas d'un corps d'écartement de forme bombée, les rayons de courbure de la section expansible sont adaptés dans la zone de contact au contour bombé du corps d'écartement placé dans sa

position finale.

La conformation des rayons de courbure de l'alésage de passage est avantageusement choisie de telle façon que les surfaces périphériques de l'alésage de passage présentent avec la surface enveloppante du corps d'écartement dans sa position de départ, des zones de contact sensiblement linéaires et orientées dans le sens axial. Ainsi, le corps d'écartement est maintenu de manière imperdable dans l'alésage de passage. Les forces agissant sur le corps d'écartement dans la zone de contact sont faibles à l'état encore non expansé de la douille expansible. De ce fait, le corps d'écartement peut être déplacé relativement facilement en cas de besoin. Pendant le déplacement, le contact axial linéaire se transforme en un contact planiforme, ce qui permet de minimiser les pressions superficielles et les forces de

frottement intervenant lors de l'expansion.

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Dans une variante avantageuse de la cheville à expansion selon l'invention, les zones de contact linéaire se trouvent, dans la direction de pose, devant la partie de la section expansible dans laquelle les rayons de courbure sont adaptés à la surface enveloppante du corps d'écartement. Pour ce type de chevilles à expansion, le corps d'écartement est avancé dans l'alésage de passage par des frappes axiales en direction du fond de l'alésage jusqu'à ce qu'il ait atteint sa position finale. La cheville à expansion peut être ancrée indépendamment de la profondeur de l'alésage de réception. Un outil de pose convenablement conçu définit la position finale exacte du corps d'écartement

dans l'alésage de passage.

Dans une variante de réalisation avantageuse de la cheville à expansion selon l'invention, I'adaptation des rayons de courbure de la partie de la section expansible avoisinant la surface enveloppante du corps d'écartement placé dans sa position finale, aux rayons de courbure du corps d'écartement se fait par calibrage de l'alésage de passage, de préférence au moyen d'un poinçon trempé. L'opération de calibrage avec un poinçon trempé peut être effectuée d'une manière rapide et simple et permet une fabrication des

chevilles à expansion selon l'invention pour un coût peu élevé.

La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à

2 o titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment

l'invention peut être mise en pratique.

La figure 1 représente, schématiquement, une section transversale, perpendiculairement à l'axe de la cheville, d'une zone de contact d'une cheville à expansion selon l'état actuel de la technique, avec le corps d'écartement placé dans sa position finale; la figure 2 représente une section transversale, perpendiculairement à l'axe de la cheville, d'une cheville à expansion selon l'invention, avec le corps d'écartement placé dans la position de départ, et la figure 3 représente une section transversale, perpendiculairement à l'axe de la cheville, d'une cheville à expansion selon

l'invention, avec le corps d'écartement placé dans la position finale.

La fig. 1 représente une section transversale d'une cheville à expansion de type bien connu. De telles chevilles à expansion sont décrites

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par exemple dans le brevet européen EP-B-0,216,233. La cheville à expansion globalement désignée par D comprend une douille expansible H avec un alésage de passage axial B qui se rétrécit de manière conique dans la direction de pose et une section expansible. Dans l'exemple de réalisation représenté, la section expansible est formée par quatre languettes L séparées par des fentes S. Un corps d'écartement K est maintenu dans l'alésage de passage B et peut être déplacé à partir d'une position de départ dans une position finale, avec écartement des languettes L. Dans la représentation de la fig. 1, le plan de coupe est orienté perpendiculairement à l'axe de la cheville et 0o passe par la zone de contact du corps d'écartement K placé dans sa position finale avec la paroi intérieure A des languettes L. Il ressort nettement de la représentation choisie que les surfaces intérieures A des languettes L présentent un autre rayon de courbure que la surface enveloppante F du corps d'écartement K. Cela est dû au fait que les rayons de courbure de l'alésage de

passage B sont adaptés au corps d'écartement K dans sa position de départ.

Pendant l'écartement des languettes L, l'alésage de passage B perd sa forme à symétrie de révolution. De ce fait, on n'obtient pas dans la zone de contact de l'alésage de passage B, un contact planiforme entre les surfaces intérieures A des languettes L et la surface enveloppante F du corps d'écartement, mais chaque languette L ne touche la surface enveloppante F du corps d'écartement

K sensiblement que le long de deux droites C orientées dans le sens axial.

La forte pression d'expansion doit être transmise par l'intermédiaire de très petites zones de contact C, et il se produit localement de très grandes pressions superficielles qui conduisent à une légère adaptation des rayons de courbure des languettes L et du corps d'écartement K dans la zone de contact C. L'énergie nécessaire pour cela doit être fournie en supplément et ne contribue pas à l'expansion. Lors du déplacement du corps d'écartement K à partir de sa position de départ dans sa position finale, il faut vaincre d'importantes forces de frottement, ce qui augmente l'énergie 3o d'enfoncement nécessaire. Du fait des grandes forces de frottement, un revêtement éventuellement réalisé sur le corps d'écartement K, par exemple pour protéger ledit corps d'écartement K contre la corrosion, peut être gratté et perdre ainsi son utilité. Pour des matériaux inoxydables, les grandes forces de

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frottement peuvent même provoquer un soudage à froid pendant le déplacement du corps d'écartement K. Toutefois, la douille expansible H n'est alors expansée que de manière incomplète et le point de fixation ne peut atteindre les valeurs de charge exigées ou bien il doit être complètement abandonné. Les fig. 2 et 3 représentent un exemple de réalisation d'une cheville à expansion selon l'invention. La cheville à expansion est globalement désignée par 1 et comprend une douille expansible 2 avec un alésage de passage 9 et une section expansible. La section expansible est formée par 1o quatre languettes 3 séparées par des fentes axiales 5. Un corps d'écartement 6 peut être déplacé dans l'alésage de passage 9 à partir d'une position de départ dans une position finale, ce qui a pour effet d'écarter la douille expansible 2 et respectivement de pousser les languettes 3 vers l'extérieur contre une paroi de l'alésage de passage. La fig. 2 montre la cheville à iS expansion I selon l'invention, dans une représentation en coupe transversale, perpendiculairement à l'axe de la cheville, dans la zone de contact entre la paroi intérieure 4 des languettes 3 qui délimitent l'alésage de passage 9, et la surface enveloppante 7 du corps d'écartement 6 maintenu de manière imperdable dans sa position de départ, tandis que la fig. 3 montre une section transversale analogue, avec l'élément d'expansion 6 dans sa position finale et

avec des languettes 3 écartées.

Il ressort nettement de la fig. 2 que les surfaces intérieures 4 des languettes 3 présentent un rayon de courbure plus grand que la surface enveloppante 7 de l'élément d'expansion 6. De ce fait, la surface enveloppante 7 du corps d'écartement 6 n'est appliquée, dans sa position de départ, que dans des zones 8 sensiblement linéaires orientées dans le sens axial contre les surfaces intérieures 4 des languettes 3 qui délimitent l'alésage de passage 9. Le déplacement axial du corps d'écartement 6 dans l'alésage de passage 9 a pour effet de pousser les languettes 3 vers l'extérieur contre la paroi de I'alésage et d'élargir les fentes longitudinales 5. Comme cela ressort de la fig. 3, I'alésage de passage 9 présente dans la zone de contact entre la paroi intérieure 4 des languettes 3 et la surface enveloppante 7 du corps d'écartement 6 placé dans sa position finale, un rayon de courbure a qui

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concorde avec celui de la surface enveloppante. En particulier, les rayons de courbure a de l'alésage de passage 9 dans la zone de contact sont adaptés sur toute l'extension longitudinale de l'élément d'expansion 6, aux rayons de courbure des surfaces enveloppantes 7 du corps d'écartement 6. Le corps d'écartement 6 peut alors présenter un contour cylindrique, conique ou aussi bombé. Dans l'exemple de réalisation de la cheville à expansion 1 selon l'invention représenté dans la fig. 3, les rayons de courbure a des surfaces intérieures 4 des languettes 3 sont choisis de telle façon que, à l'état écarté, l0 l'alésage de passage 9 présente une section transversale circulaire, les surfaces intérieures 4 des languettes 3 formant en projection axiale, des

segments du cercle périphérique.

L'adaptation des rayons de courbure des surfaces intérieures 4 des languettes 3 aux rayons de courbure des surfaces enveloppantes 7 du corps d'écartement 6 se fait par exemple par un calibrage de l'alésage de passage 9 de la douille expansible 2 dans la région de la position finale prévue du corps d'écartement 6, à l'aide d'un poinçon trempé. Ce type d'adaptation des rayons de courbure de l'alésage de passage 9 qui perd alors sa section transversale circulaire, peut être retenu pour des douilles expansibles 2 réalisées par enlèvement de copeaux ou par faç, onnage à froid. La douille expansible 2 est alors consolidée à froid, ce qui s'avère comme étant avantageux lors du déplacement ultérieur du corps d'écartement 6 étant donné

que la douille ne subit pas aussi facilement une déformation plastique.

Du fait que les rayons de courbure de l'alésage de passage de la douille expansible et du corps d'écartement concordent dans la zone de contact, dans la position finale dudit corps d'écartement, on évite un contact linéaire entre la douille expansible et le corps d'écartement. Pendant le déplacement du corps d'écartement dans l'alésage de passage, il existe un contact planiforme entre la douille expansible et le corps d'écartement. Cela se traduit par des pressions superficielles plus faibles lors de l'expansion de la douille expansible. Les forces de frottement à vaincre sont diminuées, et l'énergie d'enfoncement nécessaire est réduite par rapport aux chevilles à expansion bien connues. Compte tenu du frottement plus faible, un revêtement

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éventuellement prévu n'est plus endommagé. Le risque d'un soudage à froid de matériaux inoxydables lors du déplacement du corps d'écartement dans l'alésage de passage de la douille expansible est réduit. On évite ainsi que le corps d'écartement soit déplacé de manière insuffisante et que la douille expansible soit expansée de manière incomplète. Du fait de la conformation de la cheville à expansion selon l'invention, la douille expansible ne doit plus subir de déformation plastique lors du déplacement du corps d'écartement, ce qui

facilite le déplacement dudit corps d'écartement.

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Claims

REVENDICATIONS

1. - Cheville à expansion, comprenant une douille expansible (2) avec un alésage de passage axial (9) et une section expansible munie d'au moins une fente longitudinale (5), et un corps d'écartement (6) qui peut être déplacé axialement dans l'alésage de passage (9) d'une position de départ dans une position finale, avec expansion de la section expansible (3), caractérisée en ce que l'alésage de passage (9) présente, dans une partie (4) de son extension longitudinale qui, dans la position finale du corps d'écartement (6), avoisine la surface enveloppante (7) du corps d'écartement (6), des rayons de courbure (a) qui concordent sensiblement avec les rayons

de courbure de la surface enveloppante (7) du corps d'écartement (6).

2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section expansible présente quatre languettes (3) séparées par des fentes longitudinales (5), dont les surfaces intérieures (4) délimitant l'alésage de passage (9) présentent dans la zone de contact (4, 7) avec le corps d'écartement (6) déplacé dans sa position finale, des rayons de courbure (a) qui, à l'état écarté, forment en projection axiale des segments d'un cercle périphérique.

3. - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, à l'état expansé de la section expansible (3), les rayons de courbure (a) diminuent en direction de l'extrémité située du côté pose de la zone de contact

(4, 7) du corps d'écartement (6).

5. - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les rayons de courbure (a) de la section expansible (3) dans la zone de contact (4, 7) du corps d'écartement (6) placé dans sa position finale, sont adaptés à

un contour extérieur bombé du corps d'écartement (6).

6. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes,

caractérisé en ce que les surfaces périphériques (4) de l'alésage de passage (9) ont avec la surface enveloppante (7) du corps d'écartement (6), dans la position de départ de celui-ci, des zones de contact (8) sensiblement linéaires

orientées dans le sens axial.

7. - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les zones de contact linéaire (8) sont disposées, dans la direction de pose, devant il 2737543 la partie (4) de la section expansible (3), avec des rayons de courbure (a)

adaptés à la surface enveloppante (7) du corps d'écartement (6).

8. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes,

caractérisé en ce que l'adaptation des rayons de courbure (a) de la partie (4) de la section expansible (3) avoisinant la surface enveloppante (7) du corps d'écartement (6), aux rayons de courbure du corps d'écartement (6) peut être effectuée par le calibrage de l'alésage de passage, de préférence au moyen

d'un poinçon trempé.