FR3020842A1 - Dispositif d'assemblage vissable - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'assemblage vissable (10) comprenant, d'une part une bague conique déformable (18) et un organe de retenue (20) présentant une tige conique (21) destinée à être engagée à l'intérieur de ladite bague conique déformable (18), et d'autre part un organe d'entraînement (22) destiné à venir en prise par vissage avec ladite tige conique (21) et à prendre appui axialement contre ladite bague conique (18) de manière à pouvoir entraîner axialement à force ladite bague conique (18) sur ladite tige conique (21) pour provoquer la déformation radiale de ladite bague conique (18). Ledit organe d'entraînement (22) présente une tige filetée (48), tandis que ladite tige conique (21) présente un taraudage axial (42). Ladite tige filetée (48) et ledit taraudage axial (42) sont destinés à venir en prise l'une avec l'autre à l'intérieur de ladite bague conique (18).

Description

Dispositif d'assemblage vissable La présente invention se rapporte à un dispositif d'assemblage vissable, pour remplacer, notamment, mais non exclusivement, les rivets utilisés dans les structures des ouvrages anciens. Les rivets sont des organes d'assemblage comprenant une tige cylindrique, laquelle présente une tête à l'une de ses extrémités. Ils sont usuellement utilisés pour relier ensemble deux pièces superposées et percées d'un orifice. Le rivet est alors engagé dans l'orifice et la tête prend appui contre l'une des pièces tandis que l'autre extrémité de la tige s'étend en saillie de la surface de l'autre pièce. Cette autre extrémité est alors déformée et aplatie, pour former un renflement. Ce renflement constitue ainsi un arrêt venant en appui contre la surface de l'autre pièce. Pour l'assemblage de petites pièces, les rivets peuvent être réalisés dans un matériau malléable, tel l'acier doux ou le cuivre, de telle sorte que l'extrémité déformable du rivet peut être aisément aplatie en frappant axialement à froid l'extrémité au moyen d'un marteau à rivet par exemple, ou par déformation à l'aide d'une presse. Pour les structures de type poutres des ouvrages anciens, les rivets étaient montés à chaud. Après avoir été chauffé puis introduit dans les orifices coaxiaux des deux pièces superposées, le rivet est ensuite battu de manière à aplatir son extrémité déformable. Lors du refroidissement, le rivet se rétracte et participe au serrage des pièces assemblées. L'assemblage des pièces n'est peu ou plus réalisé aujourd'hui au moyen de rivets posés à chaud. En revanche, il est nécessaire de remplacer les rivets défectueux des ouvrages anciens. La mise en oeuvre à chaud est encore pratiquée mais longue, peu ergonomique et coûteuse. Aussi, les rivets défectueux sont alors remplacés par des ensembles vis/écrou. Afin de reproduire plus fidèlement la nature des contraintes qu'exerce le rivet à l'intérieur de l'orifice dans lequel il est introduit, il a été imaginé au surplus de mettre en oeuvre une vis conique à l'intérieur d'une bague conique déformable. On pourra se référer au document US 3 298 725, lequel décrit un tel assemblage. Ainsi, la vis conique présente une tige conique munie, à l'une de ses extrémités d'une tête, et à l'autre de ses extrémités d'une partie filetée. La tige est engagée à l'intérieur de la bague conique déformable et un écrou est vissé sur l'extrémité filetée après que l'ensemble, tige conique et bague conique, a été engagé dans l'orifice. L'écrou est alors serré à force de manière à venir non seulement serrer les deux pièces superposées l'une contre l'autre, mais aussi à dilater radialement la bague conique à l'intérieur de l'orifice de manière à obtenir un meilleur ancrage du rivet. Cependant, ces ensembles vis/écrou équipés d'une bague conique doivent être préalablement dimensionnés en fonction de l'épaisseur des deux pièces superposées. De plus, ces assemblages diffèrent par leur esthétique des rivets anciens, lesquels présentant une fois montés, des extrémités bombées ou en forme de tête ronde, alors que les ensembles vis/écrou sont à tête hexagonale. Au surplus, outre le défaut esthétique occasionné par la partie filetée de l'extrémité de la tige qui s'étend sensiblement en saillie de l'écrou, sa dégradation à l'air par la corrosion est facilitée. Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention est de fournir un dispositif d'assemblage qui puisse être substitué aux rivets traditionnels tout en en assurant les mêmes fonctions. Au surplus, il est recherché un organe d'assemblage peu coûteux à mettre en oeuvre.

Dans ce but, la présente invention propose un dispositif d'assemblage vissable comprenant, d'une part une bague conique déformable et un organe de retenue présentant une tige conique destinée à être engagée à l'intérieur de ladite bague conique, et d'autre part un organe d'entraînement destiné à venir en prise par vissage avec ladite tige conique et à prendre appui axialement contre ladite bague conique de manière à pouvoir entraîner axialement à force ladite bague conique sur ladite tige conique pour provoquer la déformation radiale de ladite bague conique. Ledit organe d'entraînement présente une tige filetée, tandis que ladite tige conique présente un taraudage axial ; et ladite tige filetée et ledit taraudage axial sont destinés à venir en prise l'une avec l'autre à l'intérieur de ladite bague conique. Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en oeuvre d'un taraudage axial dans la tige conique, tandis que l'organe d'entraînement présente une tige filetée qui vient se visser à l'intérieur du taraudage axial. De la sorte, la liaison entre l'organe d'entraînement et l'organe de retenue est réalisé à l'intérieur de la bague conique. Par conséquent, cette liaison est masquée à l'intérieur de la bague conique et à l'intérieur de l'orifice dans lequel la tige conique et la bague conique sont insérées. Partant, et ainsi qu'on l'expliquera ci-après elles sont préservées de la corrosion. De plus, puisque la tige filetée vient en prise avec le taraudage axiale à l'intérieur de la bague conique, et que celle-ci contribue au surplus, à produire des contraintes radiales qui s'exercent également de manière concentrique sur la tige conique, l'ancrage de la tige filetée à l'intérieur du taraudage est d'autant amélioré par le serrage radial de la tige filetée. En outre, et selon une caractéristique de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageuse, ladite bague conique déformable présente une bordure circulaire libre déformable selon une composante axiale de ladite bague conique. De la sorte, lorsque l'organe d'entraînement est vissé dans l'organe de retenue, non seulement la bague conique peut se déformer radialement et venir s'appuyer à force contre les parois de l'orifice afin d'obtenir un meilleur ancrage du rivet, mais au surplus la bague conique peut se raccourcir d'elle-même grâce à la bordure circulaire libre déformable. En effet, la profondeur des orifices correspondants aux perçages de deux-pièces superposées, n'est pas nécessairement identique pour tous les orifices. Aussi, la bague conique qui doit présenter une longueur sensiblement égale à la profondeur de l'orifice, est prévue avec une longueur supérieure à la profondeur moyenne des orifices grâce à la bordure circulaire libre déformable. Et lorsque le dispositif d'assemblage est installé, la bordure circulaire de la bague conique se déforme selon une composante axiale de manière à s'ajuster à la profondeur de l'orifice. De plus, ledit organe d'entraînement présente en outre une tête d'entraînement surmontant ladite tige filetée, ladite tête d'entraînement formant un épaulement d'entraînement pour recevoir en appui axial ladite bague conique. Aussi, la bordure circulaire libre déformable vient en contact contre l'épaulement d'entraînement, lequel provoque alors ça déformation lorsque l'organe d'entraînement est vissé dans l'organe de retenue.

Selon un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention, ladite tête d'entraînement présente une rainure circulaire ménagée dans ledit épaulement d'entraînement autour de ladite tige filetée. Ainsi, la rainure circulaire est ménagée autour du pied de la tige filetée dans l'épaulement d'entraînement de manière à pouvoir recevoir la bordure circulaire libre déformable. De la sorte, lorsque la tête d'entraînement est entraînée en rotation pour visser la tige filetée à l'intérieur du taraudage, l'épaulement d'entraînement vient en contact avec la bordure circulaire, laquelle s'engage dans la réunion circulaire. De la sorte, la déformation de la bordure circulaire libre est rendue plus aisée. Et au surplus, l'étanchéité entre la bordure circulaire libre et la tête d'entraînement est renforcée. En outre, ladite rainure circulaire présente une paroi distale opposée à ladite tige filetée, sensiblement conique. Ainsi qu'on l'expliquera ci-après plus en détail, la bordure circulaire libre déformable peut venir s'appliquer contre la paroi distale, et l'entraînement en rotation de la tête d'entraînement provoque alors le fléchissement de la bordure circulaire libre à l'intérieur de la rainure circulaire, la paroi distale formant alors rampe. Au surplus, ladite bague conique présente une surface externe cylindrique et une seule surface interne conique opposée. La tige conique de l'organe de retenue vient alors en appui contre la surface interne conique de la bague, de manière à pouvoir dilater celle-ci lorsque la tige conique est enfoncée axialement dans la bague conique. Afin de faciliter cette dilatation, ou déformation radiale, ladite bague conique présente des fentes axiales. Avantageusement, ladite tige conique présente une longueur inférieure à la longueur de ladite bague conique. De la sorte, elle peut venir en prise avec la tige filetée de l'organe d'entraînement à l'intérieur de la bague conique. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention préféré, ladite tige conique présente une tête de retenue. De la sorte, la tête de retenue, tout comme la tête d'entraînement, peuvent présenter la forme de tête ronde des rivets traditionnels. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un dispositif d'assemblage conforme à l'invention dans une première phase de montage ; - la Figure 2 est une vue schématique du dispositif d'assemblage représenté sur la Figure 1, dans une dernière phase de montage ; et, - la Figure 3 est une vue schématique de détail du dispositif d'assemblage conforme à l'invention selon une variante de réalisation. La Figure 1 illustre un dispositif d'assemblage 10 conforme à l'invention engagé en travers d'un orifice 12 pratiqué dans deux plaques métalliques superposées 14, 16. Ces deux plaques métalliques superposées 14, 16 définissent respectivement deux surfaces d'appui opposées 15, 17. Le dispositif d'assemblage comporte une bague conique déformable 18 engagée à l'intérieur de l'orifice 12, un organe de retenue 20 présentant une tige conique 21 engagée à l'intérieur de la bague conique 18, et un organe d'entraînement 22 relié à la tige conique 21 à l'intérieur de la bague conique déformable 18. Afin de réaliser le montage du dispositif d'assemblage 10, on insère tout d'abord la tige conique 21 de l'organe de retenue 20 à l'intérieur de la bague conique 18, puis on engage l'ensemble à travers l'orifice 12. Ensuite, on vient relier l'organe d'entraînement 22 à la tige conique 21. On décrira en détail les éléments précités avant de décrire ensuite, leur mode de coopération en référence à la figure 2. La bague conique déformable 18, réalisée de préférence en métal, par exemple en acier S 355, présente une première partie 24 dont la surface externe 26 est de symétrie cylindrique et dont la surface interne 28 est de symétrie conique. D'autres métaux peuvent être utilisés, par exemple les inox, le cuivre et ses alliages, le titane ou tout autre métal ou une combinaison de ceux-ci. Aussi, la bague conique déformable 18 s'étend axialement entre un bord mince 30 et une portion épaisse 32 opposée. La portion large 32 se prolonge axialement par une bordure circulaire libre déformable 34, terminée par un bord libre 35, laquelle bordure circulaire 34 est plus mince que la portion large 32.

Ainsi qu'on l'expliquera ci-après, la bordure circulaire 34 permet d'adapter la bague conique déformable 18 à différentes profondeurs d'orifice 12. La hauteur I de la bordure circulaire libre déformable 34 est, dans l'exemple présenté sur la figure 1, comprise entre 30 % et 40 % de la longueur I_ de la première partie 24 de la bague conique déformable 18, par exemple 37 %. Les pourcentages indiqués ici, le sont à titre indicatif, et ils sont variables en fonction de la longueur I_ de la première partie 24. Le diamètre extérieur de la bague conique 18 est compris de préférence 10 entre 15 mm et 20 mm, par exemple 17 mm, tandis que sa hauteur totale, bordure circulaire 34 comprise, présente une valeur comprise avantageusement entre 18 mm et 25 mm, par exemple 22 mm. La hauteur I de la bordure circulaire libre déformable 34 peut conserver sensiblement la même valeur, tandis que la longueur L de la première partie 24 15 est augmentée, et par exemple, est double. Quant à l'épaisseur de la bordure circulaire 34 elle est par exemple inférieure à 1 mm. Bien évidemment, les dimensions de la bague conique déformable 18, y compris l'épaisseur de la bordure circulaire 34, sont conditionnées par la profondeur et le diamètre de l'orifice 12, lequel est 20 sensiblement égal à 17 mm dans l'exemple présenté sur la figure 1. Au surplus, la hauteur totale de la bague conique 18 I + L, est supérieure, pour une série d'assemblage de plaques métalliques superposées 14, 16, donnée, à la profondeur maximale des orifices 12. La bordure circulaire 34 s'étend sensiblement parallèlement à la surface 25 externe 26 de la bague conique déformable 18 dans le prolongement de la surface interne 28. Partant, la surface externe 26 présente un retrait 36 au niveau de la portion large 32 de la bague conique déformable 18. En l'espèce, la bague conique déformable 18 est engagée partiellement à l'intérieur de l'orifice 12, la bordure circulaire 34 en saillie de la surface de la plaque 30 métallique 14. On observera que la bordure circulaire 34 peut présenter un profil autre que le profil cylindrique qu'elle arbore sur les dessins. Par exemple, elle peut présenter une épaisseur variable qui s'amenuise à mesure que l'on se rapproche de son bord libre 35 ; lequel peut d'ailleurs être chanfreiné.

Au surplus, la première partie 24 de la bague conique déformable 18, présente des fentes axiales non représentées sur la coupe de la figure, par exemple 2 fentes, ou encore 4 fentes axiales décalées angulairement de 90° pour faciliter sa déformation radiale, comme on l'expliquera ci-après. La déformation radiale de la première partie 24 permet d'adapter la bague conique déformable 18 à différents diamètres d'orifice autour d'une valeur nominale. Les fentes axiales, s'étendent depuis la portion épaisse 32 de la bague conique déformable 18 et débouchent à l'opposé au niveau du bord mince 30. À l'intérieur de la bague conique déformable 18, et par conséquent, à l'intérieur de l'orifice 12, est engagée la tige conique 21. L'organe de retenue 20 est réalisé par exemple, en acier standard. D'autres matériaux métalliques peuvent être mis en oeuvre, par exemple des inox, du titane ou tout autre matériau métallique déformable. En l'espèce, l'acier standard mis en oeuvre présente une résistance à la rupture Rm égale à 595 MPa, et l'organe de retenue 20 comporte en outre une tête de retenue ronde 38 surmontant la tige conique 21. La tête de retenue 38 présentant un épaulement de retenue 40 formant une portée d'appui, prenant précisément appui contre la surface d'appui 17 autour de l'orifice 12. Avantageusement, lorsqu'il est requis une liaison étanche, un joint torique, par exemple en élastomère, est ajusté entre l'épaulement de retenue 40 et la surface d'appui 17 autour de l'orifice 12. La tige conique 21 présente, à l'intérieur, un taraudage axiale 42. La surface extérieure 44, opposée au taraudage axiale 42 est de symétrie conique et vient coopérer, pour venir en contact avec la surface interne 28 de symétrie conique de la bague conique déformable 18.

La longueur U de la tige conique 21 est inférieure à la profondeur de l'orifice 12 et aussi à la hauteur totale I + L de la bague conique 18. À l'opposé de l'organe de retenue 20 par rapport aux deux plaques métalliques superposées 14, 16, l'organe d'entraînement 22, réalisé par exemple en acier standard également, présente une tête d'entraînement 46 surmontant une tige filetée 48. La tige filetée 48 est partiellement vissée à l'intérieur de la tige conique 21. La tête d'entraînement 46 définit un épaulement d'entraînement 50 et la tige filetée 48 présente un pied 52 où elle est reliée à la tête l'entraînement 46. Autour du pied 52, une rainure circulaire 54 est ménagée dans l'épaulement d'entraînement 50. La rainure circulaire présente une paroi proximale 56 sensiblement cylindrique et dans le prolongement de la tige filetée 48, une paroi distale opposée 58 sensiblement conique. La paroi distale 58 et la paroi proximale 56 sont reliées entre elles par une portion torique 60. Aussi, le diamètre du bord externe 62 de la rainure 54 est supérieur au diamètre de la bordure circulaire 34 de la bague conique déformable 18, tandis que le diamètre de la paroi proximale 56 est inférieur au diamètre de la bordure circulaire 34.

Telle que représentée sur la figure 1, la tige filetée 48 de l'organe d'entraînement 22 est partiellement engagée à l'intérieur de la tige conique 21, tandis que le bord libre 35 de la bordure circulaire 34 est en appui contre la paroi distale 58. Ainsi, à partir de cette situation, dans laquelle les éléments sont libres de contraintes, la tête d'entraînement 46 de l'organe d'entraînement 22 est entraînée en rotation par rapport à la tête de retenue 38 de l'organe de retenue 20. Différents moyens sont envisagés pour pouvoir entraîner en rotation l'organe d'entraînement 22. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux, des méplats non représentés, sont prévus sur les têtes de retenue 38 et d'entraînement 46 pour pouvoir les mettre en prise avec des clés appropriées. Selon un autre mode de mise en oeuvre, tel que représenté sur la figure 3, d'autres dispositifs d'entraînement, par exemple des portions d'entraînement calibrées sécables 64 sont formées directement sur les têtes de retenue 38 et d'entraînement 46. Les portions d'entraînement sont formées coaxialement sur les têtes et elles présentent une section droite, par exemple hexagonale pour pouvoir être mise en prise dans une clé appropriée, et une partie sécable 66. Lorsque le couple d'entraînement et de serrage atteint une valeur prédéfinie par la partie sécable 66, la portion d'entraînement se détache naturellement de la tête. Cette dernière présente alors tout l'aspect d'un rivet traditionnel, sans autre procédé. Selon encore un autre mode de mise en oeuvre, des encoches radiales sont pratiquées dans le bord des têtes de retenue 38 et d'entraînement 46, pour pouvoir les mettre en prise dans des clés adaptées.

La tige filetée 48 coopère ainsi avec le taraudage axiale 42 de la tige conique et la tête d'entraînement 46 se rapproche alors de la tête de retenue 38. Ce faisant, la bague conique déformable 18 tend à être entraînée axialement en translation vers la tête de retenue 38, puisque le bord libre 35 de la bordure circulaire 34 est en appui contre la paroi distale 58 de la rainure 54 de la tête d'entraînement 46. Partant, la surface extérieure 44 de la tige conique 21 et de symétrie conique, forme alors rampe pour la première partie 24 de la bague conique déformable 18, qui se dilate alors radialement et vient s'appuyer à force contre la paroi cylindrique de l'orifice 12. La déformation radiale de la première partie 24 de la bague conique 18 est rendue plus aisée grâce à la présence des fentes axiales. À mesure que la bague conique déformable 18 s'enfonce plus encore dans l'orifice 12, les efforts de frottement qu'elle subit s'accroissent, et partant, la paroi distale 58 de la rainure circulaire 54 forme alors rampe vis-à-vis du bord libre 35, et conséquemment la bordure circulaire libre déformable 34 tend à fléchir. La bordure circulaire libre déformable 34 se déforme selon une composante axiale, tendant à raccourcir la longueur totale de la bague conique 18. En l'espèce, la bordure circulaire libre déformable 34 se déforme également selon une composante radiale.

En poursuivant l'entraînement en rotation à force de la tête d'entraînement 46 par rapport à la tête de retenue 38, la bague conique déformable 18 poursuit sa course, jusqu'à ce que le bord mince 30 puise venir à distance de l'épaulement de retenue 40, et de préférence sans jamais l'atteindre, alors que l'épaulement d'entraînement 50 vient en appui contre la surface d'appui 15, tandis que la bordure circulaire 34 poursuit sa déformation. Là également, si une liaison étanche est requise, un joint torique en élastomère est interposé entre la surface d'appui 15 et l'épaulement d'entraînement 50. On retrouve sur la figure 2, le dispositif d'assemblage 10 dans une telle situation. Plus précisément, le bord libre 35 de la bordure circulaire libre déformable 34 vient prendre appui en bout de course, dans le fond de la rainure circulaire 54 contre la portion torique 60, tandis que la bordure circulaire libre 34 se déforme plus encore selon une forme en S. Aussi, pour une bague conique déformable 18 présentant des dimensions données, et notamment 302 0 842 10 dont la hauteur totale I + L est supérieure à la profondeur de l'orifice 12, le dispositif d'assemblage pourra être installé à travers des plaques métalliques d'épaisseur variable, dans une certaine mesure. En effet, la bordure circulaire libre déformable 34 pourra se déformer plus ou moins en fonction de cette 5 épaisseur. Au surplus, grâce à la déformabilité radiale de la première partie 24 de la bague conique déformable 18, le dispositif d'assemblage 10 pourra s'adapter parfaitement, quand bien même le diamètre de l'orifice 12 varierait. Avantageusement, le dispositif d'assemblage vissables 10 est équipé d'organes de freinage mécaniques, permettant d'interdire le dévissage de la 10 tige filetée 48 à l'intérieur du taraudage axial 42. Aussi, une composition chimique réactive peut être introduite à l'intérieur du taraudage au préalable pour assurer ce freinage. Ainsi, un tel dispositif d'assemblage vissable 10 permet de remplacer aisément les rivets des constructions anciennes, en en conservant les 15 caractéristiques à la fois mécaniques, par la déformation radiale de la bague conique 18, et esthétiques par la forme des têtes rondes.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'assemblage vissable (10) comprenant, d'une part une bague conique déformable (18) et un organe de retenue (20) présentant une tige conique (21) destinée à être engagée à l'intérieur de ladite bague conique déformable (18), et d'autre part un organe d'entraînement (22) destiné à venir en prise par vissage avec ladite tige conique (21) et à prendre appui axialement contre ladite bague conique (18) de manière à pouvoir entraîner axialement à force ladite bague conique (18) sur ladite tige conique (21) pour provoquer la déformation radiale de ladite bague conique (18) ; caractérisé en ce que ledit organe d'entraînement (22) présente une tige filetée (48), tandis que ladite tige conique (21) présente un taraudage axial (42); et en ce que ladite tige filetée (48) et ledit taraudage axial (42) sont destinés à venir en prise l'une avec l'autre à l'intérieur de ladite bague conique (18).
2. 2. Dispositif d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite bague conique déformable (18) présente une bordure circulaire libre déformable (34) selon une composante axiale de ladite bague conique (18).
3. 3. Dispositif d'assemblage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit organe d'entraînement (22) présente en outre une tête d'entraînement (46) surmontant ladite tige filetée (48), ladite tête d'entraînement (46) formant un épaulement d'entraînement (50) pour recevoir en appui axial ladite bague conique (18).
4. 4. Dispositif d'assemblage selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite tête d'entraînement (22) présente une rainure circulaire (54) ménagée dans ledit épaulement d'entraînement (50) autour de ladite tige filetée (48).
5. 5. Dispositif d'assemblage selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite rainure circulaire (54) présente une paroi distale (58) opposée à ladite tige filetée (48), sensiblement conique.
6. 6. Dispositif d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite bague conique (18) présente une surface externe cylindrique (26) et une seule surface interne conique opposée (28).
7. 7. Dispositif d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite bague conique (18) présente des fentes axiales.
8. 8. Dispositif d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite tige conique (21) présente une longueur inférieure à la longueur de ladite bague conique (18).
9. 9. Dispositif d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite tige conique (21) présente une tête de retenue (38).