FR2529271A1 - Cheville aveugle - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE CHEVILLE AVEUGLE POUR ASSEMBLER PLUSIEURS PIECES. LA CHEVILLE COMPREND UNE DOUILLE 18, UNE BROCHE 16 ET UNE BAGUE DE BLOCAGE 20, LA DOUILLE ETANT PLACEE AVEC DU JEU DANS DES TROUS ALIGNES 16, 18 MENAGES DANS LES PIECES 12, 14; LA BROCHE COMPORTE UNE TETE ELARGIE 36 DESTINEE A ETRE APPLIQUEE PAR UN OUTIL APPROPRIE CONTRE LA DOUILLE DE MANIERE A REFOULER UNE PARTIE EXTREME AMINCIE DE CELLE-CI POUR FORMER UNE PARTIE RENFLEE PLACEE SUR LE COTE AVEUGLE DE LA STRUCTURE A ASSEMBLER; DANS L'OPERATION, LA BROCHE EST ARRETEE PAR DES EPAULEMENTS PREVUS RESPECTIVEMENT SUR LA BROCHE ET LA DOUILLE ET LA BAGUE DE BLOCAGE 20 S'ENGAGE DANS UNE PARTIE ELARGIE 28, 30 DU TROU TRAVERSANT LA CHEVILLE, CETTE PARTIE ELARGIE COMPORTANT UNE SURFACE CONIQUE 28 DONT L'ANGLE D'INCLINAISON "X" EST CHOISI POUR PERMETTRE D'UNE PART UN MOUVEMENT D'ENGAGEMENT DE LA BAGUE JUSQUE DANS LA CONDITION DE VERROUILLAGE ET D'AUTRE PART POUR MAINTENIR LA FORCE DE FROTTEMENT CONTRE LA BROCHE, AVANT L'ARRET DE CETTE DERNIERE, EN-DESSOUS D'UNE GRANDEUR PRESELECTIONNEE, CE QUI A POUR BUT D'EMPECHER UN MOUVEMENT AXIAL DE LA BROCHE RESULTANT D'UNE EXPANSION RADIALE DE LA DOUILLE.

Description

La présente invention concerne des chevilles

aveugles à broche de verrouillage et elle a trait plus parti-

culièrement à une cheville aveugle à broche de verrouillage comprenant une douille et une broche et pourvue d'une bague de blocage empêchant une expansion radiale de la douille en

assurant l'arrêt de la broche.

Des chevilles aveugles du type concerné par la présente invention sont conçues pour être utilisées dans des applications structurales (à la différence de nombreux rivets aveugles qui sont utilisés conventionnellement dans des applications non structurales) En outre, la cheville aveugle de la présente invention ne fait pas intervenir une expansion de la douille ou un remplissage de trou (ce qui est également généralement différent des rivets aveugles classiques) Dans des applications aéronautiques, des chevilles aveugles sont utilisées classiquement avec une dureté égale

ou proche du maximum de façon à obtenir la résistance maximale.

Ainsi la cheville aveugle de la présente inven-

tion est de préférence du type représenté et décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 253 495 Ainsi la cheville aveugle selon l'invention comprend une douille, une broche et une bague de blocage qui fonctionnent d'une façon générale comme cela a été indiqué et décrit dans le brevet précité Bien que le brevet précité revendique une structure nouvelle pour établir un gradient de dureté dans la douille pour améliorer la formation d'un bulbe, la présente invention est conçue pour créer une structure perfectionnée à arrêt et à verrouillage de broche en vue de bloquer la broche et

la douille ensemble après que la tête aveugle a été formée.

A cet égard, le blocage est assuré par une bague qui est déplacée dans une poche de blocage définie par des cavités correspondantes sur la broche et sur la douille après qu'une première butée mécanique entre la broche et la douille a été établie Lorsque la première butée mécanique est établie, la structure de blocage selon l'invention entre en action en vue d'assurer plus efficacement une terminaison de la

course de la broche.

Comme indiqué, des chevilles aveugles conformes à la présente invention ne font pas intervenir l'expansion de la douille En d'autres termes, ces chevilles aveugles ne remplissent pas une fonction de remplissage des trous ménagés en correspondance dans des pièces à assembler par expansion d'une douille En fait, les chevilles aveugles conformes à l'invention sont conçues pour être placées dans des trous avec une condition de montage variant depuis un léger emmanchement jusqu'à un jeu présélectionné Avec de telles chevilles aveugles, la broche est arrêtée par entrée en contact de butées d'arrêt prévues sur la broche et la douille (les épaulements 38 et 48 du brevet précité) Comme indiqué, la poche de verrouillage est correctement définie

lorsque les épaulements de butées sont en contact mutuel.

Cependant dans une application faisant intervenir un jeu, à moins que la partie de verrouillage ne soit actionnée pour intervenir en charge lorsque la broche et la douille sont alignées de façon appropriée en vue de définir correctement la cavité de blocage, l'épaulement d'arrêt de la broche peut produire une expansion radiale de la douille de façon qu'elle

puisse passer par-dessus l'épaulement d'arrêt de la douille.

Cela peut écarter les cavités de blocage ménagées dans la broche et la douille de la condition désirée d'alignement,

en provoquant un positionnement incorrect du verrouillage.

Il en résulte que, même si le verrouillage est structurale-

ment satisfaisant,la position de la broche en un point prédé-

terminé au-delà de la douille pourrait être aérodynamiquement insatisfaisante, en nécessitant soit un enlèvement de la

cheville aveugle, soit une opération d'usinage auxiliaire.

On a tenté de remédier à ces inconvénients dans les struc-

tures connues en contrôlant avec précision les tolérances

de la partie de verrouillage et du mécanisme de positionne-

ment de cette partie de verrouillage En outre, dans des applications faisant intervenir un jeu, la valeur du jeu est contrôlée étroitement de manière que le degré d'expansion radiale (jusqu'à ce que la douille atteigne par expansion les parois intérieures du trou) soit limité de telle sorte

que les épaulements d'arrêt puissent encore arrêter correcte-

ment la broche Ces problèmes ont été fortement atténués grâce à la présente invention Pour comprendre l'invention, il va être utile de donner des informations sur des structures connues de verrouillage à chevilles aveugles. Ainsi, des structures connues de verrouillage à chevilles aveugles se décomposent de la façon suivante: 1 Elément annulaire de blocage avec outil à double effet; 2 Collerette de cisaillement avec bague de blocage de structure ondulée, et

3 Chapeau de cisaillement.

Dans la première structure (outil à double effet), le réglage de la partie de verrouillage est fonction

du mécanisme d'actionnement d'un outil Dans la seconde struc-

ture, la charge finale de cisaillement exercée sur la colle-

rette de cisaillement détermine la charge de positionnement de la partie correspondant à la bague de verrouillage; le

chapeau de cisaillement intervient d'une manière semblable.

Toutes ces structures seront décrites en détail dans la suite.

Conformément à la présente invention, toutes les charges sont

absorbées directement par la bague de blocage, avec une solli-

citation résultante par frottement sur la broche; comme on le voit, ce mode de sollicitation est commandé de façon à assister l'arrêt mécanique entre la broche et la douille, afin de réduire au minimum le risque de dépassement de cet

arrêt et de mésalignement de la poche de blocage.

Il est avantageux de pourvoir la cheville aveu-

gle d'une douille ayant une dureté et/ou une résistance essen-

tiellement maximale A cet égard, on pourrait avantageusement utiliser la structure générale de douille décrite dans le

brevet précité On pourra trouver des renseignements corres-

pondants concernant des rivets aveugles à expansion de douille et par conséquent un remplissage de trou dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique no 4 127 345 et 4 230 017 et dans

la demande de brevet japonais no 97 511/80 publiée le 24 juil-

let 1980 Des rivets aveugles fonctionnent différemment, et remplissent un rôle essentiellement différent d'une cheville aveugle Ainsi, avec un rivet aveugle, comme cela est décrit par exemple dans les brevets cités en dernier, la douille est spécifiquement conçue pour être expansée radialement vers l'extérieur par la broche de façon à remplir le trou dans lequel elle est logée A cet égard, la broche comporte une partie annulaire élargie en forme de collet en saillie, habituellement placée en avant de la rainure de rupture, ce collet étant conçu pour entrer en contact avec et assurer l'expansion d'une partie de la douille en vue d'assurer un remplissage du trou Cependant les chevilles aveugles ne sont pas destinées à subir une expansion pour remplir un trou et, en tant que telle, la cheville ne comporte pas un collet d'expansion de ce genre En outre, une telle expansion radiale dans une cheville aveugle est indésirable et elle se produit lorsque la broche est déplacée trop loin à l'intérieur de la douille En conséquence, on essaie de réduire au minimum un tel mouvement excessif de la broche et son expansion dans

une cheville aveugle Du fait de cette difrérence, les carac-

téristiques de sollicitation sont assez différentes entre un rivet aveugle et une cheville aveugle Comme on le voit, la structure conforme à la présente invention ne produit effectivement aucune expansion radiale En conséquence le type de rivet aveugle décrit dans les brevets précités est

inapplicable à la présente invention.

D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention seront mis en évidence dans la suite de la des-

cription, donnée à titre illustratif et en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation d'une cheville aveugle, dont certaines parties sont indiquées en coupe et d'autres en vue arrachée, cette cheville aveugle

étant représentée avant son installation,et mettant en évi-

dence des caractéristiques de la présente invention; la figure 2 est une représentation graphique donnant la charge (exprimée en kilos) appliquée à la broche et à la douille en fonction du mouvement de la broche pour la cheville aveugle conforme à l'invention et pour des chevilles aveugles de l'art antérieur;

les figures 3 A à 3 D sont des vues séquentiel-

les montrant l'installation de la cheville aveugle de la figure 1 depuis la mise en place de l'outil sur la cheville aveugle sur la figure 3 A jusqu'à son positionnement final sur la figure 3 D;

la figure 4 est une vue en élévation (sembla-

ble à la figure 3 A), dont certaines parties sont indiquées en coupe et d'autres en vue arrachée, d'une cheville aveugle de l'art antérieur nécessitant un outil à double effet;

la figure 5 est une vue en élévation (sembla-

ble à la figure 3 A), dont certaines parties sont indiquées en coupe et d'autres en vue arrachée, d'une cheville aveugle de l'art antérieur utilisant un système de verrouillage du type à collerette de cisaillement;

la figure 6 est une vue en élévation (sembla-

ble à la figure 3 A), dont certaines parties sont indiquées en coupe et d'autres en vue arrachée, d'une cheville aveugle de l'art antérieur utilisant un système de verrouillage du

type à chapeau de cisaillement.

la figure 7 est une vue en élévation et en coupe latérale fragmentaire d'une cheville mise en place, dont certaines parties sont indiquées en coupe et d'autres en vue arrachée de façon à montrer les limites de tolérance concernant la position de broche; et la figure 8 est une vue en élévation latérale fragmentaire d'une cheville mise en place, dont certaines parties sont indiquées en coupe et d'autres en vue arrachée, montrant les limites de tolérance sur la position de la

partie de verrouillage.

En considérant maintenant la figure 1, on voit qu'on a représenté une cheville aveugle 10 en combinaison

avec deux pièces 12 et 14 à assembler l'une avec l'autre.

La pièce 14 constitue la pièce avant (ou le côté dégagé) tandis que la pièce 12 constitue la pièce arrière (ou le côté aveugle) La cheville aveugle 10 comprend une broche ou mandrin 16, une douille tubulaire 18 et une bague ou anneau

de blocage 20.

La douille 18 comporte une queue rectiligne 22 se terminant par une tête élargie 24 du type matricé Le diamètre extérieur Dl de la queue 22 est dans l'ensemble

uniforme sur sa longueur La douille 18 comporte un trou cen-

tral de traversée 26 dont une partie intermédiaire 27 d'un diamètre D 2 se prolonge dans la tête élargie 24 par une partie

élargie 25 délimitée par une surface conique 28 et une sur-

face cylindrique 30 L'extrémité opposée du trou de traversée 26 se termine par une partie droite élargie 32 de diamètre D 3 qui définit, à la jonction avec la partie de trou 27, un épaulement annulaire de butée 34 Il est à noter que, bien qu'on ait représenté une configuration avec tête fraisée, les caractéristiques de la présente invention sont également

applicables à une douille comportant une tête en saillie.

Comme on peut le voir, le trou de traversée 26 de la douille

18 reçoit la broche 16.

La broche 16 comporte une partie de tête élargie 36 et une queue allongée 38 La partie de tête 36 vient s'engager sur l'extrémité aveugle de la douille 18 Dans une zone adjacente à la partie de tête 36, la queue 38 comporte

une partie de diamètre élargi 40 qui est agencée pour s'enga-

ger par emmanchement serré dans la partie de trou élargie 32 Une partie intermédiaire 42 de la queue est placée à la suite et a un plus petit diamètre permettant son emmanchement étroit dans la partie de trou 27 Un épaulement d'arrêt de broche 44 est défini par la jonction des parties de queue et 42 et ils coopèrent avec un épaulement d'arrêt de douille 34 pour arrêter le mouvement de la broche 16 pendant

la mise en place de la cheville 10.

Une rainure annulaire de blocage 46 est placée dans une zone adjacente à la partie intermédiaire de queue 42 et elle est agencée pour définir une poche de blocage

avec la partie élargie de trou 25 Une gorge ou encoche annu-

laire de rupture 48, masquée ou fermée, est ménagée dans un collet annulaire 50 placé dans une position adjacente à la rainure de blocage 46 Une telle rainure de rupture a été décrite dans le brevet des Etats-Unis nô 3 292 482 et elle

agencée de façon à permettre son déplacement graduel au tra-

vers de la bague de blocage 20 Cela est différent des rai-

nures ouvertes de rupture de l'art antérieur qui peuvent gêner le mouvement de la broche au travers de la bague de blocage Une partie annulaire cannelée 52 est placée entre le collet de rupture 50 etune partie allongée 54 comportant des

rainures de traction; cette partie 54 est pourvue de plu-

sieurs rainures annulaires de traction 56 qui sont agencées pour être agrippées par un outil de pose, d'une manière classique. Il est à noter que le diamètre de la partie

de queue 42 et le diamètre maximal du collet 50 sont générale-

ment égaux au diamètre D 2 dela partie intermédiaire de trou 27 De même le diamètre de la partie élargie de queue 40 est généralement égal au diamètre D 3 de la partie élargie de trou 32 On voit par conséquent que, lorsque la broche 16 est tirée au travers de la douille 18, cela ne provoque aucune expansion radiale de la queue 22 de la douille 18 et en fait aucune

expansion de ce genre ne peut se produire à moins que l'épau-

lement de broche 44 ne passe au-delà de l'épaulement de douille 34, ce qui permettrait à la partie élargie de queue de pénétrer dans la partie intermédiaire de trou 27 Comme on le voit, la structure de verrouillage conforme à la présente invention coopère avec les épaulements d'arrêt 34, 44 pour empêcher un mouvement axial de la broche 16 par

rapport à la douille 18 afin que la broche 16 soit correcte-

ment positionnée par rapport à la douille 18 pour définir

avec précision la poche de blocage.

L'anneau ou bague de blocage 20 est un élément annulaire fendu qui est agencé pour être engagé sur la partie cannelée 52 de la broche 16 avec un léger emmanchement; la partie cannelée 52 a un diamètre légèrement supérieur à celui du collet 50 de façon à retenir en place la bague de blocage après assemblage Lors de l'assemblage, la bague de blocage est engagée étroitement dans la partie contre-alésée droite de la zone élargie de trou 25 La partie contre-alésée contribue à supporter la bague de blocage 20 et elle empêche sa déformation radialement vers l'extérieur avant

son mouvement axial jusque dans la poche de blocage.

Les figures 3 A à 3 D montrent les différentes étapes de mise en place de la cheville aveugle 10 Ainsi, la figure 3 A montre la cheville a-ieugle 10 placée dans des trous alignés 76 et 78 ménagês respectivement dans les pièces 12 et 14 Le diamètre DI dc la queue 22 est inférieur au diamètre D 4 des trous 76 et 'ô (figure 1) de manière à établir une relation de jeu La figure 3 A montre la cheville 10 au début du cycle de mise en place et elle met en évidence un outil de pose 57 placé sur la cheville; L'outil 57 est ds

type à simple effet et d'une construction connue et en consê-

quence on ne l'a pas représenté en détail dans un but de simplification L'outil 57 comprend plusieurs mâchoires 58 pourvues de dents qui sont complémentaires des rainures de traction 56 de manière que la queue 38 de la broche 16 puisse agrippée sur la partie 54 à rainures de traction Un élément 60 formant enclume comporte un nez annulaire allongé 62 qui est agencé pour entrer en contact avec la bague de blocage Le nez 62 a également une dimension lui permettant de se déplacer axialement, avec du jeu, dans le contre-alésage de la partie élargie de trou 25 Lors de l'actionnement de l'outil 57, un mandrin 64, qui maintient les mâchoires 58, est poussé axialement vers l'arrière à partir du côté avant (dans la direction des flèches) en appliquant une force axiale relative entre la broche 16 et la douille 18 par le

contact établi entre le nez 62 et la bague de blocage 20.

La figure 3 B montre que, lorsque la force axiale relative continue à être exercée, la broche 16 est déplacée par rapport à la douille 18 et à la tête élargie 36 et exerce une charge

sur la queue 22 de la douille 18 Cette charge est continuel-

lement augmentée jusqu'à ce qu'un renflement commence à se produire, de sorte qu'une tête aveugle 66 est formée contre la pièce 12 en la tirant contre la pièce 14 et en bloquant

les deux pièces ensemble.

La partie de diamètre élargi 32 du trou est

dimensionnée de façon à établir une paroi d'une minceur présé-

lectionnée de façon qu'un renflement se produise le long de

cette partie afaiblie Le renflement ou refoulement se pour-

suit jusqu'à ce que le mouvement axial de la broche 16 soit initialement arrêté par entrée en contact de l'épaulement de broche 44 avec l'épaulement de douille 34 Dans cette position, la rainure de blocage 46 est maintenant alignée radialement avec la partie conique 28 de la zone élargie 25 du trou et ces parties délimitent ensemble une cavité de blocage 68 agencée pour recevoir la bague de blocage 20 Il est à noter que la broche a été déplacée axialement par rapport à la douille 18 sans produire une expansion radiale de la queue 22 de la douille et en conséquence seulement la structure s'opposant à un autre mouvement axial et à une autre

expansion radiale intervient par entrée en contact des épau-

lements de butée 34,44.

Comme le montre la figure 3 C o la cavité de blocage 68 est maintenant définie et est ouverte en direction de la bague de blocage 20, la poursuite de l'application de la course axiale relative (entre la broche 16 et la bague ) fait déplacer la bague de blocage 20 dans la cavité de

blocage 68 Comme on le voit, lorsque la partie de verrouil-

lage est ainsi agencée, l'action d'arrêt des épaulements 34 est assistée tandis qu'un mouvement axial additionnel de la

broche 16 est empêché.

Avec les chevilles aveugles de type connu, la relation dimensionnelle entre le diamètre et la largeur radiale de l'épaulement 34 par rapport à ceux de l'épaulement 44 était critique Avec la cheville aveugle conforme à la présente invention, l'amélioration de l'arrêt établi par la structure de verrouillage supprime une partie de l'influence

critique de cette relation dimensionnelle.

Lorsque la broche 16 est maintenant arrêtée, et quand la force axiale relative continue à augmenter, on atteint une charge o il se produit une rupture de la broche 16 dans la rainure 48, ce qui sépare par sectionnement la partie de queue 38 du reste de la broche; à ce moment, la

mise en place de la cheville aveugle est terminée.

La courbe A de la figure 2 est une représenta-

tion graphique donnant la charge axiale relative, exprimée en kilos, s'exerçant dans la cheville conforme à l'invention entre la broche 16 et la douille 18 par l'intermédiaire de la bague de blocage 20, et le mouvement de la broche 16 Ainsi la partie de la courbe A comprise entre "o" et "a" représente

l'augmentation de la charge et le mouvement de broche néces-

saires pour former partiellement la tête renflée 66 La partie de courbe comprise entre "a" et b" représente la formation finale de la tête renflée 66 et l'entrée en contact (en "b") des épaulements de butée-34 et 44 La partie de la courbe A comprise entre 'b" et "c" représente l'augmentation de charge lors de la mise en place de la bague de blocage 20 et l'atteinte de la rupture de broche en "c" Pour améliorer la fiabilité, il est souhaitable qu'il existe une différence sensible entre les niveaux de charge de "B" et "C" afin d'éviter une rupture prématurée de la broche qui pourrait se produire à cause de variations de tolérances, de matières,

etc Cette différence de niveaux de charge peut être commodé-

ment atteinte et maintenue par la structure conforme à l'in-

vention Comme indiqué précédemment et comme on le voit, la structure selon l'invention permet d'obtenir une amélioration sensible par rapport aux structures de chevilles aveugles de l'art antérieur Des structures de chevilles aveugles de

l'art antérieur ont été représentées sur les figures 4 à 6.

La figure 4 représente une structure connue destinée à être mise en place à l'aide d'un outil à double

effet Dans le mode de réalisation de la figure 4, des compo-

sants semblables à des composants identiques du mode de réa-

lisation des figures 1 et 3 A à 3 D ont été désignés par les mêmes références numériques auxquelles on a ajouté le suffixe "a" Ainsi, sur la figure 4, un outil à double effet 70 est

représenté en coopération avec une cheville aveugle l Oa.

L'outil 70 peut être du type décrit et représenté sur le

brevet US N O 3 792 645 L'outil 70 comporte une enclume exté-

rieure 72 agencée pour entrer en contact avec la tête élargie de la douille 18 a En conséquence, les charges initiales sont absorbées directement par la douille 18 a et la broche 16 a Une enclume intérieure 74, tout en pouvant entrer en contact avec la bague de blocage 20 a, n'exerce aucune force sur cette bague 20 a jusqu'à ce que renflement ait été formé et jusqu'à ce que les épaulements 34 a et 44 a soient entrés en contact A ce moment, la charge appliquée sur l'outil augmente et un mécanisme de manoeuvre (noiu représenté)

détectant que cette charge atteint une grandeur présélection-

née applique maintenant une charge à l'enclume intérieure 74 et par conséquent à la bague de blocage 20 a pour la faire pénétrer dans la poche de blocage associée Cette action est également semblable à ce qui a été décrit et représenté dans le brevet US n' 2 466 811, o la bague de blocage est agencée sous la forme d'une partie de la douille au lieu

de constituer une pièce séparée.

La courbe B de la figure 2 donne à titre d'exem-

ple la charge axiale par rapport à un mouvement de la broche pour des chevilles aveugles semblables à celles de la figure 4 Ainsi sur la courbe B, le point "b" représente la charge pour laquelle un déplacement de l'outil 70 se produit en vue d'appliquer une charge à la bague 20 a par l'intermédiaire

de l'enclume intérieure 74 Puisque la charge initiale com-

prise entre les points "o" et "b' s'exerce uniquement entre la douille 18 a et la broche 16 a, les valeurs de la charge sont en général inférieures à celles de la même gamme de la courbe A Cela s'explique par le fait que, dans la

cheville de la figure 1, des forces de frottement sont engen-

drées lorsqu'une charge-est appliquée, au moins partiellement, contre la broche 16 par la bague de blocage 20 Cependant, du fait que le mécanisme de déplacement de l'outil 70 peut varier dans son fonctionnement, il existe une gamme de charges dans laquelle il se produit un déplacement cette gamme étant représentée par les droites "d" et "e" Lorsque l'outil 70 est déplacé pour soumettre la bague de blocage a à la charge de haut niveau "d", il est possible qu'il se produise prématurément %,ne rupture de la broche sous l'effet de variation d ensionnelles -t autres de la rainure de rupture En conscquence une rupre de la broche pourrait se produi"-5 avant Lue la bague de blocge 20 a ait été fixée en position, ce qui se traduirait par une mise en place i ncorrecte de la cheville ve Ugle 'En outre, le déplacement de l'outil doit s'effec Ltuer avec Précision et il pourrait se produire avant que lé renflerent soit terminé (pour la

droite de charge "'"), en prov-oquant un positionnement pr&ia-

turé de la -bague de blocage 20 a Le risque de telles varia-

tions affectant la mise en place de la cheville aveugle a

été réduit grâce à la structure conforme à l'invention.

Le problème du montage avec du jeu qui a été

précédemment décrit est résolu grâce à l'invention La chevil-

le aveugle est utilisée dans des trous ménagés dans des pièces et établissant une condition de montage allant d'un léger emmanchement jusqu'à un jeu présélectionné Ainsi la douille 18 de la cheville 10 de la figure 1 a été représentée comme étant montée avec du jeu dans des trous alignés 76 et 78 des pièces 12 et 14 Dans une relation de jeu o les épaulements de butée 34 et 44 entrent en contact l'un avec l'autre, la broche 16 a tendance à produire une expansion radiale de la

douille et à passer au-delà de l'arrêt de douille 34 en pro-

duisant une violation de la position de butée Comme indiqué, il peut en résulter un mouvement excessif de la broche faisant sortir la rainure de blocage 46 de la condition d'alignement radial désirée avec la partie de trou 25 Il pourrait en résulter finalement une absence ou une altération de formation de la poche de blocage 68 et/ou une altération ou une absence

de la possibilité de verrouillage.

Bien que la violation de la position d'arrêt définie ci-dessus puisse se produire avec la structure de

la fig 4, elle est empêchée par la structure de la figure 1.

Ainsi, lorsque les épaulements de butée 34 et 44 entrent en

contact l'un avec l'autre, la poche de blocage 68 est mainte-

nant ouverte et elle commence immédiatement à être remplie par la bague de blocage 20 Cette force de blocage exercée initialement par frottement et finalement mécaniquement sur la broche 16, améliore l'action d'arrêt des épaulements de butée et contribue grandement à empêcher que cet arrêt ne

soit pas violé.

Il est classique que des chevilles aveugles présentent par rapport aux trous ménagés dans des pièces un jeu compris entre O et 0,075 mm Des chevilles aveugles sont occasionnellement utilisées dans des applications faisant intervenir, par rapport aux trous ménagés dans les pièces, des tolérances comprises entre un emmanchement de 0,05 mm et un jeu de 0,025 mm Du fait de la difficulté de maintenir l'intégrité de la butée de broche, les chevilles aveugles de types connus n'ont pas particulièrement bien convenu pour des jeux dépassant la valeur précitée de 0,075 mm Avec la structure conforme à la présente invention, il est possible d'admettre des jeux ayant une grandeur égale au moins au double ( 0,15 mm) du jeu acceptable initialement Il est à noter que les tolérances spécifiques indiquées ci-dessus se rapportent typiquement à des chevilles aveugles ayant un diamètre de queue Dl d'une valeur nominale de 6,4 mm Les tolérances indiquées ci-dessus varieront lorsqu'on modifiera

la valeur de Dl.

Par le passé, on a déterminé la valeur du jeu en partie par la largeur radiale des épaulements de butée 34 et 44 En d'autres termes, la tolérance nécessaire a été établie pour permettre une certaine dilatation radiale pour

laquelle les parois latérales du trou 76 sont sollicitées.

Lorsqu'il s'établit un contact, tout autre expansion radiale est empêchée,à condition qu'on laisse une surface radiale suffisante (largeur) entre les épaulements de butée pour arrêter encore la broche Il est à noter que cela constitue, dans certains cas, un compromis délicat Cela est notamment vrai lorsque les charges exercées lors de la manoeuvre d'un outil à double effet par exemple peuvent varier dans le sens croissant en faisant en sorte que même la condition d'entrée en contact avec la paroi du trou permet difficilement d'arrêter la broche Il est à noter que la cheville aveugle selon l'invention, et les dispositifs connus comparatifs, ne constituent pas des attaches servant à remplir un trou et que par conséquent le mode opératoire faisant intervenir un contact avec la paroi du trou, comme indiqué ci-dessus, est extrêmement limité et n'est pas particulièrement souhaita- ble mais constitue seulement le résultat d'une tentative de

compensation d'une condition indésirable.

Avec la présente invention, la tendance à l'expansion radiale de la douille 18 est contrebalancée par coopération de la bague de blocage 20 avec les épaulements de butée 34 et 44, qui agissent ensemble pour empêcher un mouvement axial indésirable de la broche 16 Cela permet une augmentation sensible du jeu avec lequel la cheville aveugle peut être utilisée; également la préparation des trous est

rendue moins critique.

Les autres structures connues représentées sur les figures 5 et 6 présentent les mêmes inconvénients que

celle de la figure 4 Ainsi, dans la description des modes

de réalisation des figures 5 et 6, des composants semblables à des composants identiques du mode de réalisation de la figure 1 seront désignés par les mêmes références numériques

avec addition des suffixes littéraux "b" et "c".

A la différence du mode de réalisation de la

figure 4, les modes de réalisation des figures 5 et 6 utili-

sent des outils du type à simple effet Sur la figure 5, une cheville aveugle l Ob utilise une bague de blocage 20 b qui est d'une structure connue et décrite dans le brevet US n O 2 887 003 Ainsi la bague 20 b comporte une collerette de cisaillement 80 et une partie annulaire de blocage 82 Il est à noter que, lorsqu'on utilise un outil à simple effet 57 b et lorsque les charges sont appliquées à la douille 18 b

par l'intermédiaire de la bague 20 b, aucune force de frotte-

ment n'est exercée sur la broche 16 b par la bague 20 b puisque la collerette de cisaillement 80 supporte la bague 20 b sur la surface extérieure de la tête de la douille 18 b; ce support s'établit à l'extérieur du trou élargi ménagé dans la tête de douille Une partie contre-alésée droite est prévue à l'extrémité extérieure de faon à former une surface de cisaillement efficace, La structure est telle que, après l'entrée en contact des épaulements de butée 34 b et 44 b, les charges exercées sur la bague 20 b augmentent jusqu'à ce que la contrainte limite de cisaillement soit atteinte dans la collerette, en produisant une séparation par cisaillement de la partie de verrouillage 82 par rapport à la collerette , en refoulant la partie de verrouillage dans la poche de blocage (cf le point "b" de la courbe B, figure 2) Egalement à cause de variations dimensionnelles et autres, il se produit une variation de la charge de cisaillement dc la collerette de sorte qu'on rencontre les mêmes difficultés que celles indiquées pour le mode de réalisation de la figure 4 Il existe également une condition de charge dynamique qui se produit au moment du cisaillement et qui peut provoquer un rebondissement indésirable de la broche Il est à noter que la bague 20 b constitue une pièce relativement coûteuse non seulement à cause de sa configuration mais également à cause de l'obligation de contrôler la grandeur de sa charge finale de cisaillement En fait, il est d'une pratique courante de prévoir des bagues 20 b ayant des caractéristiques différentes de cisaillement de façon à adapter des broches et des douilles

affectées par des variations de dimensions et de matières.

Il n'est pas nécessaire de prévoir une telle pluralité de pièces avec la présente invention En outre, l'utilisation de la bague 20 b produit des débris sous la forme de parties de la collerette de cisaillement 80 ' (représentée en traits

mixtes), ces débris étant détachés par l'action de cisaille-

ment ou en résultat de cette action.

Dans certaines applications o on utilise des matériaux tels que A 286, on peut commodément réaliser une bague de blocage du type-cisaillement appropriée telle que la bague 20 b Dans de telles applications, on utilise un

ensemble de verrouillage plus complexe tel que celui repré-

senté sur la figure 6 Ainsi le mode de réalisation de la figure 6 utilise un chapeau de cisaillement 84 en combinaison avec une bague de blocage 20 c, tout à fait de la même manière que l'élémnnt du type-cisaîllemmnt 2 Db En conséquence le chapeau de cisaillement 04 com Port': unu partie annulaire antérieure da cisaillement 86 et une partie 88 en forme de collerette intérieure de cisaillement Dans le chapeau 84 est emboitée une bague de blocage 20 c L'outil 57 c entre en contact avec la colleret'e intérieure de cisaillement 88 et transmet une charge axiale a la douille 10 c par entrée en contact de -la partie annulaire extérieure 86 avec la tête de la douille 18 c autour de la partie élargie du trou Apr'-s que le renflement ou bulbe a été formé et que les épaulements de butée 24 c et 44 c sont entrés en contact l'un avec l'autre, la charge entre la broche 16 c et la douille 18 c est augmentée jusqu'à ce que la charge finale de cisaillement du chapeau 84 soit dépassée (cf le point b" de la courbe B de la

figure 2) Sous l'effet de cette charge, la collerette inté-

rieure 88 est séparée par cisaillement de la partie annu-

laire extérieure 86 et la bague de blocage 20 c est maintenant positionnée dans la poche de blocage Comme on le voit, les mêmes commentaires que ceux concernant le mode de réalisation de la figure 5 s'appliquent de façon identique Egalement, des chapeaux 84 ayant des caractéristiques de cisaillement différentes sont utilisés pour compenser les variations de dimensions et de matières des broches et des douilles La présente invention ne fait pas intervenir une telle pluralité de pièces En addition aux difficultés de violation d'arrêt, il se forme également des débris lors du sectionnement et de la désagrégation de la partie annulaire intérieure de cisaillement 88 ' et de la partie annulaire extérieure 86 '

(représentées en trait mixte).

En conséquence la description faite ci-dessus

met en évidence également les avantages de la structure de la figure 1 par rapport à celle de la figure 6 En outre

avec la structure de la figure 1, on n'a pas besoin d'utili-

ser différents types de bagues de blocage (comme indiqué

sur-les figures 5 et 6) pour des applications faisant inter-

venir un outil à simple effet et des matières différentes puisque la structure de bague annulaire de la figure 1 est suffisante dans les deux cas o la structure des figures 5

et 6 est employée.

La figure 7 montre l'influence critique de la position de broche dans la cheville aveugle installée En conséquence, sur la figure 7, des composants semblables aux composants du mode de réalisation des figures 1 et 3 A-3 D ont été désignés par les mêmes références numériques auxquelles on a ajouté le suffixe littéral "d" Puisque la figure 7 est

donnée pour indiquer la position de broche, la bague de blo-

cage a été omise pour simplifier le dessin.

Sur le côté gauche de la figure 7, la dimension Bl indique la distance maximale admissible du reste du collet

de rupture 50 d au-dessus de la tête 24 d de la douille 18 d.

La dimension B 2 intervenant sur le côté droit indique la dis-

tance maximale admissible du collet de rupture 50 d en-dessous de la tête 24 d Il est à noter qu'un dépassement excessif

au-dessus de la tête 24 d pourrait être aérodynamiquement indé-

sirable même si la résistance de la partie de verrouillage

était appropriée.

La figure 8 montre l'influence critique de la

position de verrouillage dans la cheville aveugle installée.

Ainsi sur la figure 8, des composants semblables à des compo-

sants identiques du mode de réalisation des figures 1 et 3 A-

3 D ont été désignés par les mêmes références numériques, avec

addition du suffixe littéral "e".

Sur le côté gauche de la figure 8, la dimension Ai indique la distance maximale admissible de la bague de blocage 20 e au-dessus de la tête 24 e de la douille 18 e La dimension A 2 intervenant sur le côté droit indique la distance maximale admissible de la bague de blocage 20 e en-dessous de la tête 24 e A nouveau un dépassement excessif de la bague

de blocage 20 e au-dessus de la tête 24 e pourrait être aéro-

dynamiquement indésirable même si la résistance de la partie

de verrouillage était appropriée.

En addition, les deux figures 7 et 8 montrent qu'il n'est pas souhaitable que l'élément de verrouillage

soit prématurément enfoncé La structure conforme à la pré-

sente invention facilite, par stabilisation de la position

de broche, la satisfaction des critères AI, A 2 et BI, B 2.

Il est souhaitable que la cheville 10 possède la résistance maximale Il est également souhaitable que la matière de la broche 16 ait une haute résistance Avec des structures de chevilles aveugles, il est courant d'avoir des broches et des douilles qui ont des résistances à la traction d'environ 6650 x 105 Pa et plus Avec la cheville 10, la charge intrinsèque nécessaire pour produire la tête renflée désirée peut être absorbée en tenant compte des forces de

frottement résultant de l'application des charges de position-

nement sur la bague 20.

En conséquence, puisque 1 a force relative appli-

quée entre la broche 16 et la douille 18 est exercée unique-

ment par l'intermédiaire de la bague de blocage 20, des forces de frottement se produiront entre la bague 20 et la broche

16 en augmentant les niveaux d'application de charge La gran-

deur de cette force de frottement est en relation avec la grandeur de l'angle "X" de la partie conique 28 du trou Quand l'angle "X" diminue, la capacité de la bague de blocage 10 à résister à un mouvement orienté radialement vers l'intérieur diminue et les charges de frottement exercées sur la broche 16 augmentent Lorsque l'angle X augmente, la résistance à un mouvement orienté radialement vers l'intérieur augmente mais en même temps la charge nécessaire pour faire pénétrer la matière de la bague de blocage 20 dans la poche de blocage 68 augmente Avec des chevilles du type représenté sur les figures 4 à 6, il a été classique d'utiliser un angle X d'environ 38 e Bien que cela permette un enfoncement aisé de la bague de blocage dans les structures représentées, un tel angle produirait des forces excessives de frottement dans la structure de la figure 1 En même temps, si l'angle "X" est trop grand, la charge nécessaire pour fixer la bague de blocage pourrait devenir excessive et il en résulterait une

rupture prématurée de la broche (cf courbe A de la figure 2).

En conséquence, avec un angle "X" de 38 , la poche de blocage 68 exercerait une force de retenue inappropriée sur la bague

de blocage 20 et il en résulterait de grandes forces de frot-

tement sur la broche 16 En choisissant un angle X de 90

pour la poche de blocage 68, la bague de blocage 20 sera main-

tenue suffisamment écartée de la broche 16 pour maintenir les forces de frottement à une valeur faible; cependant un positionnement efficace de la bague de blocage dans la poche

pourrait nécessiter des charges atteignant une grandeur sus-

ceptible de provoquer une rupture prématurée de la broche.

En même temps, la grande charge de retenue réduirait l'effi-

cacité de la bague de blocage pour assister les épaulements 34, 44 dans leur action d'arrêt de la broche En même temps, la tête fraisée 24 de la cheville aveugle est agrandie à cause de la nature structurale de la cheville, c'est-à-dire qu'elle est plus grande que la tête d'un rivet aveugle classique;

si l'angle "X" est trop petit, il peut se produire une incur-

* vation provoquant un écart par rapport à la surface corres-

pondante du trou inclinée en correspondance On peut éviter cet inconvénient en choisissant pour l'angle "X" une valeur qui soit supérieure à environ 60 On estime par conséquent

que l'angle "X" doit être compris entre environ 70 et 850.

Dans une forme de réalisation de l'invention, on a trouvé

satisfaisant d'adopter une valeur de 800 pour l'angle "X".

La partie conique 28 du trou définit une surface droite d'inclinaison uniforme dans l'ensemble On estime que cette configuration facilite l'enfoncement de la bague de blocage

dans la poche de blocage.

Comme indiqué,le nez 62 de l'outil 57 est dimensionné de manière à s'engager dans le contre-alésage droit 30 Lors de la mise en place de la bague de blocage 20, le nez 62 peut pénétrer dans le contre-alésage 30 pour faire en sorte que la matière de la bague de blocage 20 soit suffisamment refoulée à l'intérieur de la cavité de blocage,

en améliorant ainsi le verrouillage résultant.

Il est souhaitable d'agencer la cheville aveugle de manière qu'elle ait la résistance maximale et d'utiliser à cet égard des matières à leur dureté maximale En même temps il est souhaitable de pouvoir utiliser les chevilles avec

extension de la portée d'assemblage de façon à pouvoir assem-

bler l'une avec 1 Vautre des pièces d'une épaisseur totale variable L'c problème consiste évidemment à faire en sorte qu'un renflement se produise sur la ligne de délimitation arrière de la dernière pièce c'est- à-dire la pièce 12 Ce résultat peut être obtenu en utilisant une douille durcie ayant un gradient de dureté qui diminue en direction du côté

de formation de bulbe ou de renflement de la pièce, c'est-

a-dire le côté éloigné de la pièce 12 On peut établir le gradient désiré en effectuant un recuit ou un revenu d'une

zone annulaire étroite autour de la douille 18 dans une posi-

tion située entre les lignes respectives d'accrochage maximal et d'accrochage minimal Mx et Mn Le reste de la douille 18

est maintenu à ou à peu près à sa grande dureté initiale.

Cela permet d'utiliser une douille 18 qui a été durcie thermi-

quement jusque la dureté maximale admissible, en étant assuré qu'il se produise un renflement à l'endroit désiré On peut

adopter d'autres moyens pour établir un gradient désiré.

Avec la structure conforme à l'invention, on a trouvé que le recuit pouvait être utilisé avec des aciers alliés tels que 4027, 4037 ou semblables ainsi qu'avec des aciers résistant à la corrosion, tels que A 286, du monel ou

des aciers semblables.

Il est également à noter que, avec la présente invention, puisqu'une expansion radiale est empêchée, la cheville aveugle peut être utilisée plus commodément à des

pièces qui sont plus molles et /ou qui seraient moins suscep-

tibles d'être endommagées par une expansion radiale.

2 à 29271

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 Cheville aveugle, comprenant une douille

tubulaire ( 18), une broche ( 16) et une bague de blocage annu-

laire pour fixer ensemble plusieurs pièces ( 12,14) au moyen d'un outil appliquant une force axiale relative entre la broche et la douille par l'intermédiaire de la bague de blocage, la douille tubulaire étant agencée pour être placée dans des trous alignés ménagés dans les pièces et pour former une tête renflée sur le côté aveugle des pièces en réponse à la force axiale relative, ladite douille comportant une

partie de queue relativement droite se terminant à une extré-

mité par une tête élargie, ladite douille comportant un trou de traversée pourvu d'une partie de diamètre élargi à son extrémité opposée, d'une partie intermédiaire de diamètre

réduit et d'une partie conique élargie dans ladite tête élar-

gie, un épaulement d'arrêt de douille étant défini par la jonction desdites parties élargie et intermédiaire du trou, ladite broche comportant une partie de queue se terminant par une tête élargie à une extrémité et étant agencée pour être assemblée avec la douille de façon que la tête de broche

vienne s'appliquer contre la queue de douille à ladite extré-

mité opposée, la broche comportant une partie de queue élargie d'un diamètre permettant sa réception dans la partie élargie de trou et comportant une partie intermédiaire de queue d'un diamètre réduit qui est agencée pour être reçue à l'intérieur de ladite partie intermédiaire de trou, un épaulement d'arrêt

de broche étant défini par la jonction desdites parties élar-

gie et intermédiaire de queue, et une rainure annulaire de blocage étant placée dans une zone adjacente à ladite partie

intermédiaire de queue sur ladite queue de broche, caractéri-

sée en ce que ladite partie conique de trou ( 28) se termine à son extrémité extérieure dans un contre-alésage ( 30) à paroi orientée axialement, ladite bague de blocage ( 20) étant logée dans ce contrealésage, ledit épaulement de broche ( 44) étant placé à une distance présélectionnée de ladite rainure de blocage ( 46) de façon que, lors de l'entrée en contact avec ledit épaulement d'arrêt de douille ( 34), ladite rainure de blocage soit placée en alignement radial avec ladite partie conique de trou ( 28) pour définir une poche de blocage ( 68), ladite bague de blocage ( 20) étant exposée à son extrémité extérieure pour être sollicitée par un nez, formant enclume, de l'outil, qui comporte également des moyens pour accrocher une partie de traction de ladite queue ( 38) de ladite broche à l'autre extrémité de ladite queue de broche, ledit outil pouvant être actionné pour exercer une force axiale relative entre ladite broche et ladite douille, par entrée en contact du nez avec ladite bague de blocage de telle sorte que ladite broche se déplace axialement par rapport à ladite douille en faisant en sorte que la partie de diamètre élargi du trou forme par renflement une tête aveugle, ledit outil continuant à appliquer ladite force axiale relative jusqu'à ce que ledit épaulement de broche entre en contact avec ledit épaulement de douille pour arrêter initialement tout autre mouvement axial de la broche, ladite partie de diamètre élargi ( 32) et ladite partie de diamètre intermédiaire ( 27) dudit trou

étant dimensionnées de manière qu'il ne se produise essentiel-

lement pas d'expansion radiale de ladite queue de douille pendant le mouvement axial de la broche jusqu'à l'entrée en contact desdits épaulements d'arrêt de la broche et de la douille, ladite bague de blocage étant déplacée à l'intérieur de la poche de blocage de façon à maintenir l'arrêt créé par

lesdits épaulements de broche et de douille afin qu'une expan-

sion radiale de ladite partie de diamètre intermédiaire de la douille par ladite partie élargie de queue de la broche soit empêchée, ladite partie conique de trou ( 28) ayant un angle inclus d'une valeur présélectionnée ayant une grandeur empêchant un frottement excessif de ladite bague de blocage ( 20) contre la broche tout en permettant un mouvement de la bague de blocage dans la poche de blocage ( 68) sous l'effet d'une charge de positionnement inférieure à une grandeur

présélectionnée, ladite bague de blocage contribuant à mainte-

nir l'arrêt de la broche pour empêcher un mouvement axial excessif de la broche résultant d'une expansion radiale de ladite queue de la douille, par l'intermédiaire d'un mouvement

de ladite partie élargie de queue dans ladite partie inter-

médiaire de trou, ladite douille étant agencée pour être reçue dans lesdits trous alignés des pièces dans des conditions d'assemblage allant d'un emmanchement présélectionné à un jeu présélectionné, ledit jeu ayant une valeur d'au moins

0,15 mm pour un diamètre nominal de 6,4 mm.

2 Cheville aveugle selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit angle inclus est supérieur à la valeur pour laquelle il se produirait un bombement de

ladite tête élargie de la douille.

3 Cheville aveugle selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'angle inclus est supérieur à la valeur pour laquelle il se produirait un bombement de ladite tête élargie de la douille lorsqu'elle a une forme fraisée l 5 et lorsqu'elle est agencée pour être reçue dans une partie

fraisée de profil semblable desdits trous alignés.

4 Cheville aveugle selon l'une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'angle inclus

est situé dans une gamme allant d'environ 70 'à environ 85 .

5 Cheville aveugle selon la revendication 4,

caractérisée en ce que l'angle a une valeur d'environ 90 .

6 Cheville aveugle selon l'une quelconque des

revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite partie

conique de trou ( 28) est une surface conique droite.

7 Cheville aveugle selon l'une quelconque des

revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'une rainure fermée

de rupture ( 48) est placée dans un collet annulaire ( 50) adja-

cent à ladite rainure annulaire de blocage ( 46).

8 Cheville aveugle selon l'une quelconque des

3 orevendications 1 à 7, caractérisée en ce que ladite broche

et ladite douille sont formées de matériau durci de manière à avoir une résistance à la traction supérieure à environ

6650 x 105 Pa.

9 Cheville aveugle selon l'une quelconque des

revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ladite douille

est thermiquement durcie et en ce que ladite queue est recuite pour établir un gradient de dureté réduite afin de faciliter la formation de la tête renflée dans une zone adjacente audit

côté aveugle et dans une gamme sélectionnée de degrés d'assemblage de pièces.