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HUCK MANUFACTURING COMPANY pour Cheville aveugle en deux parties à broches de verrouillage.
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0La présente invention se rapporte à des chevilles aveugles, et elle a trait plus particulièrement à des chevilles aveugles en deux pièces comprenant une broche (ou fiche) et une douille, et pourvue d'une structure de verrouillage mécanique pour verrouiller ensemble la broche et la douille.
Dans de nombreuses applications de chevilles aveugles, il est souhaitable que la broche et la douille soient verrouillées mécaniquement ensemble pour empêcher une séparation et une perte de la broche par vibrations, etc. Des exemples de telles chevilles aveugles peuvent être trouvés dans les brevets US n 4 046 053 ; 3 288 016 et 2 538 623 suivants.
Conformément à la présente invention, il est prévu une cheville aveugle en deux pièces (comprenant une broche et une douille), d'une construction simple, dans laquelle une partie intérieure de la douille est pliée et/ou déplacée radialement vers l'intérieur par une partie de broche dans une poche de verrouillage prévue sur la broche.
En conséquence, l'invention a pour objet de créer une nouvelle cheville aveugle en deux pièces, comprenant une broche et une douille, et dans laquelle la broche et la douille sont verrouillées mécaniquement ensemble par de la matière provenant de la douille qui est pliée et/ou déplacée radialement vers l'intérieur dans une poche de verrouillage ménagée dans la broche.
La présente invention va maintenant être décrite en référence à des modes de réalisation représentés sur les dessins ci-joints, dans lesquels : . La Figure 1 est une vue en élévation, avec certaines parties représentées en coupe et d'autres représentées en vue arrachée, une cheville aveugle, comprenant une broche et une douille et possédant les
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caractéristiques de la présente invention, en étant représentée, avant installation, en relation avec une paire de pièces à fixer ensemble ; . La Figure 2 est une vue fragmentaire, à échelle agrandie, dont certaines parties sont représentées en coupe et d'autres en vue arrachée, pour une portion du mécanisme de verrouillage et d'arrêt existant sur la douille et la broche de la Figure 1 ; .
La Figure 3 est une vue en élévation de la cheville de la Figure 1, montrant cette cheville partiellement installée ; . La Figure 4 est une vue en élévation de la cheville de la Figure 1, montrant cette cheville dans sa forme de fixation finale ; . La Figure 5 est une vue fragmentaire, à échelle agrandie, montrant en coupe certaines parties du mécanisme de verrouillage complètement mises en place entre la douille et la broche ; . La Figure 6 est une vue en élévation de la cheville de la Figure 1, montrant cette cheville dans sa forme de fixation finale de pièces avec accrochage maximal ; . La Figure 7 est une vue en élévation fragmentaire d'une cheville semblable à la Figure 1, montrant une forme modifiée de la broche de la cheville aveugle ; et . La Figure 8 est une vue fragmentaire à échelle agrandie de la rainure de blocage de la broche de la Figure 7.
En considérant maintenant la Figure 1, on voit qu'une cheville aveugle 10, comportant une douille creuse 12 et une broche 14, est positionnée dans des trous alignés 16, 18, ménagés dans des pièces 20 et 22 qui doivent être assemblées l'une avec l'autre. Les
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pièces 20 et 22 comportent une épaisseur totale représentant l'accrochage minimal de la cheville 10. L'addition d'une pièce 23 (comportant un trou 25), indiquée en traits mixtes, représente l'accrochage maximal de la cheville 10. L'épaisseur de la pièce 23 représente la gamme d'accrochage de la cheville 10, c'est-à-dire la gamme maximale générale d'épaisseurs de pièces dans lesquelles la cheville 10 opère entre un accrochage minimal et un accrochage maximal.
La douille creuse 12 comporte une queue 24 droite dans l'ensemble et d'un diamètre extérieur uniforme, qui se termine à son extrémité avant par une tête élargie 26. La tête élargie 26 comporte un évidement concave 27 adjacent à la queue 24 de façon à ménager un intervalle avec le bord extérieur de l'ouverture du trou 18.
La douille 12 comporte un trou central de traversée qui comprend une partie de trou 28 de récep- tion de queue qui s'étend sur la longueur de la partie de queue 24 et qui communique, à proximité de la tête élargie 26, avec une partie de trou 30 de diamètre réduit qui se termine à son tour dans une partie contrealésée 32. Un épaulement annulaire d'arrêt 34 est défini à la jonction de la partie de trou 28 et de la partie de trou 30 de diamètre réduit.
On a représenté sur la Figure 2, une vue à échelle agrandie de la partie à épaulement d'arrêt de la douille 12 et de la broche 14. Ainsi, on peut voir que l'épaulement d'arrêt 34 se termine dans une surface généralement tronconique 36 inclinée radialement vers l'intérieur et vers l'arrière. On peut également voir que l'épaulement d'arrêt 34 est en outre séparé de la partie radialement correspondante de la douille 12 par une encoche annulaire 38 qui s'étend
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axialement vers l'avant en direction de la tête élargie 26.
La broche 14 comporte une partie de queue 40, allongée et lisse dans l'ensemble, qui se termine par une tête élargie 42 à son extrémité arrière (extrémité aveugle de la cheville 10) ; la broche 14 comporte plusieurs rainures annulaires de traction 44 à l'extrémité opposée qui est reliée à la partie de queue 40 par une partie lisse 45 de diamètre réduit ; une partie effilée 41 relie les parties de queue 40 et 45. Le diamètre de la partie de queue de broche 40 est généralement le même que celui de la partie de trou 30 de diamètre réduit de la douille 12, c'est-à-dire qu'il existe un léger jeu établissant un léger emmanchement, tandis que la partie lisse 45 est engagée avec un jeu substantiel dans la partie de trou 30.
Le diamètre maximal ou de crête des rainures de traction 44 est cependant plus grand que celui de la partie de trou 30 et ainsi il maintient la douille 12 et la broche 14 dans une position de pré-assemblage avant installation. Les rainures de traction 44 sont formées par laminage à partir du même diamètre que la partie 45 après que la broche 14 a été introduite dans la douille 12 ; le jeu important existant entre ce diamètre initialement réduit de la partie de broche à rainure de traction pré-laminée et le diamètre réduit de la partie de trou 30 facilitent l'assemblage tout en réduisant au minimum le contact et/ou le raclage de la partie pré-laminée (le prolongement de la partie 45) avec l'épaulement d'arrêt de douille 34.
La tête de broche 42 comporte une partie extrême 46 de diamètre agrandi qui est reliée à une partie 48 de diamètre réduit par une partie tronconique ou effilée 50. La partie de tête 48 de diamètre
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réduit a un diamètre permettant son emboîtement serré ou avec un léger jeu dans la partie de trou 28 de la queue de la douille 12. La tête de broche 42 est rendue creuse dans l'ensemble par un trou aveugle 52 qui se termine par une partie effilée 54 s'étendant généralement jusque dans la zone de la partie de tête tronconique 50. L'extrémité de la tête de broche 46 est partiellement obturée par l'intermédiaire d'une partie tronconique 51. Le diamètre extérieur de la partie extrême de tête 46 correspond généralement à peu près au diamètre extérieur de la partie de queue de douille 24.
Un épaulement annulaire d'arrêt de broche 56 est défini par la jonction de la partie de tête 48 de diamètre réduit, qui agit comme une partie d'épaulement, avec la partie de queue de broche 40 et il comporte une surface extrême 57 qui est plane dans l'ensemble et située dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la broche 14 (cf. Figure 2). Une poche de verrouillage 56 est définie par une rainure annulaire placée dans une zone immédiatement adjacente à la partie d'arrêt de broche 56. Axialement vers l'avant, à une distance pré-sélectionnée de la broche de verrouillage 58, il est prévu une rainure annulaire 68 formant col de rupture. La rainure formant col de rupture 60 peut être généralement fermée et d'un type représenté dans le brevet US n 3 292 482, et elle définit la section la plus affaiblie de la broche 14.
La cheville 10 est agencée pour être mise en place à l'aide d'un outil d'installation qui peut être d'un type bien connu dans ce domaine et en conséquence les détails de cet outil ont été omis dans un but de simplicité. Cependant, il est à noter que l'outil comporte un mandrin à mâchoires qui est agencé
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La partie ou collet 40 de la queue de broche est engage dans le trou de diamètre réduit 30 de la douille et agit comme un guide pour la broche 14 afin de faciliter l'alignement de l'épaulement d'arrêt de broche 56 avec l'épaulement d'arrêt de douille 34. La partie effilée 41 facilite le guidage du collet de broche 40 quand il pénètre dans le trou de douille 30.
A mesure que le mouvement axial de la broche 14 se poursuit, la surface d'épaulement d'arrêt de broche 57 entre en contact avec la surface d'épaulement d'arrêt de douille 36 en la déplaçant radialement vers l'intérieur dans la poche de blocage 58.
Après que la poche de blocage 58 a été sensiblement remplie, le mouvement de la broche 14 est arrêté et la force axiale relative appliquée entre la broche 14 et la douille 12 augmente jusqu'à ce qu'une force d'une grandeur pré-sélectionnée soit atteinte et provoque la rupture de la broche 14 dans la rainure 60 formant col de rupture.
Il est à noter que la rainure 60 formant col de rupture et l'épaulement d'arrêt de broche 56 sont séparés d'une distance pré-sélectionnée de manière que, lorsque l'épaulement d'arrêt de broche 56 est empêché de se déplacer axialement plus loin par l'épaulement d'arrêt de douille 34, la rainure de rupture 60 est positionnée à l'intérieur des parties de trou de douille 30 et 32 de sorte que, lors d'une rupture, l'extrémité extérieure rompue de la broche 14 ne dépasse généralement pas de la surface extérieure adjacente de la tête de douille 26.
Il est à noter que la surface d'épaulement d'arrêt de douille 36 est inclinée pour faciliter le pliage ou le déplacement radial de la matière vers l'intérieur. A cet égard, la surface de contact de
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0l'épaulement d'arrêt de broche 56 est orientée par rapport à la surface de douille 36 de façon à faciliter l'action de pliage radialement vers l'intérieur ; en conséquence, la matière de l'épaulement d'arrêt de douille 34 est sensiblement dirigée radialement vers l'intérieur et non radialement vers l'extérieur. Comme décrit précédemment, l'épaulement d'arrêt de douille 34 est séparé annulairement sur une distance sélectionnée le long de l'encoche annulaire 38.
Cette encoche ou séparation améliore l'action de pliage radialement vers l'intérieur de la matière de l'épaulement d'arrêt de douille 34 jusque dans la rainure de blocage 58. Il est évident que la surface inclinée 35 de la douille définit la séparation radiale initiale de l'épaulement d'arrêt de douille 34 par rapport à la partie radialement correspondante de la douille 12.
Le volume de matière de l'épaulement d'arrêt de douille 34 est choisi par rapport au volume de la rainure de blocage 58 de façon que cette rainure de blocage 58 soit sensiblement remplie et qu'un mouvement axial de la broche 14 soit arrêté dans la position désirée généralement quand il s'établit une condition de remplissage, c'est-à-dire de manière que la rupture de la broche dans le col 60 se produise à l'intérieur de la tête de douille. En conséquence, le volume de l'épaulement d'arrêt de douille 34 qui est séparé du reste de la douille 12 par la partie effilée et l'encoche 38 est généralement égal ou supérieur au volume nécessaire pour remplir la rainure de blocage 58 et une zone adjacente située entre la broche 14 et la douille 12.
En même temps, la longueur axiale de l'encoche 38 est limitée pour empêcher un cisaillement axial de l'épaulement d'arrêt de douille 34 et/ou
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l'altération de la fonction d'arrêt de broche. Dans une forme de l'irvention, l'encoche 38 est l'inclinaison de l'épaulement d'arrêt de douille 34 sont choisies de façon à définir approximativement 140 % du volume souhaitable pour remplir de façon appropriée la rainure de blocage 58 et le volume adjacent existant entre la broche 14 et la douille 12 en cet endroit (sur la base des volumes de pré-installation). Il est à noter que l'essai de volume de la matière de blocage de l'épaulement de douille permet d'absorber des augmentations de volume de la rainure de blocage 58 provoquées par un allongement de la broche.
On peut voir que, avec la construction conforme à l'invention, l'épaulement d'arrêt de douille 34 est mobile axialement et est formé, dans un sens, comme une butée, pour arrêter le mouvement de la broche 14 après que celle-ci a été pliée ou déplacée radialement vers l'intérieur pour remplir généra- lement complètement le volume disponible dans la zone de la rainure de blocage 58 afin de former le verrouillage mécanique.
En même temps, la surface 47 de l'épaulement d'arrêt de broche agit d'abord pour plier et/ou déformer la matière de l'épaulement d'arrêt de douille 34 radialement vers l'intérieur ; lorsque cela se produit, pratiquement toute la surface 47 (y compris la partie pénétrant dans la rainure de blocage 58) agit comme une butée. Il est à noter que, lors du remplissage de la rainure de blocage 58, le mouvement de la matière de blocage à partir de l'épaulement d'arrêt de douille 34 s'effectue généralement entièrement radialement vers l'intérieur.
L'épaulement d'arrêt de douille 34, lorsqu'il est séparé du reste de la douille 12 par la
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partie inclinée et l'encoche 38, est généralement positionné à l'intérieur du contour de la tête élargie 26 de la douille. La tête de douille 26 crée une rigidité radiale et s'oppose à une tendance à l'expansion radiale de la douille 12 quand l'épaulement 34 est déformé dans la rainure de blocage 58. A cet égard, la rainure 60 formant col de rupture est conçue pour se rompre sous l'effet d'une charge axiale supérieure à la charge pour laquelle se produit le remplissage de la rainure de blocage 58 ; en conséquence, après remplissage, la force axiale additionnelle qui est nécessaire pour rompre la broche pourrait refouler la matière de la douille en provoquant une expansion radiale de la douille 12.
Ce déplacement radial de la matière de douille pourrait provoquer un mouvement axial de la broche 14 en rendant plus difficile le contrôle de la position finale. En plaçant l'épaulement d'arrêt de douille 34 sensiblement à l'intérieur du contour de la tête de douille 26, on interdit une telle expansion radiale. En conséquence, le maintien radial de la douille 12 par les trous 16 et 18 des pièces n'est pas essentiel. En fait, la cheville 10 pourrait être mise en place correctement avec un verrouillage approprié lorsqu'il existe un jeu radial substantiel entre les trous 16 et 18 et la douille 12.
La structure décrite ci-dessus favorise un bon remplissage de la rainure de blocage 58 et elle réduit également au minimum des variations de la position axiale de la broche 14 pour laquelle la rainure 58 est remplie et/ou l'épaulement d'arrêt est formé, et permet par conséquent d'obtenir un positionnement correct de la rupture de la rainure 60 à l'intérieur du contour de la tête de douille 26.
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Dans une forme de l'invention, la broche 14 et la douille ont été formées d'une matière ferreuse, la broche 14 ayant une dureté Rockwell C d'environ 40 unités, et la douille 12 ayant une dureté Rockwell B d'environ 90 unités.
Typiquement, la broche 14 et la douille 12 sont revêtues de zinc, de cadmium ou d'une autre matière appropriée pour établir une résistance à la corrosion. Le revêtement sert également de lubrifiant et réduit le frottement entre la broche 14 et la douille 12 pendant l'installation, en facilitant ainsi l'obtention de performances appropriées. On peut encore réduire le frottement en utilisant une légère couche d'un lubrifiant tel que SPERMAFOL 5200 , qui est la désignation commerciale (U. S. ) d'un produit fabriqué par Ashland Oil, Inc.
La broche 14 et la douille 12 sont assemblées après revêtement (et lubrification Lorsqu'on l'uti- lise) ; en conséquence, les rainures de traction 44 sont laminées après revêtement, en faisant ainsi en sorte que leur profil soit dimensionnellement plus rapproché de la forme désirée de la rainure de traction. Du fait que les rainures de traction 44 maintiennent la broche 14 et la douille 12 assemblées pour une manipulation avant installation, il n'est pas nécessaire de prévoir un emmanchement serré entre une partie quelconque de la broche 14 et la douille 12 pour faciliter le maintien de l'assemblage de préinstallation de la broche 14 et de la douille 12. En conséquence, la partie de queue de broche 45 peut se trouver dans une relation de jeu substantiel dans le trou de douille 30 de diamètre réduit.
Le collet de guidage 40 est dimensionné de façon à rentrer dans une gamme définissant un léger jeu ou un léger
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emmanchement seulement avec le trou de douille 30.
Egalement, la partie de tête de broche 48 de diamètre réduit présente de la même façon une relation de léger jeu ou de léger emmanchement par rapport au trou de douille 28. En fait, dans une forme de l'invention (cf. Figure 2), la surface radialement extérieure 49 de la partie de tête de broche 48 est effilée légèrement radialement vers l'intérieur dans une direction orientée axialement vers l'arrière (c'est-à-dire vers le côté aveugle de la cheville 10) de manière que le bord radialement extérieur de la surface d'épaulement d'arrêt de broche 57 soit placé dans une condition de léger jeu dans le trou de douille 28.
Tous les paramètres définis ci-dessus réduisent les efforts de frottement et diminuent au minimum le raclage du revêtement et/ou d'une autre matière de la broche 14 et de la douille 12 qui pourrait remplir la rainure de blocage 58 et limiter sa capacité appropriée de réception de la matière de blocage de l'épaulement d'arrêt de douille 34.
On a estimé souhaitable de placer la rainure de blocage 58 dans une position très proche et/ou contiguë à l'épaulement d'arrêt de broche 57 afin de favoriser l'efficacité de son remplissage par la matière de l'épaulement d'arrêt de douille 34. On a également estimé souhaitable que la paroi 70, placée le plus en avant, de la rainure de blocage 58 soit axialement espacée autant qu'il est possible de la rainure formant col de rupture 60, toutes deux étant évidemment positionnées sensiblement à l'intérieur du contour de la tête de douille 26 pour les raisons précédemment décrites.
On a trouvé souhaitable, dans une forme de l'invention, de limiter la longueur axiale X de la
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rainure de blocage 58. Ainsi, pour une douille 12 ayant un diamètre extérieur nominal de partie de queue 24 de 6,4 mm, ayant une hauteur de tête Y comprise dans la gamme allant de 2,72 à 2,97 mm, une longueur axiale X de la rainure de blocage 58 comprise dans la gamme allant de 0,12 à 0,63 mm est estimée comme satisfaisante. Une rainure de blocage 58 d'une longueur sensiblement plus courte ou plus grande pourrait réduire la force de retenue de la broche 14. Dans une forme de l'invention, on a adopté pour la longueur axiale X une valeur comprise entre 0,25 et 0,4 mm.
Il est également à noter que le processus de blocage de la cheville 10 est réalisé par interaction de la broche 14 et de la douille 12 et ne dépend pas d'une structure spéciale quelconque de l'outil de mise en place.
Dans une autre forme de l'invention, l'épaulement d'arrêt de broche est radialement incliné afin d'assister additionnellement la direction de la matière de l'épaulement d'arrêt de douille radialement vers l'intérieur. Cela est mis en évidence dans le mode de réalisation représenté sur la Figure 7, où des composants semblables à des composants du mode de réalisation des Figures 1 à 4 ont été désignés par les mêmes références numériques auxquelles on a ajouté le suffixe"a".
Sur la Figure 7, la cheville aveugle 10a comporte une douille creuse 12a et une broche 14a. La broche 14a comprend un épaulement annulaire d'arrêt de broche 56a comportant une surface extrême 57a qui a une forme générale tronconique et qui s'étend radialement vers l'intérieur et axialement vers l'avant, c'est-à-dire dans une direction opposée à la tête de broche 42a. En conséquence, quand la surface
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extrême inclinée 57a de l'épaulement d'arrêt de broche 56a entre en contact avec l'épaulement d'arrêt de douille 34a, la matière de l'épaulement d'arrêt de douille 34a est dirigée radialement vers l'intérieur jusque dans la rainure annulaire de blocage 58a. Il est à noter que la rainure annulaire de blocage 58a est profilée de façon que sa paroi avant 70a soit incurvée ou recourbée vers l'arrière.
Cela facilite la retenue dans la rainure 58a de la matière de blocage provenant de l'épaulement d'arrêt de douille 34a et permet de s'opposer à une poussée de broche 14a dirigée vers l'arrière. A cet égard, il est à noter qu'il est souhaitable que la paroi avant ne soit pas inclinée vers l'avant et radialement vers l'extérieur (comme indiqué par la ligne en traits mixtes 74) et qu'elle soit pourvue d'un profil général lui permettant, au moins, de se placer dans un plan perpendiculaire à l'axe de la cheville 10a. Cette dernière structure est représentée dans le mode de réalisation des Figures 1 à 4 (cf. la paroi 70).