Domaine technique

La présente invention appartient au domaine des fixations.

Plus particulièrement, l’invention appartient au domaine des fixations insérées en interférence et concerne un outillage et une méthode pour l’insertion de fixations en 5 interférence.

Technique antérieure

Des solutions existent pour insérer une fixation dans un perçage d’une structure sans endommager la fixation.

La demande de brevet britannique GB 2 143 765 divulgue un outillage présentant 10 une structure télescopique pour l’insertion d’un clou dans une structure. L’outillage divulgué présente un moyen de serrage destiné à maintenir le clou pendant la fixation, un manchon et un moyen de percussion. Le moyen de serrage est inséré dans le manchon, à proximité de la structure, et le clou est inséré dans le moyen de serrage. Le moyen de percussion est inséré à l’autre extrémité du manchon ; il est en contact avec la tête du clou et apte à 15 coulisser dans ledit manchon sous l’effet d’une force de frappe, générée au moyen d’un marteau, pour enfoncer le clou.

Un inconvénient de cet outillage est qu’il n’est pas adapté à des fixations comportant un élément de préhension.

Exposé de l’invention

20 La présente invention concerne un outillage pour l’insertion en interférence d’une fixation dans un perçage d’au moins deux structures, permettant d’appliquer un effort à la fixation sans l’endommager. L’expression « en interférence » indique que le perçage des structures présente un diamètre inférieur à un diamètre externe de la portion de la fixation destinée à assembler les structures.

25 L’invention concerne un outillage pour l’installation par interférence dans un perçage d’une structure d’une fixation comportant une tête logée dans une collerette de douille et un élément de préhension. L’outillage comprend un premier corps s’étendant selon un premier axe principal et présentant :

- au moins une surface de reprise d’efforts, dont une constitue également un surface 30 d’application d’un effort ;

- une surface de transmission d’efforts ; et

- un logement s’étendant selon le premier axe principal depuis une première extrémité dudit premier corps, ledit logement étant prolongé selon le premier axe principal par un perçage s’étendant depuis ledit logement jusqu’à une seconde extrémité dudit premier corps. Selon l’invention, la surface de transmission d’effort est disposée à la seconde extrémité du premier corps et s’étend perpendiculairement au premier axe principal, ladite surface de transmission d’effort étant dimensionnée pour prendre appui simultanément sur la tête et la collerette de douille.

Dans un mode de réalisation, le premier corps comprend une rainure s’étendant tout le long dudit premier corps selon une direction du premier axe principal, et depuis le premier axe principal jusqu’à une paroi extérieure dudit corps selon une direction radiale.

Dans une forme de réalisation, le premier corps présente un col en forme de U au niveau de sa seconde extrémité.

Dans une forme de réalisation, la seconde extrémité comprend au moins deux doigts flexibles radialement.

Dans une forme de réalisation, le logement est un lamage de diamètre supérieur à un diamètre moyen du perçage, ledit lamage formant une surface de reprise d’effort et ou une surface d’impact.

Une force appliquée au premier corps est transférée directement à la fixation par le biais de la surface de transmission d’efforts en contact avec la tête de ladite fixation, pour permettre la mise en place de ladite fixation en interférence dans la structure.

Dans une autre forme de réalisation, l’outillage comprend un second corps s’étendant selon un second axe principal, ledit second corps comportant un arbre de forme sensiblement complémentaire au logement du premier corps, ledit second corps présentant au moins une surface complémentaire à au moins une surface de reprise d’efforts du premier corps, ainsi qu’un perçage s’étendant selon le second axe principal depuis une première extrémité dudit second corps.

Une force appliquée au second corps est transférée par le biais de l’au moins une surface complémentaire à l’au moins une surface de reprise d’efforts, puis les efforts sont transférés à la fixation par le biais de la surface de transmission d’efforts en contact avec la tête de ladite fixation, pour permettre la mise en place de ladite fixation en interférence dans la structure.

Dans une forme de réalisation, l’arbre a sensiblement la forme d’un manchon cylindrique de diamètre extérieur sensiblement égal à celui du lamage et de diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre moyen du perçage.

Dans une forme de réalisation, l’arbre du second corps comprend une gorge sur sa paroi externe dans laquelle est mis en place un joint torique apte à être reçu dans une gorge d’une paroi du logement du premier corps.

Dans une forme de réalisation, le second corps comporte une surface d’application d’un effort. L’invention concerne également un ensemble comportant un outillage selon l’invention et une fixation comprenant une tête logée dans une collerette de douille et un élément de préhension.

Dans une forme de réalisation, les formes du logement et du perçage du premier corps sont au moins partiellement complémentaires d’une forme de l’élément de préhension de la fixation, pour permettre la mise en oeuvre de la fixation dans le premier corps selon l’axe principal dudit premier corps.

La présente invention concerne également une méthode d’installation d’une fixation par interférence dans un perçage d’au moins une structure, ladite fixation comprenant une tête logée dans une collerette de douille et un élément de préhension, l’installation étant réalisée au moyen d’un outillage selon l’invention. La méthode d’installation selon l’invention comporte les étapes suivantes :

- mise en place de la fixation dans le premier corps, selon l’axe principal dudit premier corps, de sorte à mettre en contact la tête de la fixation et la collerette de douille avec la surface de transmission d’efforts ;

- disposition de l’outillage comprenant la fixation en vis-à-vis du perçage de la structure,

- application d’une force sur une surface d’application d’un effort de l’outillage pour insérer par interférence la fixation dans le perçage de la structure.

Dans un mode de mise en oeuvre, lors de la mise en place de la fixation dans le premier corps, l’élément de préhension de la fixation est accueilli dans le perçage dudit premier corps.

Dans un mode de mise en oeuvre, un second corps est mis en place sur le premier corps de l’outillage, de sorte à mettre en contact au moins une surface de reprise d’efforts du premier corps avec au moins une surface complémentaire du second corps, la force étant appliquée sur une surface d’application d’un effort du second corps.

Dans un mode de mise en oeuvre, lors de la mise en place du second corps sur le premier corps, la force est appliquée au moyen d’un outil sur une surface d’application d’un effort du premier corps ou du second corps.

Brève description des dessins

[Fig. 1] est une représentation schématique d’une fixation comprenant une portion lisse, une tête et un élément de préhension.

[Fig. 2] est une vue en perspective d’une fixation, sous la forme d’un rivet aveugle.

[Fig. 3] est une vue en perspective d’un ensemble comprenant une fixation et un outillage selon l’invention, assemblés entre eux en vue de l’installation de la fixation.

[Fig. 4] est une vue en perspective d’un ensemble comprenant une fixation et un outillage selon l’invention, avant mise en place du second corps sur le premier corps. [Fig. 5] est une vue en coupe verticale d’un ensemble comprenant une fixation et un outillage selon l’invention, assemblés entre eux en vue de l’installation de la fixation.

Description détaillée

La figure 1 représente schématiquement une fixation 10 destinée à être mise en place par interférence dans une structure au moyen d’un outillage 20 selon l’invention. La fixation 10 s’étend selon un axe longitudinal 11 et comprend une portion sensiblement cylindrique 12, une tête 13 et un élément de préhension 14 destiné à être séparé du reste de la fixation après installation de ladite fixation dans une ou plusieurs structures. La tête 13 a un diamètre extérieur D ₁₃ supérieur à un diamètre extérieur D _I4 maximal de l’élément de préhension.

En référence à la figure 2, la fixation 10 peut par exemple être un rivet aveugle comprenant une vis insérée dans une douille 12 taraudée, ladite douille étant apte à former un bulbe extérieur sous l’effet d’une traction ou d’une torsion exercée sur l’élément de préhension 14. Dans ce cas, la tête 13 de la fixation est constituée d’une tête de vis logée dans une collerette de forme complémentaire de la douille 12. La portion cylindrique est constituée du corps de la vis et du corps de la douille 12. En complément des éléments précités, le rivet 10 peut comporter une gorge de rupture 15 permettant de faciliter la rupture de l’élément de préhension 14.

En référence aux figures 3 à 5, un mode préférentiel de réalisation d’un outillage 20 selon l’invention comprend un premier corps 30 et un second corps 40.

Le premier corps 30 s’étend selon un premier axe principal 31 et comporte une base 301 de forme sensiblement tronconique prolongée au niveau de sa grande base par une jupe 302 de forme sensiblement cylindrique de révolution. Le premier corps 30 forme ainsi une pièce d’un seul tenant, sensiblement de révolution autour de son premier axe principal 31.

Le premier corps 30 présente un logement s’étendant depuis une extrémité libre de la jupe 302, correspondant sur les figures 3 à 5 à une extrémité supérieure dudit premier corps, en direction de la base 301 selon le premier axe principal. Dans l’exemple illustré, le logement correspond à un lamage 306. Le lamage 306 est prolongé selon le premier axe principal par un perçage 307 débouchant au niveau d’une extrémité libre de la base 301, correspondant sur les figures 3 à 5 à une extrémité inférieure du premier corps 30.

Le premier corps 30 présente également une rainure 308 s’étendant verticalement depuis l’extrémité libre de la base 301 jusqu’à l’extrémité libre de la jupe 302, depuis le premier axe principal 31 , sur toute l’épaisseur du premier corps 30, c’est-à-dire jusqu’à une paroi périphérique extérieure du premier corps. La rainure 308 présente ainsi sensiblement une section transversale en forme de U sur toute la hauteur du perçage. Sur la figure 5 représentant une vue en coupe de l’outillage 20 selon l’invention, la zone non hachurée du premier corps 30 correspond à la rainure 308.

Le premier corps 30 présente deux surfaces de reprise d’efforts et une surface de transmission d’efforts toutes trois en forme de couronnes tronquées par la rainure : une première surface de reprise 303a d’efforts au niveau de l’extrémité libre de la jupe 302, une seconde surface de reprise 303b d’efforts au niveau de l’interface entre lamage 306 et perçage 307 et une surface de transmission 303c au niveau de l’extrémité libre de la base 301.

Le premier corps 30 comporte également un col 304 en forme de U au niveau de l’extrémité libre de la base 301.

Le second corps 40 s’étend selon un second axe principal 41 et comporte un arbre 401 ayant sensiblement une forme de manchon cylindrique apte à être reçu dans le logement formé par le lamage 306 du premier corps 30. A l’opposé de l’extrémité libre de l’arbre 401 , ladite extrémité libre correspondant sur les figures 3 à 5 à une extrémité inférieure, le second corps 40 présente un épaulement définissant une première surface complémentaire 403a. La surface libre, correspondant sur les figures 3 à 5 à une surface inférieure, définit une seconde surface complémentaire 403b.

Dans l’exemple illustré sur les figures 3 à 5, le second corps 40 comporte également un lamage 406 et un perçage 407, le lamage 406 s’étendant depuis une extrémité libre supérieure du second corps 40, en référence aux figures, et étant prolongé par le perçage 407 qui s’étend jusqu’à une extrémité libre inférieure dudit second corps, en référence aux figures. En référence à la figure 3, le second corps 40 comprend à l’opposé de l’arbre 401 une collerette élargie 404.

Un diamètre moyen du perçage 307 du premier corps 30 est sensiblement égal à un diamètre moyen du perçage 407 du second corps 40.

La mise en oeuvre de l’outillage 20 pour la mise en place de la fixation 10 en interférence dans une structure est détaillée ci-après.

La fixation 10 est glissée dans le premier corps 30 par la rainure 308, de sorte que l’élément de préhension 14 de ladite fixation soit placé à l’intérieur dudit premier corps et que la tête 13 et la douille soient placées à l’extérieur dudit premier corps et toutes deux en contact avec la surface de transmission 303c. La fixation 10 est ainsi amenée en butée dans le premier corps 30 de sorte que l’axe longitudinal 11 de la fixation est sensiblement confondu avec le premier axe principal 31 dudit premier corps. Pour cela, la surface interne du perçage 307 du premier corps 30 est usinée de sorte à former une empreinte au moins partiellement complémentaire de l’élément de préhension 14. A titre d’exemple, une gorge 305 comme illustrée sur la figure 5 permet d’accueillir une partie de l’élément de préhension 10 de la fixation, de forme complémentaire à ladite gorge. De la même manière, le col 304 épouse la forme de la gorge de rupture 15 de la fixation 10, et retient ladite fixation dans une direction verticale portée, sur les figures, par le premier axe principal 31 du premier corps 30.

Le second corps 40 est ensuite mis en place par-dessus le premier corps 30 pour recouvrir l’élément de préhension 14 de la fixation 10. Le perçage 407 s’étendant selon le second axe principal 41 permet d’accueillir ledit élément de préhension, de sorte que lorsque le second corps 40 est mis en place sur le premier corps, le premier axe principal 31 , le second axe principal 41 et l’axe longitudinal 11 de la fixation sont sensiblement confondus.

Les diamètres des perçages 307 et 407 sont adaptés pour pouvoir recevoir l’élément de préhension 14 de la fixation 10. Par exemple, ces deux diamètres sont au moins supérieurs au diamètre D _M maximal de l’élément de préhension, mais peuvent également être chacun adapté au diamètre maximal de la portion de l’élément de préhension 14 qu’ils reçoivent. Le perçage 407 a notamment pour fonction de centrer l’élément de préhension 14 et, par conséquent, la fixation dans l’outillage 20.

Lorsque le second corps 40 est mis en place sur le premier corps 30, la première surface de reprise 303a est en contact avec la première surface complémentaire 403a et la seconde surface de reprise 303b est en contact avec la seconde surface complémentaire 403b.

Le second corps 40 est maintenu assemblé au premier corps 30 par exemple au moyen d’un joint torique 408 disposé dans une gorge de l’arbre 401 , ledit joint torique étant compressé lorsque l’arbre 401 est emmanché dans le lamage 306, par exemple dans une gorge destinée à recevoir ledit joint torique sur la surface cylindrique de la paroi du lamage 306.

La fixation 10 est disposée en face d’un perçage réalisé au préalable dans les structures à assembler, présentant un diamètre inférieur à un diamètre externe de la portion cylindrique 12 de la fixation, et une force percussive ou continue est ensuite appliquée sur une surface d’application d’un effort 409 du second corps 40, au moyen d’un outil adapté, par exemple un outil multifrappe, afin de faire pénétrer la fixation dans le perçage. La surface d’application d’un effort 409 correspond au fond du lamage 406 du second corps.

Dans un mode préféré de mise en oeuvre, ledit outil est inséré au moins partiellement dans le lamage 406, de sorte à être mis en contact avec la surface d’application d’un effort 409, la force percussive ou continue étant ainsi appliquée sur ladite surface d’application d’un effort 409 au moyen de l’outil, ledit lamage ayant pour fonction de maintenir ledit outil au centre de l’outillage 20, et la collerette élargie 404 protégeant la main d’un opérateur tenant l’outillage 20 par le second corps 40. Les contacts entre la première surface de reprise 303a et la première surface complémentaire 403a, entre la seconde surface de reprise 303b et la seconde surface complémentaire 403b et entre la tête 13 de la fixation 10 et la surface de transmission 303c permettent de transférer la force percussive ou continue à la fixation 10 pour insérer ladite fixation en interférence dans une ou plusieurs structures (non représentées), sans endommager la fixation.

Lorsque le dessous de tête de la fixation 10 arrive en contact avec la structure dans laquelle ladite fixation est insérée, ledit outillage est retiré en le faisant coulisser pour dégager, par la rainure 308, l’élément de préhension 14 du premier corps 30, puis un autre outil peut être utilisé pour finaliser la mise en place de la fixation dans la structure.

Il convient de remarquer qu’il n’est pas nécessaire que la première surface de reprise 303a et la seconde surface de reprise 303b soient en contact respectivement avec la première surface complémentaire 403a et la seconde surface complémentaire 403b ; un seul de ces deux contacts suffit pour mettre en oeuvre la fixation au moyen de l’outillage selon l’invention.

En revanche, il est essentiel que la surface de transmission 303c soit conçue de sorte à être en contact avec l’ensemble des éléments formant la tête de la fixation c’est-à-dire aussi bien avec la tête de la vis qu’avec la collerette de la douille lorsque la fixation 10 est un rivet aveugle comprenant une vis et une douille recevant la vis. En effet, l’appui du premier corps 30 uniquement sur la collerette de douille endommagerait irréversiblement la tête de douille lors de l’application d’une force. De même, l’appui du premier corps 30 uniquement sur la tête de la vis entraînerait une striction du corps de la douille : le corps de la douille s’allongerait et diminuerait en épaisseur, compromettant l’interférence entre la fixation et la structure. Cette configuration n’est pas désirable notamment lorsque l’interférence est recherchée pour évacuer de potentiels courants électriques dans les structures en cas d’impact de foudre sur la tête de la fixation ou pour augmenter la résistance mécanique de l’assemblage, notamment en fatigue.

Ainsi, une forme de la surface de transmission 303c d’efforts du premier corps est complémentaire d’une forme de la surface de la tête 13 de la fixation orientée en direction de l’élément de préhension pour maximiser une surface de contact entre ces deux éléments.

L’outillage selon l’invention permet ainsi d’installer une fixation en interférence dans une structure sans endommager la fixation, les efforts étant repris en majorité par l’outillage, et transmis à la fixation par le biais des surfaces de reprise d’efforts et de leurs surfaces complémentaires, ainsi que par la surface de transmission.

L’outillage 20 est préférentiellement en matière métallique pour résister aux efforts de l’outil.

Dans une forme de réalisation non représentée, l’outillage 20 comporte une poignée déportée, positionnée transversalement au second corps 40, pour améliorer l’ergonomie de l’outillage et éviter les risques de blessure si l’outil percutait accidentellement la collerette élargie 404 au lieu de la surface d’application d’un effort 409. Dans ce cas, l’outillage 20 peut comporter une collerette élargie de diamètre moins important qu’en absence de poignée. Dans une autre forme de réalisation non représentée, la première surface de reprise 303a et la première surface complémentaire 403a et ou la seconde surface de reprise 303b et la seconde surface complémentaire 403b sont tronconiques.

Un outillage convenant pour la mise en oeuvre de méthode d’insertion selon l’invention ne comporte pas nécessairement deux corps.

Dans un mode de réalisation, l’outillage peut ne comporter que le premier corps dans lequel la seconde surface de reprise 303b d’efforts au niveau de l’interface entre le lamage 306 et le perçage 307 constitue la surface d’application d’un effort qui reçoit directement la force de l’outil. Dans ce cas, la hauteur du logement et la surface d’application d’un effort doivent être dimensionnés pour que l’outil ne rentre pas en contact avec l’élément de préhension 14, afin de ne pas l’endommager, et puisse effectivement prendre appui directement sur la surface d’application d’un effort formée par la seconde surface de reprise 303b.

Dans un autre mode de réalisation, l’outillage comporte le premier corps et éventuellement le second corps. Dans ce mode de réalisation, le premier corps ne comporte pas de rainure longitudinale 308, et le perçage 307 du premier corps est muni d’au moins deux doigts s’étendant selon une direction axiale, flexibles radialement, permettant d’insérer l’élément de préhension dans le logement selon une direction axiale. Les doigts sont par exemple créés en réalisant des fentes axiales le long d’une périphérie du perçage 307.

Il est entendu par « flexible radialement » que les doigts sont flexibles pour permettre une déformation radiale.

Pour faciliter l’introduction de l’élément de préhension dans le perçage, trois, quatre ou un nombre supérieur de doigts flexibles peuvent être prévus. Pour maintenir les doigts radialement vers l’intérieur lors de l’application de la force à l’outillage, et donc maintenir la surface de transmission 303c, formée par les extrémités libres des doigts, en contact avec la tête 13 de la fixation et la collerette de douille 12, le premier corps 30 est muni d’un moyen de serrage tel qu’une bague coulissant sur la surface extérieure du corps, entre une position dans laquelle les doigts flexibles sont libres de se déplacer radialement, et une position où le mouvement des doigts est bloqué dans toutes les directions. Il est entendu que le maintien des doigts radialement vers l’intérieur peut être réalisé par tout autre moyen de serrage, comme un moyen élastique ou un moyen auto-serrant.