Brevet FR2027975A1 — publié le 19701002

i 2027975 Cette invention concerne des éléments de fixation à tête et les joints réalisés avec ces éléments, et plus particulièrement des rivets et des joints rivés. le joint rivé classique comporte des rivets 5 avec des têtes hémisphériques.f mais, dans certains travaux,les protubérances des têtes de rivets sont un inconvénient considérable. .Dans la construction aéronautique par exemple, les têtes de rivets sur l'extérieur de la cellule, non seulement sont déplaisantes à regarder, mais elles entraînent par ailleurs une 10 pénalisation non négligeable en trainée. Ces deux inconvénients peuvent être éliminés en employant des têtes de rivets fraisées, mais seulement aux dépens de la résistance du joint, particulièrement sous l'aspect fatigue. C'est en conséquence un but de l'invention de réaliser un joint rivé dans lequel les inconvé-15 nients précités sont dans une grande mesure éliminés, sans affaiblir de façon substantielle le joint et sans recourir à l'emploi de tôles plus épaisses. Selon la présente invention,chaque rivet ou autre élément de fixation à tête a une tête convexe, mais 20 avec une hauteur au-dessus de la surface de la tôle qui est considérablement réduite par rapport à la heuteur d'une tête hémisphérique classique ; l'épaisseur adéquate de la tête est obtenue dans les régions voisines de sa périphérie en formant le fût sous la tête avec un diamètre qui croit progressivement en 25 direction de la tête, depuis le diamètre normal du fût jusqu'au diamètre de la tête. Si le fût du rivet est épanoui selon une courbe régulière on obtient la variation de diamètre sans brusque discontinuité dans le profil interne du trou du rivet, ce qui autrement serait une source d'affaiblissement.-Le rayon de 30 courbure de cet épanouissement du fût n'est pas spécialement important, mais il peut être pratiquement égal à l'épaisseur de la tôle. Une forme de joint selon l'invention est représentée à titre d'exemple sur le dessin joint, sur lequel : 35 la figure 1 est une vue en coupe transver sale à travers un joint avec un rivet selon l'invention, et la figure 2 montre une comparaison de ce rivet avec un rivet fraisé classique. La figure 1 montre un rivet 11 fixant en-40 semble deux tôles se recouvrant, d'égale épaisseur et ayant 6944862 2 2027975 une tête 12 de forme convexe, mais moins haute qu'une tête de rivet hémisphérique classique. Sous la tête 12, le f&t du rivet 13 s'épanouit en une courbe régulière 14» depuis le diamètre normal du fût jusqu'au-diamètre de la tête» Dans l'exem-5 pie représenté, le rayon de la courbe 14 est égal à l'épaisseur d'une tôle 15. Le pourtour de la tête du rivet, oii le f&t épanoui rencontre la surface convexe de la tête 12, ne constitue pas un bord aigu, mais présente une surface pratiquement cylindrique très courte 16 d'environ 5 à 12 centièmes de milli-10 mètre de profondeur pour un rivet de 3 mm* Quand le rivet est en place, une partie de cette surface périphérique 16 peut se trouver noyée sous la surface de la tôle 15» La figure 2 montre une comparaison entre le rivet et un rivet fraisé classique du même diamètre. Le ri-15 vet fraisé a une résistance adéquate par lui-même, mais son utilisation entraîne une perte substantielle de métal dans la tôle quand on fraise celle-ci pour recevoir les têtes de rivets et, ce qui est plus important, il s'ensuit une brusque discontinuité dans le profil du trou du rivet au point 17, et 20 une crique de cisaillement ou de fatigue .peut . démarrer en ce point dans le métal de la tôle. Baas le rivet selon l'invention, la courbe régulière d'épanouissement 14 évite la discontinuité 17, de sorte qu'il n'existe plus de source d'affaiblissement de ce fait. Cependant, si le rivet a maintenant une 25 tête aplatie sur le dessus comme la tête 18 du rivet à tête fraisée, les régions marginales de la tête seront irès minces et n'auront pas la résistance voulue. En faisant le dessus de la tête sous une forme convexe de faible profondeur, ces régions marginales sont épaissies. 30 Si l#on considère la tête du rivet à un rayon r intermédiaire entre le rayon du fût èt le rayon maximal de la tête, le rivet à tête fraisée a une profondeur de tête h à ce rayon. Une tête de rivet fraisée avec une courbe épanouie 14 et un dessus plat aurait, au rayon r, une profon-35 deur seulement sensiblement égale au 1/3 de celle-ci, mais la t&te convexe 12 est prévue pour ramener la profondeur à la valeur h, comme il est indiqué sur la partie droite du schéma de la figure 2. Pour dessiner le nouveau rivet, le rayon r peut être choisi égal au rayon du fût plus 1/3 de la différence du 40 rayon do. fût au rayon maximal de la tête. La profondeur h, à ce 6944862 3 2027975 rayon r n'a pas besoin d'être exactement la même que poux un rivet à tête fraisée de la même dimension, mais elle doit être approximativement la même. Bien que la tête du nouveau rivet dépasse 5 encore à l'extérieur de la surface de la tôle, on a trouvé pratiquement que l'apparence finie était nette, et plaisante, par contraste avec l'aspect grumeleux dû aux protubérances des rivets à tête hémisphérique. Si on le désire, la surface supérieure de la tête n'a pas besoin d'avoir la même courbure par-10 tout, mais elle peut.avoir une région centrale aplatie, pour autant que la profondeur des régions marginales soit maintenue» Une autre possibilité est de pouvoir améliorer la résistance du joint si le trou de rivet dans la tôle supérieure n'est pas complètement découpé au profil courbe représenté, laissant 15 dans le trou un peu de métal à refouler lors du ou avant le rivetage, de sorte que, après avoir fait le joint, une partie du métal se trouve comprimée. Bien que, dans l'exemple décrit ci-dessus, le rivet $ un fût massif, il est bien entendu que le principe 20 de l'invention peut s'appliquer également à des rivets creux. En outre, des considérations similaires s'appliquent dans le cas d'autres types d'éléments de fixation à tête, par exemple à des boulons. • 6944862 4- 2027975 BETEHBICAII ONS le Rivet ou autre élément de fixation à tête, caractérisé en ce qu'il comporte une tête convexe avec une hauteur au-dessus de la surface de la tôle déterminée de 5 façon à être considérablement réduite par rapport à la hauteur d'une tête hémisphérique classique, et en ce que l'on obtient une épaisseur de tête adéquate, dans les régions au voisinage de sa périphérie, en formant le fût sous la tète avec un diamètre qui croît progressivement en_direction de la tête, depuis 10 le diamètre normal du fût jusqu'au diamètre de la tête. 2. Rivet ou autre élément de fixation à tête selon la revendication 1 caractérisé en ce que poux faire varier le diamètre depuis le fût jusqu'à la tête, le fût s'épanouit selon une courbe régulière. 15 3» Rivet ou autre élément de fixation à tête selon la revendication 2 caractérisé en ce que le rayon de courbure de la portion épanouie du fût est sensiblement égal à l'épaisseur de chaque tôle à fixer. 4» Rivet ou autre élément de fixation à 20 tête selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le pourtour où. l'épanouissement du fût rencontre la surface convexe de la tête n'est pas un bord aigu, mais a la forme d'une surface cylindrique très courte. 5» Rivet ou autre élément de fixation à 25 tête selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce que, à un diamètre égal au diamètre du fût plus un tiers de la différence entre le diamètre normal da fût et le diamètre maximal de la tête, la profondeur de la tête, y compris la portion due à l'épanouissement du fût, est appro-30 ximativement égale à la profondeur qu'aurait, au même diamètre, une tête fraisée normale,, 6. Rivet ou autre élément de fixation à tête selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête convexe présente une région centrale 35 aplatie» ^ Joint rivé caractérisé en ce qu'il est rivé par des rivets selon l'une quelconque des revendications pxé- dédenteso go Joint rivé selon la revendication 7-carac térisé en ce que la portion de chaque trou dans la tôle qui reçoit la tête du rivet n'est pas complètement découpée poux suivre l'élargissement du fût, mais que du métal est laissé pour être refoulé pendant ou avant le rivetage, de telle sorte n que. dans le joint fini,une certaine partie du métal de la tôle ^ se trouve comprimée.