Brevet FR2475164A1 — publié le 19810807

L'invention concerne un écrou à riveter et un appareil destiné à la pose de cet écrou sur une pièce. L'invention concerne plus particulièrement un écrou à riveter réalisé en tôle, et plus généralement en une matière d'embou- tissage et pouvant être fabriqué et posé aisément et à bon marché. Plusieurs tentatives ont porté sur la réalisation d'un épieu à riveter présentant un espace destiné à recevoir un bossage d'une pièce afin que l'écrou puisse être rivé en position sur la pièce. Ces écrous à riveter de l'art antérieur sont réalisés dans une barre et leur fabrication demande donc des opérations coûteuses de perçage, de fraisage et de tarau- dage qui s'ajoutent aux difficultés soulevées par la manipulation et l'usinage de telles. pièces. En outre, chacun de ces écrous à riveter présente une entaille qui a pour fonction de retenir l'écrou sur la pièce en recevant la matière extrudée constituant le bossage de la pièce. Ces entailles sont difficiles à usiner et leurs caractéristiques, de retenue sont 'peu sûres en raison de la ristance opposée par le métal extrudé à remplir l'entaille. L'invention élimine les difficultés et les inconvénients de ces écrous 'Il riveter antérieurs. L'écrou à riveter selon l'invention compr'Ind des premier et second bras reliés l'un à l'autre et réalisés en tôle emboutie. Chaque bras présente un trou qui peut être formé lors de l'emboutis- sage, ou bien qui peut être aisément réalisé après l'emboutissage ou modifié au cours d'une seconde opération d'usinage. L'écrou à riveter est plié suivant la forme d'un U de manière que les trous des deux bras soient alignés axialement et que la partie de liaison des bras forme la base du U. Un trou est plus grand que l'autre afin de pouvoir recevoir une partie extrudée ou refoulée de la pièce. L'autre trou est dimensionné pour recevoir la tige d'une vis auto- taraudeuse qui taraude d'abord le métal refoulé, puis le trou du second bras. Lorsque la vis est serrée dans l'écrou à riveter, elle tire le second bras sous un certain angle vers le premier bras en raison de l'élasticité du bras flexible formé par la partie de liaison constituant la base du U. Ceci 2. provoque un blocage efficace des filets et empêche le desser- rage de l'organe de fixation. De plus, alors que la plupart des écrous à riveter sont réalisés pour des pièces d'une certaine épaisseur, l'écrou à riveter selon l'invention convient à une large plage d'épaisseurs, car la zone comprise entre les deux bras peut recevoir le supplément de matière refoulée. L'écrou à riveter selon l'invention est conçu de manière à être mieux retenu par la pièce; il peut être fabriqué aisément et à bon marché; et il présente une caractéristique de blocage qui est absente des écrous à riveter de l'art antérieur. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel: - la figure 1 est une vue en perspective de l'écrou à riveter selon l'invention; - la figure 2 est une coupe longitudinale centrale de l'écrou à riveter de la figure 1; - la figure 3 est une coupe analogue à celle de la figure 2, montrant une pièce refoulée ou extrudée dans l'écrou; - la figure 4 est une coupe longitudinale montrant un organe de fixation qui maintient un panneau sur la pièce de base; - la figure 5 est une vue de dessus d'une bande d'écrous à riveter à leur sortie de l'outillage de poinçonnage, avant que les bras soient appliqués parallèlement l'un à l'autre; - la figure 6 est une élévation schématique d'un outillage de - * pose destiné à sertir la pièce dans l'écrou; - la figure 7 est une coupe longitudinale d'une seconde forme de réalisation de l'écrou selon l'invention - la figure 8 est une coupe longitudinale montrant une étape initiale du sertissage de la forme de réalisation de la figure 7; - la figure 9 est une coupe longitudinale de l'écrou à riveter de la figure 7, alors que le sertissage est achevé et immé- diatement avant le retrait du poinçon; - - la figure 10 est une vue en perspective d'une troisième forme de réalisation de l'écrou selon l'invention 3. - la figure 11 est une coupe longitudinale de la troisième forme de réalisation de l'écrou selon l'invention; - la figure 12 est une vue de dessus de la troisième forme de réalisation de l'écrou, après application des bras paral- lèlement l'un à l'autre; - la figure 13 est une coupe longitudinale centrale de l'écrou à riveter de la figure 11, alors que le sertissage est achevé et immédiatement avant le retrait du poinçon, celui- ci constituant une seconde forme de réalisation du poinçon des figures 6, 7 et 9; - la figure 14 est une coupe longitudinale d'une quatrième forme de réalisation de l'écrou selon l'invention; et - la figure 15 est une vue de dessus de la quatrième forme de réalisation de l'écrou, après application des bras paral- lèlement l'un à l'autre. L'écrou à riveter selon l'invention, représenté globalement en 10, comprend un premier bras 12, qui est orienté à peu près parallèlement à un second bras 14 relié au premier bras par une partie 15, les deux bras présentant respectivement des trous 16 et 18. Les premier et second trous 16 et 18 sont à peu près coaxiaux et comprennent chacun deux parties ou sections. La première partie 20 du trou 16 est à peu près cylindrique alors que la seconde partie 22 est d'un diamètre supérieur et peut avoir une forme tronconique. Les deux parties présentent des stries 24 dont la fonction sera décrite plus en détail ci-après. Le second trou 18 comporte également une partie cylindrique 26 et une partie tronconique 28. La partie cylindrique 26 est d'un diamètre inférieur à celui de la partie cylindrique 20 du premier trou. La partie cylindrique doit être plus grande afin de pouvoir recevoir la matière refoulée ou extrudée 32 d'une pièce 30. Le diamètre de la partie cylindrique 26 est inférieur au diamètre de crête des filets d'un organe de fixation autotaraudeur 34. Cet organe de fixation peut être du type réalisant le taraudage par défor- mation de la matière, ou bien du type réalisant le taraudage par coupe de la matière. Lors de l'utilisation-de l'écrou à riveter selon 4. l'invention, cet écrou 10 est placé au-dessous de la pièce 30, dans la zone de la fixation. Un organe de poinçonnage d'une certaine forme, ayant un diamètre à peu près égal au diamètre du fond des filets de la vis 34, est introduit à travers la pièce 30 dans le trou 16 afin d'extruder ou de refouler à force la matière délimitant le trou de la pièce dans le trou 16 pour sertir ou riveter ainsi l'écrou 10 en position. La partie 32 ainsi réalisée pénètre au moins dans la seconde partie 22 du trou dont le diamètre est supérieur à celui de la première partie, afin que l'écrou ne puisse se déplacer latéralement ni axialement. Les stries s'enclenchent avec la surface extérieure de la partie refoulée o extrudée 32 et, en fait, elles sont remplies par la matière refoulée, ce qui empêche l'écrou de tourner. Suivant l'épaisseur de la pièce 30 et suivant l'amplitude de la fermeture des bras 12 et 14 pouvant résulter du sertissage, la partie refoulée 32 peut pénétrer dans la partie 28 qui peut donc également nécessiter des stries. Un organe autotaraudeur 34 de fixation est ensuite vissé dans la partie refoulée 32 et dans la partie 26 dont le diamètre intérieur est conçu spécialement pour recevoir l'organe de fixation ayant cette dimension particulière. L'organe 34 de fixation bride un panneau 35 sur la pièce 30. Lorsque l'organe de fixation est serré dans la partie 26, le bras 14 est dévié élastiquement vers le bras 12, sous un certain angle, de manière à bloquer les filets de l'organe de fixation à l'aide des filets nouvellement, formés dans l'écrou à riveter et à empêcher ainsi l'organe de fixation de se desserrer. La figure 5 représente une réalisation par bande d'écrous 10 à riveter, réalisés en tôle emboutie, et -restant reliés les uns aux autres par des pattes 36 et 38 de faible largeur. Les trous 16 et 18 peuvent également être aisément emboutis, percés, mis en forme et striés en raison de cette disposition. Le repli du bras 12 sur le bras 14 achève la réalisation de la bande d'écrous à riveter. La figure 6 représente un appareil 40 destiné à faire avancer et sertir automatiquement les écrous à riveter. Un premier piston 42 est monté de manière à pouvoir coulisser 5. dans un bâti 44 et il est rappelé vers le haut par un ressort 46. Un second piston 48 est monté de manière à pouvoir coulisser à l'intérieur du premier piston. Ce second piston 48 est rel.é à un cylindre 50 de commande qui peut être du type pneumatique b h7draulicue ou électrique (c'est-à-dire une bobine). Un organe 52 de poinçonnage est fixé à l'extrémité o39pos-e du sec-ond piston. Un ressort 54 est monté entre la partie mobile du cylindre 50 de commande et une surface 56 de rçat'tón du preier pston 42. -ne bieliL:te 58 est reliée par une première etrémit. a' cy!lindre 30 de commande et par son autre e.it îé', à un bras o Uci a- 60. Un doigt pousseur 62 est on ede a' à mouvoir -pivoter sur le bras oscillant. Le doigt- cpo de pre=_rence plusieurs ergots 64 (dont l'un '>SE- -.a'': cestts à s3engager entre des écrous à ivetsaer abso!jcents 'SO -t à faire avancer la bande vers le p.n_'f.on} Les rats 6- ?resenteDt un bord arr ière effilé de -Ha,ïd A - z,,r e ger aisément, par action de came, de la 'fn'e r.:r-e ant: deux éc:ous à riveter lors de la 920 zoursz de refai. n ú:,i>neur 56 rappelé par ressort soutient la bande i%:t -:e arête 68 de coupe. Le fonctionnement de l'appareil à sertir sera dêcri plus en dtail conjointement avec une seconde forme de al!isation de l'crou à riveter montrée sur les figures 7 à 9. Nette variante 110 comporte des organes anti-rotation constituas par des saillies 124 en forme de dents situées dans le trou 16. De plus, la seconde partie 128 du trou 118 est realisée par emboutissage dans la face supérieure du bras 114 et la matière déplacée forme un bossage ou anneau 121. Lors de l'utilisation, lorsque le cylindre 50 de commande descend, les pistons 42 et 48 descendent ensemble en raison du fait que le ressort 54 est plus raide que le ressort 46. Le piston 42 porte contre la face supérieure de la pièce afin de la pousser, ainsi que la bande d'écrous, vers le bas, contre la pression exercée vers le haut par le plongeur 66. Les pattes 36 et 38 de liaison sont amenées en contact avec l'arête 68 de coupe et coupées par cette dernière. L'organe 52 de poinçonnage descend alors dans la pièce 30, car le 6. ressort 46 finit par être totalement comprimé et le ressort 54 commence à se comprimer. Les deux bras 112 et 114 peuvent entrer en contact si la poussée de l'organe de poinçonnage, orientée vers le bas, devient supérieure à l'élasticité de la partie intermédiaire (comme montré sur la figure 8). Ceci dépend évidemment de la matière dans laquelle l'écrou est réalisé et de l'épais- seur de cette matière. Le bossage 121 est réalisé dans le cas d'une telle éventualité. L'évidement 128 ménage une place suffisante pour permettre la réception de la partie refoulée 32 dans le cas ou la force est suffisamment grande pour. refermer les bras l'un contre l'autre. Cependant, le bossage 121 assume une fonction de renfort et empêche l'évidemient 128 de s'écraser avant la fin du refoulement. Lorsque l'épaulement 53 du piston 48 entre en contact avec la surface supérieure de la pièce 30, il assume deux fonctions. Tout d'abord, il bloque le passage vers le haut de manière que la matière refoulée ne puisse s'échapper vers le haut pendant que 2iorgane 52 de poinçonnage reste dans le trou, ce qui empêche la matière de sortir par la face inférieure de l'écrou à riveter. De plus, la pression exercée vers le bas fait exécuter à l'épaulement 53 sa seconde fonction qui est d'aplatir le bossage 121t.Il en résulte un écrasement de la matière dans les portions extérieures de la partie 128 du trou, ce qui comprime la partie extrudée 32 et assure le remplissage total des évidements délimités entre les dents 124 (figure 7). Lorsque le cylindre 50 de commande s'élève en retirant l'organe 52 de poinçonnage, il tire également la biellette 58 afin de la déplacer de sa position dans laquelle elle est représentée en traits pointillés vers celle dans laquelle elle est représentée en trait plein (figure 6), ce qui fait tourner le bras oscillant 60 dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre. Ceci provoque l'engagement des ergots 64 du doigt 62 entre deux écrous à riveter adjacents et l'avance de la bande. Le dépassement de course du doigt pivotant 62 (comme indiqué par la position représentée en trait pointillé sur la figure 6) est nécessaire pour permettre à l'organe de poinçonnage de se retirer de la pièce 30 -I 7. avant le début du mouvement d'avance. Une fois que l'organe 52 de poinçonnage s'est retiré, la pièce peut être déplacée latéra- lement ou longitudinalement à l'appareil à sertir, par des moyens non représentés, de manière à modifier la position des écrous à riveter sur la pièce, comme cela peut être souhaité. Lorsque la pression exercée vers le bas sur l'organe de poinçonnage est éliminée, le bras 114 revient vers une position approchant celle dans laquelle le bras 14 est montré sur la figure 3. L'amplitude exacte du retour par élasticité dépend de l'amplitude de la déformation de -la partie intermédiaire 114 (c'est-àdire au-delà de la limite élastique, etc.). Une autre caractéristique de cette seconde forme de réalisation est que le bras 114 est constitué d'une plus grande quantité de matière que le bras correspondant de la forme de réali- sation des figures 1 à 4, de sorte que l'engagement des filets avec l'organe 34 de fixation est plus important. L'appareil à sertir peut également être réalisé avec un dispositif permettant l'alimentation des écrous non plus en bande, mais en vrac, le principe de sertissage proprement dit restant semblable. D'autre part, de nombreuses modifications peuvent être apportées à la forme de l'organe de poinçonnage 52, sans sortir du cadre du brevet: par exemple, l'organe de poinçon- nage 273 de la figure 13 représente une telle modification de l'organe 52, dont le fonctionnement sera décrit plus en détail conjointement avec une troisième et une quatrième forme de réalisation de l'écrou montrées respectivement sur les figures 11, 12 et 14, 15. Une troisième forme de réalisation de l'écrou sur les figures 11, 12 comporte une autre forme d'organes anti- rotation constitués par les saillies 224 en forme d'étoile situées dans le trou 216. Lors du sertissage, les évidements 269 permettent d'emprisonner entre les arêtes 270 une grande quantité de matière provenant de la pièce 30. De plus, les saillies 224 sont cambrées vers l'extérieur de l'écrou de sorte que leurs extrémités 225 soient au-dessus du plan du bras 212 de l'écrou. Lorsque l'organe 273 de-poinçonnage vient appuyer sur la pièce 230, 8. celle-ci prend appui à son tour sur les extrémités 224 dès lames 225 sans fléchir celles-ci. Au fur et à mesure de la pénétration des premiers étages de l'organe 273 de poinçon- nage, la matière de la pièce 230 commence à pénétrer dans les évidements 269 avant de fléchir les lames 225. Les différents étages de l'organe 273 de poinçonnage étant de sections croissantes, la pression exercée sur la matière de la pièce 230 devient alors suffisante pour permettre à celleci de fléchir les lames 225. Ces lames, dans le mouvement de rotation dans un plan vertical lié à leur aplatissement, entraînent toute la matière extrudée sous leurs faces inférieures. Une fois que tous les étages de l'organe 273 de poinçonnage ont été engagés, l'épaulement 53 assume deux fonctions: la première est de bloquer le passage vers le haut pour que la matière refoulée ne puisse s'échapper vers le haut; la deuxième fonction est, en conjonction avec l'embase 275, d'emboutir le pourtour du fût 271 sur toute la surface circulaire 272 afin d'écraser la. matière en comprimant la partie extrudée 232 entre les faces inférieures des lames 225 et la face supérieure de la surface circulaire 274 tout en créant une très grande pression centripète de manière à remplir complètement le volume compris entre les deux bras 212 et 214 et la surface extérieure de l'organe de poinçonnage 273. Dans cette troisième forme de réalisation de l'écrou des figures 11, 12, le fût 271, réalisé par emboutis- sage du bras 214, a un diamètre intérieur prévu spécialement pour recevoir l'organe de fixation possédant cette dimension particulière. La longueur de ce fût, mesurée axialement, peut être plusieurs fois supérieure à l'épaisseur du bras 214, ce qui permet d'emprisonner un grand nombre de filets de l'organe autotaraudeur de fixation 34, avec pour conséquences princi- pales une grande résistance à l'arrachement et une grande résistance au couple de serrage éventuellement élevé appliqué à cet organe de fixation. Ce fût peut être éventuellement fileté de façon à pouvoir recevoir un organe de fixation classique. 9. ne quatrilme forme de réalisation de l'écrou sur êei fi;gurer'!dt '1' se co-pose du bras 312, semblable au bras 2 h.!a LF!>'ite variante, assocILé au bras 314, semblable -u bias y- : i 1 ?ri: varante. Un évidement est pratiqué [a '' a,f'-l -. -ri%:: fU f. t 0de manière à emprisonner, C.- oe 1 e:susitm dee mvit ière extrudée de la -n-o; e.;.._nmbreuses modifications ?i 2 ?::._ _::..'ivet-er c..Escrit:et: repré- . _!..:., i 7C1t 0; 10. REVEDICATIONS 1. - Ecrou à riveter, caractérisé en ce qu'il comporte un premier bras (12) dont un premier côté est destiné à entrer en contact avec la surface d'une pièce (30), un second bras (14) qui est relié au preminer bras, sur le côté de ce dernier opposé à celui en contact avec la piAcea et qui est orienté à peu près parallèlement audit premier bras, ce premier bras présentant un premier trou %J) destiné à recevoir une partie refoulée i3 de la uxeee l@ second bras présentant un second trou 083) qui est à peu près coaxial au premier trou, au moins une partie de ladite pièce dans le premier trou, par e:emle par sertis- sage, ce refoulement aboutissant au moins dans la seconde partie du premier trou. 2. - Ecrou à riveter sel a a ndicaton caractérisé en ce que l'organe autotaraudeur de fixation n'est vissé que dans la partie refoulée de la pièce, dans la zone du premier bras, puis se visse dans le trou du second bras. 3. - Ecrou à riveter selon la revendication 2, caractérisé en ce que le second bras est relié au premier bras par une partie élastique (15) de liaison, de manière que, lorsque l'organe de fixation est serré dans le trou du second bras, ce dernier soit dévié vers le premier bras, la partie élastique (15) de liaison s'opposant au desserrage de l'organe de fixation. 4. - Ecrou à riveter selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes empêchant toute rotation comprennent plusieurs stries (24) ménagées dans le premier trou. 1 1. 5. - Ecrou à riveter selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes empêchant toute rotation comprennent plusieurs saillies (124) en forme de dents, réali- sées dans le premier trou (116). 6. - Ecrou à riveter selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un bossage (121) entourant le second trou (118), sur le côté éloigné du premier bras (112). 7. - Ecrou à riveter selon l'une quelconque des revendications 1, 4 ou 5, caractérisé en ce que les organes empêchant toute rotation se composent de dents (224) en forme d'étoile réalisées dans le premier trou (216), cambrées vers l'extérieur de l'écrou, et suffisamment résistantes pour que la pièce à fixer (230) commence à pénétrer dans les ouvertures (269) avant d'aplatir les dents (225), celles-ci, lors de leur aplatissement, entraînant la matière extrudée (232) sous leurs faces inférieures. 8. - Ecrou à riveter selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte un fût (271), entourant le second trou sur le côté éloigné du premier bras (212), et d'une longueur supérieure à l'épaisseur - du second bras (214), ce fût n'étant pas aplati lors de l'opé- ration de sertissage, mais étant destiné à recevoir des filets de l'organe de fixation. 9. - Outil de pose d'un écrou (10) à riveter sur une embase, cet écrou à riveter provenant d'une bande formée de plusieurs écrous à riveter reliés les uns aux autres, l'outil étant caractérisé en ce qu'il comporte un premier piston extérieur (42) monté de manière à pouvoir exécuter un mouvement longitudinal, un second piston intérieur (48) monté de manière à pouvoir se déplacer longitudinalement dans une cavité ménagée dans le premier piston, le second piston comportant un organe (52) de poinçonnage à son extrémité avant, un cylindre (50), relié au second piston, étant destiné à déplacer ledit second piston sur une distance qui dépasse la longueur de la cavité ménagée dans le premier piston, une tringlerie (58, 60) étant articulée avec le cylindre et avec un doigt (62), un plongeur (66) rappelé par ressort étant placé à peu près en face du premier- piston et un organe (68) de coupe étant placé à proximité dudit plongeur. 12. 10. - Outil de pose selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'organe de poinçonnage (273) comprend une succession de volumes dont les sections perpendiculaires à l'axe de l'organe sont de surface croissante. 11. - Outil de pose selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que l'embase (275) comporte en relief une surface circulaire (272) destinée à emboutir le pourtour du fût (271).