Brevet FR2565303A1 — publié le 19851206

Cette invention concerne les rivets et en particulier Les rivets pouvant être introduits et fixés dans des pièces à assembler qui sont seulement accessibles d'un côté. L'invention constitue un perfectionnement, notamment par rapport à la demande de brevet français 83 11 753 déposéele 13 juillet 1983 au nom de la demanderesse et intitulée "Rivet composite à poser en aveugle avec tige de sertissage auto-ajustable". Il est bien connu dans la technique de réaliser des rivets pouvant être posés dans des pièces à assembler depuis la face avant des pièces, sans que le monteur ait accès à la face arrière de l'assemblage. Différents types de tels rivets ont été conçus et fonctionnent de différentes manières. Une construction est décrite dans le brevet des EUA 3 073 205 délivré le 15 janvier 1963 au nom de la demanderesse. Le dispositif qui y est décrit se compose d'un rivet tubulaire et d'une cheville de sertissage. Celle-ci est introduite dans le rivet à partir de l'extrémité de la tige du rivet et elle fait saillie à l'extérieur à travers la tête du rivet. L'extrémité de la cheville faisant saillie à l'extérieur de la tête du rivet est conçue pour être saisie par un dispositif de tirage; l'autre extrémité de la cheville de sertissage est un peu plus large que le diamètre intérieur du rivet tubulaire. Ce rivet composé est introduit dans des trous alignés de pièces à assembler, de manière que la tête du rivet se trouve du côté avant accessible et que l'autre extrémité soit située derrière la face inaccessible des pièces à assembler. Lorsqu'une traction est ensuite exercée sur la cheville de sertissage au moyen d'un dispositif de tirage, la partie élargie de la cheville, située derrière la face inaccessible, est tirée à la façon d'un coin dans la tige tubulaire du rivet, produisant ainsi la dilatation du rivet sur le côté inaccessible de l'assemblage. Lorsque l'extrémité inaccessible du rivet a ainsi été dilatée jusqu'à avoir une taille supérieure au diamètre des trous dans les pièces, la pose du rivet est finie. Quoique ce rivet composé possède bien des avantages sur de nombreux autres dispositifs de l'art antérieur, il serait souhaitable de disposer d'un rivet composé ayant une résistance au cisaiLLement plus élevée. Comme l'augmentation de La résistance au cisaillement demande généralement La diminution de La ductiLité, La résistance au cisaillement que l'on peut obtenir dans la pratique est limitée en raison de la nécessité d'employer des matériaux suffisamment ductiles pour que la cheville de sertissage, par son tirage à l'intérieur de la tige tubulaire du rivet, puisse dilater cette tige dans la mesure nécessaire. It serait également souhaitable de disposer d'un rivet composé utilisable sur une plus grande gamme d'épaisseurs de pièces, comportant de préférence une cheville de sertissage qui s'ajuste automatiquement dans le sens de la longueur pour assurer le serrage du rivet sur des pièces minces comme sur des pièces épaisses. Les problèmes décrits ci-dessus de L'art antérieur peuvent être vaincus ou fortement atténués par le rivet selon l'invention. L'invention apporte un rivet composé à poser en aveugle, du type général décrit dans ce qui précède, qui est applicable notamment à l'assemblage de tôles. Sa cheville de sertissage possède un col cylindrique s'ajustant dans l'alésage du rivet, ainsi qu'un corps cylindrique de diamètre légèrement plus grand, qui est d'un seul tenant et est aligné axialement avec le col. Une jupe à évaser est formée à la jonction du col et du corps. La jupe est attachée au corps, s'étend vers l'extérieur et entoure une partie du col dans laquelle est ménagé un étranglement de rupture. La jupe possède un bout avant rétréci qui est suffisamment petit pour pouvoir pénétrer dans L'alésage du rivet. A partir de ce bout avant, elle s'éLargit coniquement pour former une arête annulaire intermédiaire dont le diamètre est plus grand que les diamètres de l'alésage du rivet et de la partie voisine du corps de la cheville. Le corps de la cheville porte en outre une série de nervures ductiles de sertissage, qui sont d'un seul tenant avec la cheville et sont séparées les unes des autres par des rainures circonférentielles. Les nervures ont un diamètre supérieur au diamètre du corps de la cheville et Les rainures ont un diamètre qui ne doit pas être plus grand et est de préférence plus petit que le diamètre du corps de la cheville. Lorsque la cheville est tirée dans la tige du rivet, l'arête annulaire sur la jupe dilate le bout de la tige et roule celle-ci vers l'extérieur, en La serrant avec force contre le côté inaccessible des pièces à assembler. Des nervures de sertissage ductiles sont tirées en même temps dans la tige du rivet et sont écrasées, avec refoulement de la matière dans les rainures voisines la longueur de cheville sur laquelte les nervures sont ainsi déformées est fonction de l'épaisseur des pièces rivetées ensemble. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré de l'invention, la jupe forme un coude en section axiale et l'épaisseur de la jupe est minimale au droit de ce coude, dont le côté extérieur forme l'arête annulaire précitée. L'extrémité du col possède un plus gros diamètre près de la jonction avec le corps, à l'intérieur de la jupe. Lorsque le col de La chevilte a été tiré à travers le rivet, la jupe est évasée, ce qui bloque la cheville dans le rivet, par la partie de la jupe comprise entre le coude et le corps de la cheville, la partie de jupe située à l'avant du coude étant reptiée vers l'intérieur vers l'axe de l'alésage traversant la tête du rivet. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un rivet composé selon l'invention; - la figure 2 est une coupe axiale partielle de ce rivet, introduit dans des trous de deux pièces à assembler, ainsi que d'un dispositif de tirage; - la figure 3 est une vue semblable à la figure 2, sauf que la cheville de sertissage du rivet a été tirée partiellement dans la tige tubulaire du rivet; - la figure 4 est une vue semblable à la figure 3, sauf que la cheville a été tirée davantage dans la tige du rivet; - la figure 5 est une vue sembLable à la figure 4, sauf que la cheville a été tirée complètement dans La tige et que la jupe prévue sur La cheville a été évasée dans la tête du rivet; - la figure 6 montre le rivet après le rivetage et le détachement du col cylindrique du corps de la cheville de sertissage; - la figure 7 est une coupe axiale partielle à plus grande échelle de la jupe à évaser et de parties adjacentes du col et du corps de la cheville; - la figure 8 est une vue semblable à la figure 6, sauf que le rivet a été posé dans des pièces plus minces; et - la figure 9 montre une variante de réalisation pour les nervures de sertissage entourant le corps de la cheville. La figure 1 représente un rivet composé 10 à poser en aveugle, constitué d'un rivet tubulaire 12 et d'une cheville de sertissage 14. Les figures 2 à 6 montrent différentes étapes de la pose du rivet composé 10 pour riveter ensemble une pièce avant 16 et une pièce arrière 18. Les pièces sont formées typiquement par deux tôles d'aluminium, d'acier ou d'un autre métal. Les tôLes présentent des trous circulaires alignés 20 et 22. Ces trous sont suffisamment grands pour permettre le passage de tout le rivet composé, exception faite de sa tête 24. Le diamètre extérieur de la tige tubulaire 26 est de préférence un peu plus petit que les trous 20 et 22, de manière que le rivet puisse être introduit facilement dans les trous et puisse ensuite être dilaté pour remplir complètement les trous à la fin de l'opération de rivetage, comme décrit dans ce qui va suivre. La cheville 14 comporte une queue 30 pourvue d'une série de crans 32 et de gorges 34, voir La figure 1. La queue 30 est d'un seul tenant avec le col cylindrique 36, lequel s'ajuste dans l'alésage 38 de la tige tubulaire 26. Le col cylindrique est lui- même d'un seul tenant avec le corps 40 de la cheville. Le corps 40, comme le col, sera généralement formé d'un cylindre métallique plein; cependant, le diamètre sur la plus grande partie du corps peut varier et, au départ, il est un peu plus grand que le diamètre de l'alésage 38. Le corps de la cheville est étiré et son diamètre diminue lorsqu'il est tiré à l'intérieur de l'alésage 38, ce qui produit en même temps L'ajustement serré désiré entre la tige tubulaire 26 et les parois des trous 20 et 22 par la dilatation radiale de la paroi de la tige. Le corps de la cheville porte en outre une jupe à évaser 42 qui s'élargit coniquement depuis un bout avant tubulaire 44 jusqu'à une arête annulaire 46 et se rétrécit ensuite coniquement pour rejoindre la surface extérieure du corps 40 près de sa jonction avec le col cylindrique. La tige tubulaire 26 du rivet possède un bout arrière expansible 50 avec un chambrage 52 à l'intérieur. Ce chambrage permet l'entrée du bout avant de la jupe, comme on peut le voir sur les figures 2 et 3. Pour poser un rivet dans les pièces, on commence par mettre le rivet composé en place dans les trous 20, 22 des pièces, comme représenté sur la figure 2. On applique ensuite un outil de rivetage 60 sur les crans 32 et les gorges 34 de la queue 30 de la cheville de sertissage, avec application d'une bouterolle 66 de l'outil contre la face avant 68 du rivet. L'outil 60 peut ainsi tirer la cheville vers l'avant à travers l'alésage 38 de la tige 26 du rivet, pendant que la tête du rivet est maintenue appliquée contre la face avant 70 de la pièce avant 16. Pendant que la cheville de sertissage est tirée à l'intérieur de l'alésage 38, voir les figures 2 et 3, la jupe 42 est tirée et comprimée dans le bout arrière expansible 50 de la tige 26. Comme la jupe s'élargit à partir de son bout avant rétréci 44, jusqu'à l'arête annulaire 46, elle replie ou roule la paroi de la tige tubulaire radialement vers l'extérieur, avec compression des deux pièces, de sorte que l'intervalle 72 (représenté de façon exagérée sur la figure 2) entre les pièces est supprimé, voir la figure 3, et, finalement, avec blocage des pièces serrées l'une contre l'autre par la création du renflement 74 sur la tige tubulaire. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, l'arête annulaire 46 possède un diamètre légèrement plus grand que le diamètre du corps 40, de sorte qu'un intervalle annulaire 75 est formé entre la tige et le corps de la cheville lors de la phase initiale de tirage de la cheville dans la tige, comme on peut le voir sur La figure 3. De ce fait, on peut considérer que la seule résistance par frottement qui s'oppose au tirage de la cheville vers l'intérieur est ceLle produite entre la surface extérieure conique de la jupe et la paroi interne de la tige. Lorsque l'outil de rivetage 60 tire la cheville 14 davantage à travers l'alésage du rivet, comme représenté sur la figure 4, l'arête annulaire de la jupe est comprimée, avec aplatis- sement de la jupe, et la jupe et le corps 40 de la cheville repoussent la paroi de la tige tubulaire contre la paroi des trous 20 et 22, fixant ainsi le rivet rigidement en place. Le corps de la cheville 14 présente en outre une série de nervures de sertissage ductiles 80 séparées par des rainures 82. Le volume de métal de chaque nervure faisant radialement saillie vers l'extérieur du corps de la cheville correspond au volume - compris dans le corps de la cheville - de la rainure située derrière elle. Par conséquent, lorsque la cheville de sertissage est tirée encore plus dans la tige tubulaire du rivet, comme représenté sur les figures et 6, les nervures annulaires ductiles sont déformées et comprimées dans les rainures annulaires situées derrière elles. A la déformation de chaque nervure de sertissage, le rayon du renflement 74 de la tige 26 est réduit et ce renflement est pressé avec plus de force contre la face arrière 84 de la pièce arrière 18. La résistance à la traction obtenue dans des pièces minces est ainsi portée à des niveaux comparables à celle obtenue dans des pièces plus épaisses. Les figures 2 et 3 montrent que le flanc avant 83 de chaque nervure annulaire de sertissage est incliné vers l'arrière à partir du corps de la cheville. L'angle d'inclinaison est de préférence d'environ 15 à 45 par rapport à l'horizontale,dans la position représentée sur les dessins, et il est compris de préférence entre environ 25 et 35 . Une ligne circonférentielle d'affaiblissement est formée à la jonction de la partie avant de chaque nervure de sertissage et le corps de la cheville. Cette ligne d'affaiblissement constitue une partie de diamètre réduit qui permet à la nervure d'être déformée en fléchissant vers l'arrière, comme représenté sur les figures 4 et 8, sans être cisaillée et détachée de la cheville lorsqu'elle est tirée à l'intérieur du rivet. Selon un mode de réalisation particulier, le diamètre extérieur des nervures 80 est plus grand que l'alésage 38 de la tige 26 et plus petit que le plus grand diamètre de la jupe, c'est-à-dire plus petit que le diamètre de l'arête 46, avant sa compression et sa déformation. Chaque nervure est suffisamment déformable pour être étirée et comprimée progressivement, en pénétrant dans La tige, avec refoulement de sa matière dans la rainure 82 située derrière elle. Le flanc arrière 87 des nervures de sertissage est normalement horizontal, c'est-à-dire transversal à l'axe de la cheville de sertissage. Une variante de réalisation est cependant représentée sur la figure 9, o le flanc arrière 87 est incliné légèrement vers l'avant. Cette conformation permet de choisir des matériaux donnant les meilleurs résultats pour chaque application envisagée. Par exemple, contrairement au rivet selon L'invention, d'autres rivets composés utilisent souvent des matériaux très doux pour la tige tubulaire et sont basés sur la dilatation de la tige par sa compression axiale depuis les extrémités. La conception du rivet composé selon l'invention permet d'utiliser des matériaux durs pour la tige tubulaire, ce qui confère des résistances au cisaillement et à la traction beaucoup plus élevées. Pour refouler ou dilater la tige, en vue de sa fixation aux pièces, il peut être souhaitable d'employer des nervures annulaires de sertissage comme celles représentées sur la figure 9 car ces nervures ne se déforment pas aussi facilement que les nervures du type représenté sur les figures 2 à 6. L'angle d'inclinaison vers l'avant du flanc arrière 87, selon la variante représentée sur la figure 9, devrait être inférieur à environ 15 , par rapport à un plan transversal à l'axe de la cheville; cet angle est de préférence compris entre environ 2 et 8 , suivant la ductilité de la nervure et la dureté de la tige à dilater. La figure 5 montre également le commencement de l'évasement de la jupe 42 lorsqu'elle est comprimée contre la bouterolle 66. la tête 24 du rivet 12 présente une gorge annulaire interne ou chambrage 86 dont le volume est suffisant pour recevoir le volume de métal de la jupe 42. Lorsque cette dernière est complètement évasée, comme représenté sur la figure 6, elle remplit à peu près complètement le chambrage 86. A la position o la jupe a été complètement comprimée linéairement et entièrement évasée radialement dans lechambrage, une ou plusieurs nervures annulaires de sertissage 80 ont été enfoncées à la façon d'un coin dans le bout expansible 50 de la tige tubulaire et au-delà de l'épaulement intérieur 94 du chambrage 52 de ce bout arrière de la tige. La cheville est ainsi bloquée axialement par rapport au rivet. Ensuite, lorsque l'outil de rivetage, 60 tente de tirer la cheville encore plus dans la tige tubulaire, alors que tout mouvement supplémentaire en ce sens est empêché par l'application de la face 67 de la bouterolle 66 contre la jupe 42, la queue et le col cylindrique de la cheville sont détachés du corps au droit de l'étranglement de rupture 96, situés à la base de la jupe à la jonction du col et du corps de la cheville de sertissage. L'étranglement de rupture est formé par une gorge entourant la cheville circonférentiellement et assurant une rupture laissant une surface métallique de rupture 98 relativement tisse, comme on peut le voir sur la figure 6. Après que le col a été détaché du corps de la cheville, L'outil de rivetage et le col sont enlevés, de sorte qu'il ne reste sur la face frontale de la pièce avant que la tête du rivet posé. La figure 8 montre deux pièces rivées ensemble qui sont nettement plus minces que celles des figures 2 à 6. On voit que le rivet posé, qui peut être identique à celui décrit en référence aux figures 2 à 6, est capable d'établir le même type d'assemblage que sur des pièces plus épaisses. Ceci est possible grâce à la succession de nervures ductiles 80a,80b,80c et de rainures 82 sur une longueur appréciable de l'extrémité arrière de la cheville de sertissage. Dans l'exemple de la figure 8, seule la première nervure annulaire de sertissage 80aa été déformée par sa pénétration dans La partie de la tige tubulaire située dans le trou de la pièce arrière. L'emploi du même rivet composé sur des pièces plus épaisses permet d'obtenir des résultats aussi satisfaisants, jusqu'au point o la dernière nervure 80c se trouve à la hauteur de l'épaulement 74. La souplesse d'utilisation de ce rivet avec des pièces de différentes épaisseurs est donc bien plus grande que celle permise jusqu'à présent par de tels dispositifs. De plus, bien que les exemples de réalisation représentés comportent seulement trois nervures - annulaires de sertissage, il est possible d'en prévoir quatre ou même davantage pour augmenter encore les possibilités d'utilisation du rivet composé sur des pièces d'épaisseurs différentes. La figure 8 montre également une variante dans le mode de fixation de la cheville de sertissage à la tête du rivet, en ce sens qu'une simple rondelle 90 est enfilée sur le col de la cheville. Cette rondelle assure la fonction de la face 67 de la bouterolle (voir figure 2). La figure 7 représente une coupe partielle à plus grande échelle d'un mode de réalisation particulièrement préféré de la jupe à évaser et des parties voisines du col et du corps de la cheville de sertissage. Comme représenté, la jupe 42 forme un coude entre son bout avant et sa jonction avec le corps 40 de la cheville. Le coude est situé près d'une portion élargie 102 du col 36 de la cheville, immédiatement à l'avant de l'étranglement de rupture 96. La portion élargie 102, de forme conique, possède un diamètre suffisant, par rapport à l'alésage du rivet 12, pour empêcher que le coude 100 soit complètement aplati lors de la compression radiale de l'arête annulaire 46 pendant qu'elle est tirée à travers l'alésage du rivet (voir figure 4). Ceci assure que, lors du tirage final et du détachement du col, comme représenté sur les figures 5 et 6, la jupe, lorsqu'elle est comprimée, reprendra sa configuration coudée, le bout avant de la jupe se repliant vers l'intérieur pour remplir le chambrage 86. La portion élargie 102 du col assure également que la jupe se replie convenablement vers l'extérieur à partir de sa jonction avec le corps 40 de la cheville, pour s'appliquer contre et produire le blocage sur la tête 24 du rivet, comme représenté sur les figures 5 et 6. En prévoyant un coude affaibli, ayant une plus faible épaisseur de paroi que le reste de la jupe, il est possible de rendre la jupe très épaisse à sa partie de base o elle rejoint le corps de la cheville, tout en permettant l'évasement facile de la jupe pour le blocage dans la tête du rivet. Ceci permet d'obtenir des rivets composés dent la résistance au cisaillement est considérablement accrue, grâce à une plus grande épaisseur du matériau de la cheville, pratiquement tout au long de l'alésage du rivet. Il est encore à noter qu'un rivet composé selon L'invention peut être posé sur une pièce unique, comme sur deux ou davantage. de pièces à assembler. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modifications, sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Rivet composé susceptible d'être posé depuis un côté frontal à travers un trou d'une pièce, ou à travers des trous alignés de plusieurs pièces, sans possibilité d'accès au côté arrière de la pièce ou des pièces, comprenant un rivet tubulaire avec une tête plus large que le trou de la pièce et une tige conçue pour être introduite dans le trou et faire saillie sur le côté arrière lorsque la tête est appliquée contre la face avant de la pièce sur le côté frontal, l'alésaga axial de la tige traver- sant également la tête du rivet, ainsi qu'une cheville de sertis- sage ou de blocage possédant une queue de tirage à une extrémité, un corps généralement cylindrique à l'autre extrémité et un col intermédiaire, avec un affaiblissement à la jonction du col et du corps en vue du détachement du col avec la queue de tirage du corps de la cheville à ladite jonction lorsqu'une traction axiale importante est exercée sur la cheville, caractérisé en ce que le corps (40) de la cheville (14) est entouré de nervures annulaires de sertissage (80), transversales à l'axe de la cheville, et est pourvu d'une jupe à évaser (42) reliée par une partie de base au corps (40) près de la jonction avec le col (36) et une partie extrême ouverte entourant une portion du col près de la jonction avec le corps de la cheville (14), la jupe (42) étant espacée de l'affaiblissement (96) de manière qu'un espace annulaire soit formé entre la jupe et l'affaiblissement, et en ce que la queue de tirage (30) et le col (36) sont dimensionnés pour pouvoir être enfilés dans l'alésage (38) du rivet (12), de manière que la queue de tirage (30) fasse saillie à l'extérieur de la tête (24) du rivet quand le corps (40) de la cheville s'étend au-delà de l'extrémité ouverte de la tige (26) sur le côté arrière. 2. Rivet selon la revendication 1, o la jupe (42) possède une partie intermédiaire (46) de plus grand diamètre entre sa base reliée au corps (40) et son extrémité opposée ouverte, la jupe ayant une forme coudée (100) en section et le diamètre de La base et de L'extrémité ouverte de la jupe étant plus petit que le diamètre de sa partie intermédiaire (46). 3. Rivet selon La revendication 2, o La partie inter- médiaire de plus grand diamètre définit une arête annulaire (46), cette arête et La tige tubulaire (26) du rivet étant suffisamment déformables pour que, Lorsque La cheville (14) est tirée dans La tige par une traction axiale exercée sur la queue de tirage de La cheville, en un point situé axialement devant la face frontale de la pièce, l'extrémité arrière de la tige (26) est progressivement rouLée et évasée radialement vers l'extérieur jusqu'à une dimension plus grande que le trou (20, 22) de la pièce (16, 18), de sorte que la pièce ou les pièces (16, 18) sont serrées entre la tête (24) du rivet et sa tige (26) évasée, l'arête (46) sur la cheville de sertissage (14) étant progressivement comprimée et aplatie pour pouvoir pénétrer dans la tige (26). 4. Rivet selon l'une quelconque des revendications.1 à 3, o la jupe (42) possède une plus faible épaisseur de paroi dans sa partie intermédiaire de plus grand diamètre que dans sa partie de base et sa partie extrême ouverte. 5. Rivet selon l'une quelconque des revendications I à 4, o la partie frontale de la tête (24) du rivet possède un chambrage (86) autour de l'aLésage (38), le volume de ce chambrage étant suffisant pour contenir la matière de la jupe (42) faisant radialement saillie à l'extérieur de l'alésage (38) lorsque la jupe est évasée et comprimée axialement dans une mesure suffisante pour former un bourrelet circonférentiel autour de la jonction du col et du corps de la cheville de sertissage (14), et en ce que la portion (102) du col (36) de La cheville (14) située près de l'affaiblissement (96) présente un plus grand diamètre que le reste du col. 6. Rivet selon l'une quelconque des revendications I à 5, o les nervures de sertissage (80) sont espacées le long du corps (40), entre la jonction avec le col (36) et l'extrémité arrière opposée du corps (40), et en ce que le corps (40) de la cheville est entouré en outre de rainures circonférentielles (82), une rainure (82) à l'arrière de chaque nervure de sertissage ou de blocage (80), le diamètre extérieur des nervures étant plus grand que l'alésage (38) de la tige (26). 7. Rivet selon la revendication 6, o le diamètre extérieur de chaque nervure (80) est plus petit que le diamètre original de l'arête annulaire (46) de la jupe avant sa compression et sa déformation. 8. Rivet selon la revendication 6 ou 7, o chaque nervure (80) est suffisamment déformable pour que, lorsque la cheville (14) est tirée dans la tige (26), la nervure soit progressivement étirée et comprimée pour pouvoir entrer dans la tige (26), la matière déplacée de la nervure étant comprimée dans la rainure (82) voisine. 9. Rivet selon l'une quelconque des revendications I à 8, o la cheville (14) présente une gorge annulaire (85) à l'avant d'au moins l'une des nervures (80) et au moins l'une des nervures (80) présente un flanc avant (83) qui est incliné vers l'arrière sous un angle compris entre environ 15 et environ 450 avec un plan transversal à l'axe de la cheville. 10. Rivet selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, o l'une au moins des nervures (80) possède un flanc arrière (87) qui est incliné vers l'avant, à partir du corps (40) de la cheville, sous un angle qui peut atteindre environ 15 avec un plan trans- versal à l'axe de la cheville, cet angle étant de préférence compris entre environ 2 et environ 8 .