Brevet FR2715976A1 — publié le 19950811

Rivets-clous et procédés de mise en oeuvre de ceux-ci La présente invention se rapporte à un rivet, caractérisé en ce qu'il est composé de deux parties, formant deux pièces séparées ou une seule pièce, dont l'une est un rivet creux comportant une tete, une tige cylindrique et le cas échéant un épaulement périphérique sur le côté extérieur de sa tige cylindrique, et dont l'autre partie est un clou cylindrique creux sans tête, dont une extrémité est effilée et de préférence pointue, l'autre extrémité, creuse, ayant une dimension intérieure telle qu'elle autorise l'enfilage ajusté du clou creux sur la partie formant un rivet creux jusqu'à l'épaulement de celle-ci ou jusqu'à la tête de celle-ci. L'invention concerne également diverses variantes de rivets selon l'invention ainsi que des procédés de mise en oeuvre des rivets selon l'invention. On connait de nombreuses sortes de rivets. La presente invention concerne les rivets destinés a l'assemblage de produits en bande, ou en feuilles et en particulier à celui d'agrafes de jonctionnement ou d'autres moyens de jonctionnement pour bandes transporteuses avec les extrémités de celles-ci. Diverses sortes de rivets ont été employées jusqu'ici dans ce but. I1 existe des rivets en une seule pièce dont une extrémité comporte une tête préformée, ces rivets étant susceptibles d'être enfilés dans des trous réalisés au préalable dans les matériaux en feuille ou en bande qu'il s'agit d'assembler, ainsi que dans les agrafes de jonctionnement ou dans les autres moyens de jonctionnement, l'extrémité ne comportant pas de tête préformée, dépassant de l'autre côté des matériaux à assembler, étant matée au marteau afin de former une tête de cet autre côté. Ces rivets couramment connus et utilisés de longue date présentent l'inconvénient consistant en ce qu'ils nécessitent successivement l'accès à une face de l'ensemble de matériaux à assembler puis à l'autre face. Ceci n'est pas pratique dans de nombreux cas d'utilisation, et en particulier dans le cas où il s'agit d'assembler des moyens de jonctionnement pour bandes transporteuses avec les extrémités des bandes transporteuses. Les conditions d'exécution de ces travaux s'avèrent la plupart du temps difficiles (exiguïté des lieux en particulier dans les mines). Mais même dans d'autres conditions, par exemple à l'air libre ou dans de grands ateliers industriels, la manipulation des extrémités de bandes transporteuses de grandes largeurs n'est pas aisée. C'est pourquoi on a cherché des solutions pour opérer la mise en place d'un rivet a partir d'une seule face des matériaux a assembler ainsi que son rivetage, sans avoir accès à l'autre face des matériaux à assembler. C'est ainsi que le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" US-A-3 913 180 a proposé un rivet creux muni d'une enclume provisoire enfilée dans l'extrémité creuse dudit rivet creux. Ce rivet-enclume est enfoncé dans des trous réalises au préalable dans les matériaux à assembler. La tête du rivet creux est alors battue contre l'enclume qui après avoir traversé les matériaux est venue s'insérer dans les trous ménagés dans une plaque de support, selon le dessin des trous pratiqués dans les matériaux à assembler, l'enclume circulaire étant appuyée sur le support grâce à une collerette dont l'autre côté, genéralement conique, sert de surface d'enclume. En battant la tête du rivet située sur la face par laquelle l'enclume et le rivet ont été enfoncés dans les trous pratiqués a l'avance, l'extrémité cylindrique, creuse, opposée du rivet creux est poussée contre les parois inclinées du côté supérieur de la collerette de l'enclume et forme une tête qui pince les matériaux à assembler en conjugaison avec la tête du rivet réalisée à l'avance, située sur l'autre face de l'ensemble de matériaux à assembler. L'enclume se trouve alors libérée et peut être mise au rebut. Ce rivet a été beaucoup utilisé mais il présente de nombreux inconvenients. En particulier il est indispensable que toutes les couches de produits ou de matériaux à assembler comportent des trous réalisés au préalable. La présente invention a donc pour but de proposer une solution à ces problèmes consistant à créer un rivet dont le rivetage puisse être effectué de façon simple et économique en main d'oeuvre, à partir d'un seul et même côté des matériaux à assembler, sans qu'il soit necessaire de pratiquer des trous à l'avance dans tous les matériaux à assembler, le rivetage obtenu devant être d'excellente qualité. Le problème ainsi posé est résolu selon la présente invention, caractérisé en ce qu'il comporte deux parties, en deux pièces séparées, ou une seule pièce - une partie formant rivet creux présentant une tête et une tige cylin drique qui est raccordée à la tête dans le sens axial et dont l'extré- mité située à l'opposé de l'extrémité portant la tête comporte un espace cylindrique creux ménagé à l'intérieur de la tige cylindrique dans le sens axial de celle-ci, sur au moins une partie de sa longueur, - une partie formant clou comportant une tige cylindrique creuse se pro longeant de façon conique pour former une pointe. Ce rivet en deux parties peut, selon un procédé selon la présente invention, être enfoncé directement dans les matériaux à assembler lorsque ceux-ci se prêtent à la pénétration de la partie clou qui précède la partie rivet creux lors de l'enfilage du rivet-clou selon l'invention dans les différentes couches de produits à assembler, ou bien être enfilé dans des trous pratiqués à l'avance dans tout ou partie des matériaux qu'il s'agit d'assembler. Lorsque les produits à assembler comportent des pièces métalliques, ou en matière plastique dure, par exemple des agrafes de dispositifs de jonctionnement pour bandes transporteuses, ou d'autres moyens de jonctionnement, ou lorsque ces éléments de dispositifs de jonctionnement, même réalisés dans une matière susceptible de subir la pene- tration de la partie clou du rivet-clou selon l'invention sont munis volontairement à l'avance de trous, souvent chemisés ou munis de bagues de renfort, il est également possible de mettre en place ces éléments de moyens de jonctionnement sur les extrémités de bandes transporteuses qu'il s'agit d'équiper et ensuite d'enfiler les rivets-clous d'abord dans les trous pratiqués à l'avance dans l'élément de dispositif de jonctionnement puis en battant la tête des rivets-clous, de leur faire traverser la bande transporteuse, la pointe de la partie clou traversant aisément le matériau de cette dernière, puis en le faisant passer dans un autre trou pratiqué à l'avance dans une autre aile d'un élément de jonction située sous la bande transporteuse. La pointe du rivet-clou rencontre alors, dans tous les cas, que le rivet-clou ait été enfilé directement dans les materiaux à assembler ou dans les trous pratiqués à l'avance, la surface plane unie d'un support de travail servant d'enclume, sur lequel la pointe de la partie clou se déforme, puis la partie inférieure du rivet creux se déforme elle-même comme expliqué en détail plus loin. Ces déformations de la pointe de la partie clou et de la partie inférieure de la partie rivet creux entraînent un assemblage solide et sûr des deux parties, avec formation d'une deuxième tête sous les couches de matériaux à assembler qui, associée à la première tête, pince celles-ci de façon robuste et sure. Bien entendu d'autres moyens que le battage au marteau peuvent être employés, par exemple on peut utiliser des moyens de serrage hydrauliques ou pneumatiques, ou mécaniques qu'il est facile de régler de manière à déformer et à serrer les rivets de façon réglable et définie à l'avance. Comme on le verra dans des exemples décrits plus loin en rapport avec le dessin, différents moyens complémentaires peuvent être employés pour faciliter, ou pour parfaire la formation de la tête du côté clou du rivet, ainsi que la déformation de la partie rivet creux dans la tête de la partie clou. Par exemple des zones de pliures préférentielles, obenues par des amincissements localisés de la paroi de la pointe de la partie clou permettent d'orienter le sens de la déformation de cette partie, vers l'intérieur, ou vers l'extérieur par exemple. L'adjonction d'une matière fluide, pâteuse, ou plastique dans l'espace intérieur fermé existant entre la partie rivet creux et la partie clou permet de favoriser la déformation de celle-ci en direction de l'extérieur, sous l'effet de la surpression engendrée lors de la mise en oeuvre d'un rivet réalisé de cette façon. Enfin pour obtenir, surtout dans le cas de grandes dimensions de rivets, un évasement parfait de la partie rivet creux à l'intérieur de la tête formée par la partie clou, on peut également insérer une bille à l'intérieur de la partie clou, ladite bille venant s'appuyer d'une part contre la paroi intérieure de la partie clou, sur une ligne de contact périphérique circulaire, et d'autre part contre l'extrémité creuse du rivet creux, le diamètre de la bille étant volontairement supérieur à celui de l'espace creux cylindrique de la partie rivet creux. On comprend que lors de la mise en oeuvre du rivet-clou selon l'invention cette bille applique sur l'ensemble de la périphérie de la partie clou ainsi que sur celle de l'extrémité de la partie rivet creux, l'ensemble des contraintes résultant du battage, ou du serrage du rivet-clou lors de sa mise en oeuvre. La qualité des déformations ainsi obtenues procure une liaison dont la robustesse est encore accrue, d'autant plus que la bille restant emprisonnée, toutes les parties des pièces restent parfaitement appliquées les unes contre les autres sans création progressive de jeu, lors du travail de la jonction de la bande transporteuse par exemple. L'invention va être expliquée en rapport avec des exemples de réalisation, en conjugaison avec un dessin d'accompagnement. La figure 1 représente la partie rivet creux d'un rivet-clou selon l'invention, vu en élévation, une partie étant représentée en coupe selon un plan diamétral, la figure 2 représente la partie clou d'un rivet-clou selon l'invention, vu en élévation, en coupe selon un plan diamétral, la figure 3 représente les différentes étapes de la mise en oeuvre d'un rivet-clou selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le bas de la partie rivet se déformant vers l'intérieur dans le cas représenté sur la ligne d'opérations superieure, et vers l'extérieur dans le cas de la ligne d'opérations inférieure, la figure 4 représente, en élévation et en coupe longitudinale partielle, une variante de rivet-clou selon l'invention, la figure 5 représente, en élévation et en coupe longitudinale partielle, une autre variante de rivet-clou selon l'invention, la figure 6 représente, en élévation et en coupe longitudinale partielle, encore une autre variante de rivet-clou selon l'invention, comportant une bille insérée entre la partie rivet creux et la partie clou, ainsi que les étapes de sa déformation au cours de l'opération de rivetage. La partie rivet creux d'un rivet-clou selon l'invention, representée sur la figure 1 comporte une tête 1, une tige cylindrique 2, creuse à son extrémité inférieure, sur le dessin, et un épaulement 3 pratiqué dans la surface cylindrique extérieure de la tige. La partie clou creux d'un rivet-clou selon l'invention représente sur la figure 2 comporte une partie conique creuse, se terminant par une pointe 4, et une partie cylindrique, également creuse, le diamètre intérieure de cette partie cylindrique étant choisi de façon telle qu'il est possible d'enfiler la partie clou sur la partie inférieure (sur le dessin) de la partie rivet creux, et ce jusqu'a l'épaulement 3, les deux pièces étant maintenues assemblées par la friction. La figure 3 représente les étapes du rivetage d'un rivet selon l'invention composé du rivet creux selon la figure 1 et du clou creux selon la figure 2. Sur la première ligne d'opérations la partie conique du clou creux se deforme vers l'extérieur, tandis que sur la deuxième ligne d'opérations la partie conique du clou creux se déforme vers l'intérieur. Ces déformations peuvent être favorisées par des zones d'épaisseur réduite. Dans une variante perfectionnée de l'invention, la defor- mation est obtenue en direction de l'extérieur, en raison du fait qu'un produit approximativement incompressible, liquide ou pâteux a été inséré dans la partie creuse du rivet-clou constituée par la partie creuse de la partie rivet et par la partie creuse de la partie clou. On remarque sur la figure 3 que les trous ont été munis de rondelles de renfort qui servent également de surface d'appui pour la tête de la partie rivet creux et/ou pour la tête de la partie clou une fois celle-ci formée. Ces rondelles ont avantageusement une forme de cuvette dont la pente correspond à celle du côté inférieur de la tête, dans le cas où ce côté a une forme conique, ou tronconique, et dans d'autres versions elles peuvent combiner une partie cylindrique et une partie formant la rondelle proprement dite, plate, conique ou tronconique, la partie cylindrique servant au chemisage du trou traversant les épaisseurs et rejoignant éventuellement une partie cylindrique venant de l'autre côté, associée à une rondelle plate, conique ou tronconique. Dans le même esprit, différentes combinaisons sont d'ailleurs possibles, allant d'un tube cylindrique nu aux extrémités servant au ren fort des trous qu'il traverse et å l'appui direct des têtes, à des parties cylindriques formant une seule pièce avec une rondelle plate, conique ou tronconique située à une extrémité, et à des rondelles seules, comme représenté sur la figure 3. Dans la variante représentée sur la figure 4, la partie rivet creux ne comporte pas d'épaulement sur sa tige cylindrique 2, la partie clou étant enfilée sur cette tige cylindrique 2 jusqu'à ce qu'elle vienne en butée contre la face inférieure de la tête de la partie rivet creux. Sur la figure cette tête est représentée avec un côté inférieur parfaitement conique, il va de soi qu'elle peut également être tronconique de façon à ce que l'extrémité supérieure, sur le dessin, de la partie clou porte bien à plat sur la partie plane de ce côte inférieur tronconique de la tête de la partie rivet creux. Dans la variante représentée sur la figure 5 les deux parties, rivet creux et clou, ne forment qu'une seule et même pièce, la tige cylindrique 2 de la partie creuse se prolongeant de façon conique pour former la pointe de la partie clou. Ce prolongement conique peut être obtenu par exemple par une opération de rétreint, ou refoulement, de l'extrémité inférieure de la tige cylindrique à laquelle on aura donné une dimension appropriée. Enfin sur la figure 4, est représentee une variante de rivetclou selon l'invention comportant, entre la partie clou et la partie rivet creux assemblées une bille par exemple en acier qui porte sur l'extrémité inférieure de la partie rivet creux par une ligne de contact circulaire, et sur la paroi intérieure de la partie clou. La figure montre que cette bille contribue au fur et à mesure de la déformation de la partie clou puis de la partie rivet creux, à assurer un contact uniforme sur toute la périphérie des deux parties qu'il s'agit d'assembler, en assurant ainsi une déformation uniformément répartie de ces deux parties du rivet-clou selon l'invention. I1 va de soi que l'adjonction de la bille, qui est faite lors de l'assemblage des deux parties est compatible avec l'adjonction d'un liquide ou d'un produit plastique approximativement incompressible évo quée précédemment, chaque adjonction jouant un rôle différent, mais contribuant chacune à la qualité de la jonction obtenue. De plus la présence de la bille qui subsiste dans l'assemblage empêche l'apparition de jeux localisés dans l'assemblage, jeux qui se développeraient ensuite, lors du travail d'une jonction de bande transporteuse par exemple. Le fait que la bille continue de porter uniformément sur toute la périphérie a pour effet qu'il n'existe pas de possibilite de déformation locale et que pour venir a bout de l'assemblage sur toute la périphérie à la fois il faudrait des efforts très considerables qui ne se produisent pas dans la pratique. Un perfectionnement supplémentaire peut être apporté aux rivets-clous selon l'invention. Il s'agit d'un traitement ayant pour but de durcir superficiellement le rivet-clou, en particulier la partie clou et surtout sa partie conique par un traitement sous plasma entraînant le dépôt d'une couche mince de nitrure de titane. Un autre traitement encore plus performant en combinaison avec les rivets-clous selon l'invention consiste à effectuer un revêtement chimique, assisté par plasma, de carbone et d'hydrogène aboutissant au dépôt d'une couche mince de carbone type diamant (sp3) et de carbone type graphite trigonal (sp2). Un tel revêtement, connu en lui-même, améliore considérablement la penétration de la pointe dans les caoutchoucs et dans les matières plastiques, et en particulier sans déchirure de la matière, ni de la carcasse de renfort des bandes transporteuses, la pointe pouvant dans ce cas être légèrement arrondie sans que,du fait du revêtement très glissant, la pénétration en souffre. Le rivet-clou selon l'invention atteint ainsi sous toutes les formes exposées les objectifs fixés au départ par l'invention : proposer un rivet dont le rivetage puisse être effectué de façon simple et économique en main d'oeuvre, à partir d'un seul et même côté des matériaux à assembler, sans qu'il soit nécessaire de pratiquer des trous à l'avance dans tous les matériaux qu'il s'agit d'assembler. Revendications 1. Rivet caractérisé en ce qu'il comporte deux parties, formant deux pièces séparées, ou une seule pièce - une partie formant rivet creux présentant une tête (1) et une tige cy lindrique (2) qui est raccordée à la tête dans le sens axial et dont l'extrémité située à l'opposé de l'extrémité portant la tête (2) com porte un espace cylindrique creux ménagé à l'intérieur de la tige cy lindrique (2) dans le sens axial de celle-ci, sur au moins une partie de la longueur de la tige cylindrique (2), - une partie formant clou comportant une tige cylindrique creuse se pro longeant de façon conique pour former une pointe (4). 2. Rivet selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'a l'extrémité située à l'opposé de la pointe (4), la partie formant clou, comportant une cavité intérieure cylindrique ouverte à cet endroit, a un diamètre intérieur dont la dimension est telle que la partie formant clou peut être enfilee de façon ajustée sur la tige cylindrique (2) de la partie formant rivet creux. 3. Rivet selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige cylindrique (2) comporte un épaulement cylindrique extérieur (3) faisant saillie vers l'extérieur à une certaine distance de l'extrémité de la tige cylindrique (2), située à l'opposé de la tête (1). 4. Rivet selon la revendication 3, caractérisé en ce que les dimensions respectives de la partie formant clou, de la partie formant rivet creux et que la position de l'épaulement sur la tige cylindrique sont telles que la partie formant clou étant enfilée sur la tige cylindrique (2) de la partie formant rivet creux jusqu'a l'épaulement l'extrémité creuse de la tige cylindrique (2) se trouve enfilée à l'intérieur de la cavité cylindrique de la partie formant clou de façon telle que l'extrémité de la tige cylindrique (2) soit située approximativement a la naissance de la partie conique prolongeant la partie cylindrique de la cavité intérieure de la partie formant clou. 5. Rivet selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dimensions respectives de la partie formant clou et de la partie formant rivet creux sont telles que, la partie formant clou étant enfilée sur la tige cylindrique (2) de la partie formant rivet creux, l'extrémité de la partie formant clou située à l'opposé de la pointe (4) soit en butée contre le côté inférieur de la tête (1) de la partie formant rivet creux et que l'extrémité de la tige cylindrique 2 soit située approximativement à la naissance de la partie conique prolongeant la partie cylindrique de la cavité intérieure de la partie formant clou. 6. Rivet selon la revendication 5, caractérisé en ce que le côté inférieur de la tête (1) de la partie formant rivet creux a une forme tronconique, dont l'effilement est orienté vers la tige cylindrique (2) les dimensions respectives de cette tête (1) de forme tronconique et de l'extrémité de la partie formant clou située à l'opposé de la pointe (4), étant telles que la partie formant clou enfilée sur la tige cylindrique (2) de la partie formant rivet creux se trouve en butée contre la partie plane située à l'extrémité de la partie effilée de la tête (1) de forme tronconique. 7. Rivet selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie formant rivet creux et la partie formant clou forment une seule pièce. 8. Rivet selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pointe de la partie formant clou est constituée par un rétreint du prolongement de la tige cylindrique creuse de la partie formant rivet creux. 9. Rivet selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caractérisé en ce que lors de l'assemblage de la partie formant clou et de la partie formant rivet creux les cavités intérieures sont remplies d'un liquide approximativement incompressible, ou d'une matière approximativement incompressible, pâteuse ou plastique à température ambiante. 10. Rivet selon les revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la cavité intérieure du rivet en une seule pièce est remplie d'une matière pâteuse ou plastique à température ambiante. 11. Rivet selon l'une des revendications 1 à 6 comprise, et 9, caractérisé en ce qu'une bille est placée dans la partie intérieure creuse de la partie formant clou en portant sur celle-ci sur une ligne de contact circulaire la partie conique de celle-ci, ainsi que sur l'extrémité de la tige cylindrique (2) située à l'opposé de la tête (1), lorsque la partie formant rivet creux et la partie formant clou sont enfilées l'une dans l'autre, la partie formant clou étant en butée contre l'épau- lement (3), ou la tête (1) de la partie formant rivet creux. 12. Rivet selon l'une des revendications 1 a 13, caractérisé en ce que des zones de moindre épaisseurs sont prévues, favorisant une déformation de la partie conique de la partie formant clou dans des directions choisies. 13. Rivet selon la revendication 12, caractérisé en ce que la déformation de la partie conique de la partie formant clou s'effectue préférentiellement vers l'extérieur. 14. Rivet selon la revendication 12, caractérisé en ce que la déformation de la partie conique de la partie formant clou s'effectue préférentiellement vers 1' intérieur. 15. Procédé de mise en oeuvre d'un rivet selon les revendications 1 à 6 comprises et à des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit rivet est enfoncé successivement, dans toutes les épaisseurs, ou pièces, de matériaux ou pièces qu'il s'agit de riveter ensemble puis que la pointe de la partie formant clou du rivet étant écrasée par battage ou par compression, l'extrémité portant sur un support plat uni formant enclume, et l'extrémité de la partie de la tige cylindrique (2) se déformant également en s'évasant et en venant se plaquer contre la partie intérieure de la partie formant clou elle-même déformée par l'écrasement de la partie formant clou, la longueur du rivet diminuant au cours de cette opération de formation d'une deuxième tête de façon telle que les matériaux et/ou pièces qu'il s'agit d'assembler se trouvent finalement solidement assemblés par pincement et blocage entre les deux têtes. 16. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'au moins certains matériaux, ou pièces, qu'il s'agit d'assembler comportent des trous pratiqués à l'avance, certains de ces trous pouvant être renforcés par des rondelles ou des chemises. 17. Procédé de mise en oeuvre selon la revendication 16 ou 17, d'un rivet selon l'une des revendication 1 à 6 comprise et 9, caractérisé en ce que, lors du battage ou de la compression, la bille pincée entre la partie conique de la partie formant clou et l'extrémité de la tige cylindrique (2) située à l'opposé de la tête provoque l'évasement uniforme de cette extrémité et la déformation uniforme de la partie formant clou. 18. Rivet selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que le rivet-clou est revêtu, au moins sur la partie conique de sa partie clou, d'une couche mince de carbone type diamant et/ou de graphite trigonal obtenue par dépôt chimique sous l'assistance d'un plasma. 19. Rivet selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que le rivet-clou est revêtu, au moins sur la partie conique de sa partie clou, de nitrure de titane en couche mince déposé sous plasma.