Brevet FR2890133A1 — publié le 20070302

RIVET AVEUGLE ET SON PROCEDE D'ENLÈVEMENT DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine des fixations de type rivets aveugles et notamment aux 5 adaptations permettant de réaliser dans les meilleures conditions les différentes opérations constituant l'épinglage de deux tôles entre elles. DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR L'opération de fixation temporaire dite opération d'épinglage est une phase d'assemblage qui présente une pluralité de fonctions: - le positionnement des éléments à assembler, - le fluage du mastic d'étanchéité si un mastic est utilisé, - l'accostage des tôles, - leur maintien en position. Les demandeurs ont constaté qu'une fois l'accostage et l'opération de serrage réalisées, les rivets aveugles de l'art antérieur ont dans le cadre d'une application d'épinglage, pour inconvénient majeur de ne proposer que peu de tension installée dans le serrage qu'ils réalisent ce qui peut se révéler être particulièrement désavantageux pour l'opération de fixation permanente qui suit classiquement l'opération de fixation temporaire. Un autre inconvénient concernant également la transition entre l'opération de fixation temporaire et l'opération de fixation permanente concerne l'enlèvement ou dépose du moyen de fixation temporaire. En effet, l'opération d'enlèvement doit pouvoir être réalisée dans les meilleures conditions de durée et de simplicité possibles. Or, les demandeurs ont constaté que de telles opérations nécessitent des outils spécifiques notamment pour l'usinage du rivet installé à des fins de destruction, un tel usinage étant susceptible d'endommager les éléments à assembler. Un autre inconvénient des moyens de fixation de l'art 15 - 2 antérieur utilisés pour l'épinglage est le manque d'adaptabilité quant à l'épaisseur des éléments qu'ils doivent assembler. En effet, les capacités des moyens de fixation de l'art antérieur ne permettent pas avec un seul modèle dimensionnel d'assurer l'épinglage de l'ensemble des épaisseurs possibles des assemblages à réaliser, ce qui nécessite la présence de plusieurs modèles dimensionnels de rivets. DESCRIPTION DE L'INVENTION Ce que constatant les demandeurs ont mené des recherches visant à proposer un rivet aveugle susceptible d'être utilisé dans le cadre d'un procédé d'épinglage et améliorant la tension de serrage qu'il crée entre les deux tôles dont il assure la fixation. Ces recherches ont été menées avec pour objectifs la conception et la fabrication d'un rivet adapté aux différentes épaisseurs que peuvent prendre les assemblages d'éléments accostés et épinglés. De plus, l'opération d'enlèvement a été prise en 20 compte dans la conception de ce rivet. Ce rivet aveugle est du type de celui prévu pour l'épinglage d'au moins deux éléments entre eux et mis en place par un outil de pose, - le rivet étant constitué d'une douille creuse déformable 25 et d'un mandrin sécable se positionnant à l'intérieur de ladite douille, - l'ensemble venant se positionner et traverser deux orifices rendus sensiblement coaxiaux et ménagés dans les éléments à assembler, - la douille comprenant deux extrémités, une première extrémité comportant une tête préformée pour définir une première surface d'appui sur la surface extérieure d'un premier élément, et une deuxième extrémité qui, sous l'action d'une déformation par traction sur le mandrin vient former un bulbe définissant une deuxième surface d'appui sur la surface extérieure dudit deuxième élément, - 3 - - ledit mandrin comprenant deux extrémités, une première extrémité comprenant une tête qui, une fois le mandrin positionné à l'intérieur de la douille, vient en appui avec la deuxième extrémité de cette dernière de sorte que sous l'action d'un effort de traction sur le mandrin, la tête déforme la deuxième extrémité de la douille, et une deuxième extrémité à laquelle vient s'associer un moyen de traction imprimant un effort de traction au mandrin tout en maintenant la première extrémité de la douille en contact avec un des éléments, - la prolongation de l'effort ayant pour effet le rapprochement des deux surfaces d'appui et en conséquence le rapprochement des deux éléments à assembler et le sertissage de la première extrémité de la douille sur la deuxième extrémité du mandrin. Le rivet de l'invention est remarquable en ce qu'il comporte une douille qui, composée d'une seule et même pièce, est préformée d'une seule partie amincie se situant entre les deux surfaces d'appui, cette partie amincie ayant pour fonction de ne pas contrecarrer les efforts de traction et faciliter la déformation de la douille. Cette caractéristique est remarquable en ce que la partie de la douille présente entre les deux surfaces d'appui, ne contrecarre pas les efforts de traction. Cette partie amincie est prévue pour faciliter la déformation de la douille et autoriser ainsi la mise en place d'une tension installée ou effort de serrage maintenu. Ainsi, l'effort de serrage n'est pas perdu dans la déformation de la partie amincie qui se déforme sous l'action d'un effort moindre. La tension installée est donc créée entre la partie de douille sertie dans les cannelures du mandrin et en appui sur un premier élément et le bulbe créé par la deuxième extrémité de la douille déformée par la tête de mandrin et en appui sur la deuxième tôle. Cette nouvelle douille permet en conséquence un gain d'effort dans l'installation du rivet. - 4 Cette caractéristique est nouvelle en ce que les constructeurs de rivets n'ont pas cherché à mettre en place une tension dans l'assemblage pour une fixation temporaire tel l'épinglage. Cette partie amincie n'a pas pour finalité de créer une zone de rupture ce qui obligerait à gérer deux pièces pour la douille mais d'éviter que l'épaisseur de la douille ne s'oppose à l'effort de serrage tout en gardant la douille en une seule et même pièce. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la longueur de la partie amincie est inférieure à la plus petite distance séparant les surfaces extérieures des éléments à fixer/accoster, ce qui garantit que la partie amincie se trouve toujours comprise entre les deux surfaces extérieures servant de surfaces d'appui au rivet. En définissant une longueur limitée pour la zone amincie de la douille, les effets de cette dernière sont facilités quelle que soit l'épaisseur de l'assemblage formé par les deux éléments. De plus, ces effets sont garantis en aménageant la partie amincie au plus prés de la première surface d'appui définie par la douille. Cette disposition assure une grande liberté quant à la longueur de la douille susceptible d'être déformée ce qui augmente les possibilités d'épaisseur à assembler. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la partie amincie est séparée de la surface d'appui définie par la première extrémité de la douille d'une portion présentant une épaisseur plus importante. Une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention est que l'enlèvement du rivet de l'invention est réalisé par reprise de l'effort de traction qui va assurer une rupture de la douille au niveau de son bulbe pour permettre l'évacuation, par les orifices de fixation, du mandrin et d'une première partie - 5 de la douille et la chute de la partie de bulbe restée en extérieur. Cette caractéristique a pour avantage de permettre sa mise en oeuvre par l'outil de pose lui-même. Elle permet également d'envisager un procédé de désinstallation de rivet, autre objet de l'invention, où le rivet est désinstallé par traction sur la mandrin à des fins de rupture du bulbe entre la tête du mandrin et le rebord de l'orifice ménagé sur la surface d'appui du bulbe. Ainsi, l'enlèvement ou dépose du rivet d'épinglage ne nécessite pas d'outillage particulier et n'est pas susceptible d'endommager les éléments à assembler. Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un rivet et d'un procédé d'enlèvement conformes à l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est un dessin schématique d'une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un rivet conforme à l'invention, Les figures 2a, 2b et 2c sont des dessins schématiques en coupe illustrant la déformation de la douille du rivet illustré en figure 1, La figure 3 est un dessin schématique d'une vue en coupe illustrant la rupture de la douille lors de l'enlèvement du rivet. DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Tel qu'illustré sur le dessin de la figure 1, le rivet aveugle référencé R dans son ensemble est du type de celui prévu pour l'accostage et l'épinglage d'au moins deux éléments 100 et 200 entre eux. Ce rivet R est un ensemble constitué d'une douille déformable 300 et d'un mandrin sécable 400. Comme illustré, cet ensemble vient se - 6 - positionner et traverser deux orifices 110 et 210 rendus sensiblement coaxiaux et ménagés dans les éléments 100 et 200 à assembler. La douille 300 comporte deux extrémités 310 et 320: - Une première extrémité 310 comportant une tête préformée pour définir une première surface d'appui 311 sur la surface extérieure 120 d'un premier élément 100, et - Une deuxième extrémité 320 qui, sous l'action d'une déformation par traction symbolisée par le flèche F sur le mandrin 400 vient définir une deuxième surface d'appui 321 (illustrée en figure 2c) ou bulbe sur la surface extérieure 220 dudit deuxième élément 200. Comme classiquement dans le cadre d'un rivet d'épinglage, la prolongation de l'effort sur le mandrin 400 a pour effet le rapprochement des deux surfaces d'appui 311 et 321 et en conséquence le rapprochement des deux éléments 100 et 200 à assembler. Conformément à l'invention, le rivet R comporte une douille 300 qui, composée d'une seule et même pièce, est préformée d'une seule partie amincie 330 se situant entre les deux surfaces d'appui et dont la longueur 1 est inférieure à la plus petite distance L séparant les surfaces extérieures 120 et 220 des éléments 100 et 200 à fixer/accoster. Comme illustrée, cette partie amincie 330 est constituée par un changement de section sur une longueur 1 de la partie cylindrique de la douille 300. Conformément à l'invention et comme illustrée, la partie amincie 330 est constituée par une portion de douille 300 présentant un diamètre extérieur inférieur au diamètre extérieur du reste de la douille 300. Cet amincissement peut toutefois prendre d'autres formes. Ainsi par exemple, la partie amincie 330 est constituée par une portion de douille 300 présentant un diamètre intérieur supérieur au diamètre intérieur du reste de la douille, la perte de matière étant alors 15 20 25 - 7 réalisée à partir de la surface intérieure. L'amincissement quel qu'il soit a pour fonction d'autoriser la déformation du corps de la douille 300 compris entre les deux surfaces d'appui 311 et 321 qu'elle forme lors de l'installation du rivet R, pour éviter que le corps de douille 300 ne supporte la plus grande partie de l'effort de traction d'une part et que le serrage mis en place en soit amoindri d'autre part. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la douille 300 est en alliage d'aluminium de la série 2000 ou 7000 présentant une résistance de 30 à 45 Ksi. Les demandeurs ont établi que l'épaisseur de la partie amincie de la douille correspond à environ 0,5 fois l'épaisseur de la douille. Les caractéristiques dimensionnelles d'un mode de réalisation de la douille sont les suivantes: - épaisseur de douille 0,7 millimètre épaisseur de la partie amincie 0,37 millimètre Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le mandrin 400 est en alliage austénitique à haute résistance obtenue par écrouissage présentant une résistance à la traction de 1500 à 2000 Mpa. L'association des deux matériaux utilisés respectivement pour la douille et pour le mandrin participe à la mise en place d'une tension installée. Afin de limiter le retour élastique de l'acier inoxydable austénitique, un traitement thermique de stabilisation (vieillissement structural) est réalisé sur le mandrin. De plus, les modes de réalisation envisagés apportent une qualité de finition telle qu'elle permet une gestion séparée jusqu'à l'assemblage des mandrins et des douilles sans opération de pré-assemblage préalable de ces deux éléments. Les figures 2a, 2b, 2c montrent, en vue en coupe, la déformation progressive de la douille 300 lors de l'installation du rivet. Dans ces figures, il apparaît clairement que sous l'action d'un effort de traction symbolisé par la flèche F (cf figure 2a). La douille 300 se déforme au niveau de sa deuxième extrémité 320 pour former un bulbe qui va venir en appui sur le deuxième élément 200 (cf. figure 2b). La continuation de l'effort de traction a pour conséquence la déformation vers l'extérieur de la douille 300 de la portion amincie 330 (cf. figure 2c). Comme illustrée sur le dessin de la figure 1, la forme de la tête constituant la première extrémité 310 du rivet R a fait l'objet d'une étude afin d'optimiser les opérations de déformation et éviter le contact de l'outil de pose avec la surface extérieure 120 du premier élément 100. Ainsi, la tête 310 de la douille 300 présente la forme générale d'un cylindre creux traversé par le mandrin 400 présentant un premier renflement radial 312 au niveau de son extrémité supérieure à des fins de meilleure coopération avec l'outil de pose 500 ainsi qu'un autre renflement radial formant une collerette 313 au niveau de la surface 311 définissant l'appui avec l'élément à assembler à des fins d'une part de création d'une plus grande surface d'appui 311 pour la tête sur l'élément 100 et d'autre part de création d'un obstacle évitant tout contact entre l'outil de pose 500 et la surface dudit élément à assembler 100. La forme de l'extrémité 500 de l'outil de pose a été modifiée pour mieux coopérer avec cette tête de rivet. Ainsi, comme illustrée, la tête de l'outil de pose 500 adopte une ouverture 510 adoptant la forme intérieure d'un tore. Un autre objet de l'invention est constitué par le procédé d'enlèvement du rivet R illustré par la figure 3. Ce procédé rendu possible par la géométrie et le type de - 9 - matériau utilisé pour les éléments constitutifs du rivet R, est remarquable en ce qu'il consiste à reprendre l'effort de traction F' qui va assurer une rupture de la douille 300 au niveau de son bulbe pour permettre l'évacuation, par les orifices de fixation 110 et 210, du mandrin 400 et d'une première partie de la douille 300' et la chute de la partie de bulbe restée en extérieur 300". Comme illustrée, bien que l'outil de pose soit équivalent, son extrémité est élargie pour venir en appui sur l'élément à assembler et ne pas gêner l'extraction du rivet R. On comprend que le rivet et le procédé, qui viennent d'être ci-dessus décrits et représentés, l'ont été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 25 30 - 10 - REVENDICATIONS 1. Rivet aveugle (R) du type de celui prévu pour l'accostage et l'épinglage d'au moins deux éléments (100 et 200) entre eux et mis en place par un outil de pose, le rivet (R) étant un ensemble constitué d'une douille creuse déformable (300) et d'un mandrin sécable (400) se positionnant à l'intérieur de ladite douille, l'ensemble venant se positionner et traverser deux orifices (110 et 210) rendus sensiblement coaxiaux et ménagés dans les éléments (100 et 200) à assembler, la douille (300) comportant un corps à deux extrémités, une première extrémité (310) comportant une tête préformée pour définir une première surface d'appui (311) sur la surface extérieure (120) d'un premier élément (100), et une deuxième extrémité (320) qui, sous l'action d'une déformation par traction (flèche F) sur le mandrin (400) vient former un bulbe définissant une deuxième surface d'appui (321) sur la surface extérieure (220) dudit deuxième élément (200), la prolongation de l'effort (flèche F) ayant pour effet le rapprochement des deux surfaces d'appuis (311 et 321) et en conséquence le rapprochement des deux éléments (100 et 200) à assembler, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il comporte une douille (300) qui, composée d'une seule et même pièce, est préformée d'une seule partie amincie (330) se situant entre les deux surfaces d'appui (311 et 321). 2. Rivet (R) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE la partie amincie (330) est constituée par une portion de douille (300) présentant un diamètre extérieur inférieur au diamètre extérieur du reste de la douille (300). 3. Rivet (R) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE la partie amincie (330) est constituée par une portion de douille (300) présentant un diamètre intérieur supérieur au diamètre intérieur du reste de la douille (300). - 11 - 4. Rivet (R) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE la longueur (1) de la partie amincie (330) est inférieure à la plus petite distance (L) séparant les surfaces extérieures (120 et 220) des éléments (100 et 200) à fixer/accoster. 5. Rivet (R) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE la partie amincie (330) est séparée de la surface d'appui (311) définie par la tête de la douille (300) d'une portion présentant une épaisseur plus importante. 6. Rivet (R) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE la tête de la douille (300) présente la forme générale d'un cylindre creux traversé par le mandrin (400) présentant un renflement radial au niveau de son extrémité supérieure ainsi qu'au niveau de la surface définissant l'appui (311) avec l'élément (100) à assembler. 7. Procédé d'enlèvement d'un rivet (R) selon la revendication 1, CARACTÉRISE EN CE QU'il consiste à reprendre l'effort de traction (flèche F') qui va assurer une rupture de la douille (300) au niveau de son bulbe pour permettre l'évacuation, par les orifices de fixation (110 et 210), du mandrin (400) et d'une première partie de la douille (300') et la chute de la partie de bulbe (300") restée en extérieur.