Brevet FR3042831A1 — publié le 20170428

Domaine technique L'invention concerne un rivet auto-perceur comprenant une collerette d'appui et une extrémité de perçage, avec entre la collerette et l'extrémité de perçage un corps 5 tubulaire creux expansible radialement s'étendant axialement, le corps tubulaire comprenant une première partie cylindrique adjacente à la collerette et une seconde partie cylindrique adjacente à l'extrémité de perçage, et une troisième partie expansible en forme de 10 fût entre les première et seconde parties cylindriques, le rivet comprend en outre une tige qui s'étend axialement dans le corps creux. Technique antérieure 15 Il est connu d'utiliser une cheville auto-foreuse à expansion pour assembler de manière simple deux éléments comme une pièce à un support. Les documents FR2927382 et FR2992698 décrivent des chevilles auto-foreuses avec une tête sous forme de 20 collerette, une extrémité de perçage et un corps de cheville entre la collerette et l'extrémité de perçage. Le corps de cheville comprend une partie taraudée apte à coopérer avec le filet d'une vis. Néanmoins, dans l'industrie automobile ces types de chevilles auto- 25 foreuses ne satisfont pas les constructeurs car elles présentent des résistances faibles au cisaillement et à l'arrachement, surtout en cas de choc. Le document de brevet FR2868818 décrit une cheville auto-foreuse avec un corps de cheville qui comporte un 30 fourreau interne de réception d'un outil d'entraînement en rotation du corps de cheville puis en traction par translation axiale du corps de cheville pour déformer 3042831 2 radialement le corps de cheville. Néanmoins, après retrait de l'outil, un orifice de passage de l'outil est laissé vacant, ne permettant pas de renforcer de façon optimum la structure de la cheville auto-foreuse pour améliorer la résistance mécanique. Le document US4293258 et US3935786 décrivent des rivets auto-perceurs avec un corps creux dans lequel s'étend axialement une tige d'entrainement du rivet en rotation. Néanmoins, après perçage, ces rivets présentent encore des faiblesses au niveau de leur résistance mécanique. De plus, lorsqu'ils sont utilisés pour percer des éléments composites, ces chevilles ou rivets ne permettent pas de faire des trous « propres » car ils induisent souvent un arrachement de fibres et du délaminage lors du perçage, en plus d'un dégagement de poussière non maitrisé. Enfin, les constructeurs cherchent à accélérer la cadence pour l'assemblage de deux plaques, et plus 20 particulièrement lorsque la fixation est faite avec un accès à un seul coté des plaques à assembler. Exposé de l'invention Le but de l'invention est de proposer un rivet 25 présentant une meilleure résistance à l'arrachement et au cisaillement tout en étant compatible aux contraintes de l'industrie automobile. Plus particulièrement, l'invention a pour objet un rivet auto-perceur comprenant une collerette d'appui et 30 une extrémité de perçage, avec entre la collerette et l'extrémité de perçage un corps tubulaire creux expansible radialement qui s'étend axialement, le corps 3042831 3 tubulaire comprenant une première partie cylindrique adjacente à la collerette et une seconde partie cylindrique adjacente à l'extrémité de perçage, et une troisième partie expansible en forme de fût entre les 5 première et seconde parties cylindriques, le rivet comprend en outre une tige qui s'étend axialement dans le corps creux, caractérisé en ce que la tige coopère avec le corps creux pour l'entrainer en rotation axiale et pour le déformer radialement au niveau de la troisième 10 partie expansible sous l'effet d'une traction axiale, et en ce que la tige comporte une zone sécable disposée en affleurement avec la collerette lorsque la troisième partie du corps est complètement expansée radialement. Le rivet auto-perceur selon l'invention peut encore 15 présenter les particularités suivantes : - la tige comprend à une extrémité une première partie qui s'étend dans la première partie du corps creux et qui se projette au-delà de la collerette à l'extérieur du corps ; - la tige comprend à l'autre extrémité une seconde partie agencée pour se loger en partie dans la seconde partie du corps de sorte à être bloquée axialement dans le corps ; - la tige comprend une troisième partie de tige entre les première et seconde parties de tige avec la zone sécable, la troisième partie de tige est agencée de sorte qu'une portion de la troisième partie de tige s'insère dans la première partie du corps quand la troisième partie du corps est complètement expansée radialement ; - la première partie du corps tubulaire a une surface intérieure pourvue de griffes pour bloquer en translation axiale la tige ; 3042831 4 - la tige est fixée à la seconde partie du corps tubulaire par un système languette / encoche ; - la tige est fixée à la seconde partie du corps tubulaire par soudage ; 5 - la troisième partie expansible du corps tubulaire comprend des fentes, des bandelettes intercalées entre les fentes et une zone annulaire d'affaiblissement dans un plan transversal médian ; les bandelettes ont une surface extérieure 10 abrasive ; - l'extrémité de perçage se présente sous la forme d'une scie cloche ; -le rivet est en tôle roulée et soudée ; - le rivet est en tôle emboutie. 15 Avec le rivet auto-perceur selon l'invention, il est possible d'assembler rapidement et facilement deux plaques entre elles, ou une pièce à un support. Les plaques peuvent être aussi des tapis de sol automobile. Avec cet agencement selon l'invention, on peut 20 obtenir une fixation présentant une haute résistance à l'arrachement et au cisaillement supérieure à 750daN. En effet, après perçage des éléments à assembler par la mise en rotation du rivet à travers un outil de vissage coopérant avec la tige insérée dans le corps 25 creux et en saillie par rapport au corps de rivet, la collerette vient en appui contre l'élément supérieur à assembler. Une traction axiale sur l'outil entraine alors l'expansion radiale du corps de rivet pour ancrer le rivet aux plaques. Quand le corps de rivet est 30 complètement expansé radialement, la troisième partie de tige se retrouve bloquée en partie dans la première partie du corps adjacente à la collerette, réalisant 3042831 5 alors un renfort remplissant entièrement le corps de rivet au niveau de la première partie du corps pour solidifier la structure du rivet expansé. De plus, après assemblage des plaques, la traction axiale exercée sur la 5 tige entraîne la rupture de la tige pour une valeur de traction appropriée au niveau de la zone sécable de sorte que la tige cassée ne dépasse pas la collerette. L'assemblage de deux plaques, comprenant les étapes de perçage et d'ancrage du rivet de part et d'autre des 10 deux plaques, peut être rapide et simplifié car il peut être réalisé en une seule opération avec un outil de vissage/traction adapté. Le corps de rivet expansé avec une portion de tige restante dans le corps permet d'assurer l'étanchéité d'un 15 coté à l'autre des plaques assemblées. De plus, l'agencement de l'extrémité de perçage et du corps tubulaire creux avec la zone abrasive permet de réaliser des trous « propres » et de contenir le dégagement de poussière et les débris de perçage dans 20 l'extrémité de perçage. Présentation sommaire des dessins La présente invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui 25 suit et des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective du rivet auto-perceur selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus du rivet auto-perceur selon l'invention ; 30 - la figure 3 est une vue de profil du rivet auto- perceur selon l'invention ; - la figure 4 est une vue en coupe axiale du rivet 3042831 6 auto-perceur de la figure 3 selon l'invention ; - la figure 5 est une vue en coupe axiale du rivet auto-perceur expansé radialement selon l'invention. 5 Description d'un mode de réalisation Les figures 1 à 5 illustrent un rivet 1 selon l'invention, pour assembler deux plaques (P et P' représentées sur la figure 5). A titre d'exemple non limitatif, les plaques peuvent être en fibre de verre. 10 Le rivet 1 comprend une collerette 2, venant en appui par exemple sur l'une des plaques à assembler, et une extrémité de perçage 3. La collerette 2 s'étend dans un plan perpendiculaire à un axe AA du rivet 1. La collerette 2 peut présenter 15 des crans (non représentés) venant mordre la surface d'appui pour bloquer sa rotation axiale. L'extrémité de perçage 3 est ici de type scie cloche circulaire avec une denture à deux étages. La scie cloche comporte un alésage interne avec les dents réparties 20 circonférentiellement autour de l'alésage pour diminuer la poussière et l'arrachement de fibre lors du perçage. Sans sortir du cadre de l'invention, l'extrémité de perçage pourrait être du type mèche de perceuse avec un revêtement diamanté (non représenté). 25 Entre la collerette 2 et l'extrémité de perçage 3, le rivet 1 présente un corps 4 tubulaire en forme de fût ou tonneau. Le corps 4 comprend un alésage divisible en trois parties s'étendant selon l'axe AA : une première partie 5 30 cylindrique adjacente à la collerette 2, une seconde partie 6 cylindrique adjacente à l'extrémité de perçage 3, et une troisième partie 7 intermédiaire entre les deux 3042831 7 parties 5, 6 cylindriques, qui est ici en forme de fût expansible radialement. La troisième partie 7 intermédiaire comporte des fentes 8 d'ancrage longitudinal s'étendant parallèlement 5 à l'axe AA entre deux oeillets 9, 10 percés aux deux extrémités de la troisième partie 7 intermédiaire expansible. Les fentes 8 dégagent entre elles des bandelettes inférieures 11 et supérieures 12 qui lors de l'expansion 10 radiale du corps 4, vont se replier sur les unes sur les autres, extérieurement au corps 4 pour assurer l'expansion de la troisième partie 7 intermédiaire. Pour encore faciliter cette expansion radiale, d'autres oeillets intermédiaires 13 sont percés sur la 15 zone médiane de la troisième partie 7 intermédiaire expansible, formant une zone annulaire d'affaiblissement dans un plan transversal médian. Les bandelettes inférieures 11 présentent ici une surface extérieure abrasive permettant d'améliorer la 20 qualité du perçage. Les bandelettes supérieures 12 peuvent aussi présenter une surface extérieure abrasive. La surface intérieure de la première partie 5 du corps 4 adjacente à la collerette 2 présente ici des griffes 17 inclinées vers l'intérieur de l'alésage du 25 corps 4. La figure 2 montre une vue de dessus du rivet 1. La collerette 2 présente des découpes autour d'un orifice d'entrée de l'alésage du corps 4. Selon l'invention, une tige 14, ici globalement 30 cylindrique, dont la structure est visible sur la figure 4, s'insère dans l'alésage du corps 4 de rivet. Elle comprend trois parties s'étendant selon l'axe AA : une 3042831 8 première partie 18 à une extrémité de la tige 14 destinée à s'insérer dans la première partie 5 du corps 4 et dont la longueur est adaptée de sorte qu'elle se projette aussi au-delà de la collerette 2 à l'extérieur du corps 4 5 de rivet ; une seconde partie 19 à l'autre extrémité de la tige 14 destinée à se loger en partie dans la seconde partie 6 du corps 2 de rivet ; et une troisième partie 20, entre les première et seconde parties 18, 19 de tige 14 qui vient se loger dans la troisième partie 7 du corps 10 4 de rivet. La partie en saillie de la première partie 18 de la tige 14 par rapport au corps 4 de rivet va servir à entrainer le rivet 1 en rotation dans le sens classique de vissage, par action d'un outil avec cette partie 15 s'étendant à l'extérieur du corps 4, mais aussi en traction axiale. La seconde partie 19 de la tige 14 sert à solidariser en rotation axiale la tige 14 à la seconde partie 6 du corps 4 de rivet, ici illustré par un système de fixation 20 du type languette 15/encoche 16. La solidarisation pourrait aussi se faire par soudure ou sertissage de la tige 14 au corps 4. La troisième partie 20 de tige 14 présente ici une zone de rétrécissement radial correspondant à une zone 25 sécable 21. Ainsi, selon l'invention, la tige 14 comble entièrement l'alésage du corps 4 de rivet à partir de la seconde partie 6 du corps 4 en direction de la collerette 2. La tige 14 permet ainsi d'assurer une étanchéité d'un 30 coté à l'autre des éléments à assembler. La mise en place du rivet 1, ici dans les deux plaques P, P' pour les assembler entre elles, s'opère en 3042831 9 entrainant le rivet 1 en rotation dans le sens classique de vissage, par action de l'outil de vissage/traction sur la première partie 18 de la tige 14 en saillie du corps 4, pour réaliser un trou dans les deux plaques P et P' de 5 la figure 5. Quand la collerette 2 vient en appui contre la plaque P supérieure à assembler, on opère avec l'outil une traction en translation axiale sur la tige 14 de sorte que la seconde partie 6 du corps 4 se rapproche de la 10 collerette 2 ce qui provoque la déformation radiale de la troisième partie 7 expansible du corps 4 de rivet, les bandelettes inférieures 11 et supérieures 12 s'écartant obliquement de l'axe AA du rivet 1 en ouvrant les fentes d'ancrages 8, jusqu'à ce que les bandelettes 11 et 12 15 forment un bourrelet sous les plaques P, P' assemblées. La troisième partie 7 étant complètement expansée, comme illustré sur la figure 5, une portion de la troisième partie 20 de tige 14 se trouve alors insérée dans la première partie 5 du corps 4 où elle se trouve 20 bloquée axialement par les griffes 17 agencées sur la face interne de la première partie 5 du corps 4. Les griffes 17 inclinées s'enfoncent par arc-boutement dans la matière de la tige 14 en cas de retrait de la tige 14 de la première partie 5 du corps 4. 25 La zone sécable 21 sur la troisième partie 20 de tige 14 est agencée de sorte qu'après assemblage des éléments, la rupture de la tige 14 par traction exercée sur la tige 14 ne laisse pas la portion de la troisième partie 20 de tige 14 restante dans le corps 4 de rivet s'étendre au 30 delà du corps 4 de rivet, et que la tige 14 cassée vienne en affleurement avec la collerette 2. 3042831 10 Selon l'invention, les bandelettes inférieures 11 abrasives de forme conique permettent un ponçage de l'intérieur du trou pour éliminer des fibres dépassantes et/ou des zones localement délaminées. 5 Selon l'invention, le rivet 1 avec la tige 14 peuvent être en tôle roulée et soudée, ou en tôle emboutie. Le rivet 1 peut aussi être réalisé complètement par moulage de matière plastique ou par injection de matière plastique pour être fabriqué à faible coût et servir à 10 assembler deux tapis de sol automobile, ou un tapis de sol à une plaque par exemple. Sans être limitatif, le rivet 1 pourrait aussi servir à fixer des passages de câbles, servir à positionner des systèmes de fixation lourde ou légère, ou encore pour la 15 fixation interne pour les voitures avec caisse métallique ou composite. Il pourrait aussi être fabriqué par addition de matière dans une imprimante 3D si par exemple il s'agissait d'une fabrication en petites séries. 20 REVENDICATIONS1. Rivet (1) auto-perceur comprenant une collerette (2) d'appui et une extrémité de perçage (3), avec entre ladite collerette (2) et ladite extrémité de perçage (3) un corps (4) tubulaire creux expansible radialement s'étendant axialement, ledit corps (4) tubulaire comprenant une première partie (5) cylindrique adjacente à ladite collerette (2) et une seconde partie (6) cylindrique adjacente à ladite extrémité de perçage (3), et une troisième partie (7) expansible en forme de fût entre lesdites première et seconde parties (5, 6) cylindriques, ledit rivet (1) comprend en outre une tige (14) qui s'étend axialement dans ledit corps (4) creux, caractérisé en ce que ladite tige (14) coopère avec ledit corps creux pour l'entrainer en rotation axiale et pour le déformer radialement au niveau de ladite troisième partie (7) expansible sous l'effet d'une traction axiale, et en ce que ladite tige (14) comporte une zone sécable (21) disposée en affleurement avec ladite collerette (2) lorsque ladite troisième partie (7) dudit corps (4) est complètement expansée radialement. 2. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite tige (14) comprend à une extrémité une première partie (18) qui s'étend dans ladite première partie (5) du corps (4) creux et qui se projette au-delà de ladite collerette (2) à l'extérieur dudit corps (4). 3042831 12 3. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite tige (14) comprend à l'autre extrémité une seconde partie (19) agencée pour se loger en partie dans ladite seconde partie (6) dudit corps (4) 5 de sorte à être bloquée axialement dans ledit corps (4). 4. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite tige (14) comprend une troisième partie (20) de tige (14) entre lesdites 10 première et seconde parties (18, 19) de tige avec ladite zone sécable (21) et ladite troisième partie (20) de tige (14) est agencée de sorte qu'une portion de ladite troisième partie (20) de tige (14) s'insère dans ladite première partie (5) dudit corps (4) quand ladite 15 troisième partie (7) dudit corps (4) est complètement expansée radialement. 5. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite première partie 20 (5) dudit corps (4) tubulaire a une surface intérieure pourvue de griffes (17) pour bloquer en translation axiale ladite tige (14). 6. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des 25 revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite tige (14) est fixée à ladite seconde partie (6) dudit corps (4) tubulaire par un système languette (15) / encoche (16). 30 7. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite tige 3042831 13 (14) est fixée à ladite seconde partie (6) dudit corps (4) tubulaire par soudage. 8. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des 5 revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite troisième partie (7) expansible dudit corps (4) tubulaire comprend des fentes (8), des bandelettes (11, 12) intercalées entre lesdites fentes (8) et une zone annulaire d'affaiblissement dans un plan transversal 10 médian. 9. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites bandelettes (11, 12) ont une surface extérieure abrasive. 10. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite extrémité de perçage (3) dudit corps (4) se présente sous la forme d'une scie cloche. 11. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est en tôle roulée et soudée. 25 12. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est en tôle emboutie. 15 20