EP3368778A1 - Rivet auto-perceur à haute résistance mécanique avec élément de perçage ejectable - Google Patents

Rivet auto-perceur à haute résistance mécanique avec élément de perçage ejectable

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Publication number
EP3368778A1
EP3368778A1 EP16809931.5A EP16809931A EP3368778A1 EP 3368778 A1 EP3368778 A1 EP 3368778A1 EP 16809931 A EP16809931 A EP 16809931A EP 3368778 A1 EP3368778 A1 EP 3368778A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piercing
rivet
self
rod
piercing element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16809931.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Mathieu Cochard
Jonathan FENOLL
Yves-Marie DEPAIL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
A Raymond SARL
Original Assignee
A Raymond SARL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by A Raymond SARL filed Critical A Raymond SARL
Publication of EP3368778A1 publication Critical patent/EP3368778A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
    • F16B19/04—Rivets; Spigots or the like fastened by riveting
    • F16B19/08—Hollow rivets; Multi-part rivets
    • F16B19/083—Self-drilling rivets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
    • F16B19/04—Rivets; Spigots or the like fastened by riveting
    • F16B19/08—Hollow rivets; Multi-part rivets
    • F16B19/086—Self-piercing rivets

Definitions

  • the invention relates to a self-piercing rivet, comprising a support flange and an expandable hollow tubular body, the body comprising at one end a first cylindrical portion adjacent to the flange and at the other end of the body a second cylindrical portion arranged for receiving a piercing member, and a third expandable portion between the first and second cylindrical portions.
  • the drilling end self ankles ⁇ drills increases the size of the ankle when the latter is attached to the elements to be fixed.
  • the self-drilling dowels currently used generally have an ankle body and ankle ends with orifices. These orifices do not make it possible to ensure a seal from one side to the other of the elements to be assembled connected by the self-drilling plugs of the prior art.
  • the object of the invention is to propose a self-piercing rivet less cumbersome, non-aggressive, limiting the release of residues during drilling while being compatible with the constraints of the automotive industry for assemble two elements.
  • the invention relates to a self-piercing rivet, comprising a support flange and an expandable hollow tubular body, the body comprising at one end a first cylindrical portion adjacent to the flange and at the other end of the body a second cylindrical portion arranged to receive a piercing member, and a third expandable portion between the first and second cylindrical portions, characterized in that the third portion of the body and the piercing member each comprise connecting means which are arranged to disengage the piercing element from the body during the expansion of the third part of the body.
  • the self-piercing rivet according to the invention can still have the following particularities:
  • the hollow tubular body may have a solid axial wall
  • the body may have a bottom on the side of the second cylindrical portion
  • the second cylindrical portion may be threaded internally
  • the third expandable portion may be arranged to deform radially when the second cylindrical portion threaded internally is driven by traction in axial translation to the flange;
  • the second cylindrical portion may be arranged to receive a cylindrical rod extending axially in the body
  • the stem may comprise at one end a first portion of stem which extends in the first part of the hollow body and which projects beyond the collar to the outside of the body;
  • the rod may comprise at the other end a second rod portion arranged to be housed in the second body part, the second rod portion has a shoulder for cooperating with a narrowing section of the second body part so as to be blocked axially in the body;
  • the third expansible portion of the body may be arranged to deform radially when the first portion of the rod is driven by traction in axial translation;
  • the shank may comprise a third shank portion between the first and second shank portions with a breakable area, the third portion of the shank is arranged such that a portion of the third shank portion is inserted into the first portion of the shank body when the third part of the body is completely expanded radially;
  • portion of the third rod portion may be limited by the breakable zone disposed flush with the flange when the third portion of the body is completely expanded radially;
  • the piercing member may be in the form of a hollow cylinder for engaging with a first end on the second cylindrical portion of the body;
  • the second body portion may have flats for locking a rotation of the piercing member relative to the body when the piercing member is fitted on the body;
  • the piercing element may have on a second end a drilling tool in the form of a hole saw;
  • the hollow cylinder of the piercing member may have ridges projecting inwardly of the hollow cylinder between the first end and the second end of the piercing element to block the engagement of the hollow cylinder on the second cylindrical portion of the body ;
  • the piercing element may have first means of connection to the body
  • the first means for connecting the piercing member to the body may be in the form of flexible tabs extending axially beyond the first end;
  • the flexible lugs of the piercing member may have an abrasive outer surface
  • the third expandable portion of the body may have second connecting means to the piercing element
  • the second connecting means of the third expansible part of the body with the piercing element may be in the form of notches arranged to receive the flexible lugs of the piercing element;
  • the rivet may be of rolled and welded sheet
  • the rivet may be of stamped sheet metal.
  • the self-piercing rivet With the self-piercing rivet according to the invention, it is possible to quickly and easily assemble two plates together, or a part to a support.
  • the plates can also be automotive floor mats. With this arrangement according to the invention, it is possible to obtain a fastener having a reduced bulk and a less aggressive rivet structure for an operator.
  • the collar bears against the upper element to be assembled, and then a traction in axial translation on the tool causes the radial expansion of the body then performing an automatic simultaneous ejection of the body piercing element pushed by the deformation of the third part of the rivet body.
  • the ejection of the piercing element allows an operator to continue working without risk of injury to the piercing tool and decreases the space occupied by the rivet.
  • the assembly of two elements including the steps of drilling and anchoring the self-piercing rivet on both sides of the two plates, can be quick and simplified because it can be achieved in a single operation with a screwing tool / adapted traction.
  • the arrangement of the piercing element, with the abrasive zone and the hollow cylinder, respectively makes it possible to make "clean" holes and to contain in the piercing element the release of dust and drilling debris.
  • a "material slab” will be ejected from the rivet body at the same time as the piercing member.
  • the rivet body with the threaded portion having a bottom and a solid wall or with a rod portion ensures a seal from one side to the other of the elements to be assembled.
  • a portion of the third portion of the rod is partially blocked in the first portion of the body adjacent to the collar completely filling the first portion of the rivet body to strengthen the structure of the expanded rivet. Additional axial traction and calibrated on the rod causes the breaking of the rod at the breakable zone so that the broken rod does not protrude from the collar, it is flush with the flange.
  • the sheet metal rivet with the expanded body comprising a rod portion provides high mechanical resistance to tearing and shearing to meet the constraints of the automotive industry.
  • FIG. 1 is a perspective view of the self- piercing rivet according to a first embodiment of the invention
  • Figure 2 is an exploded view of the self-piercing rivet of Figure 1;
  • FIG. 3 is a side view of the self- piercing rivet according to the first embodiment of the invention.
  • Figure 4 is an axial sectional view of the self-piercing rivet of Figure 3;
  • FIG. 5 is an axial sectional view of the self-piercing rivet with the radially expanded body according to the first embodiment of the invention
  • FIG. 6 is a perspective view of the self- piercing rivet according to a second embodiment of the invention
  • Figure 7 is an exploded view of the self-piercing rivet of Figure 6;
  • Figure 8 is a side view of the rivet auto ⁇ piercer according to the second embodiment of the invention.
  • Figure 9 is an axial sectional view of the self-piercing rivet of Figure 8.
  • Figure 10 is an axial sectional view of the self-piercing rivet with the radially expanded body according to the second embodiment of the invention. Description of embodiments
  • Figures 1 to 5 illustrate a rivet 1 according to a first embodiment of the invention for assembling two elements, here two plates (P and P ', shown in Figure 5).
  • the plates may be fiberglass.
  • the rivet 1 comprises a tubular body 2 with at one end a flange 3 abutting for example on one of the plates to be assembled and at the other end of the body 2 a zone (described below) on which comes to coordinate by fitting a piercing element 4 visible in isolation in exploded FIG. 2.
  • the flange 3 extends in a plane perpendicular to an axis AA of the rivet 1.
  • the flange 3 may have notches (not shown) coming to bite the bearing surface to block its axial rotation.
  • the collar 3 can also have cutouts around an inlet port within the tubular body 2.
  • the tubular body 2 is hollow and is barrel-shaped or barrel-shaped with a solid axial wall.
  • the body 2 comprises three parts extending along the axis AA: a first cylindrical portion adjacent to the flange 3, a second cylindrical portion 6 corresponding to the zone of arrangement of the piercing element 4 by axial fitting, and a third portion 7 intermediate between the two parts 5, 6 cylindrical.
  • the height of the first cylindrical portion generally corresponds to the thickness of the plates P, P 'to be assembled.
  • the second cylindrical portion 6 may be threaded internally to cooperate with the thread of a screwdriver passing through the tubular body 2 through the orifice of the collar 3.
  • the internal threading comes from a threaded bush 8 threaded and fixed to the second part 6, below a radial sectional shrinkage forming a shoulder 20.
  • the sleeve 8 is fixed to the body 2 by welding or crimping.
  • the outer surface of the second cylindrical portion 6 may have flats 9 extending axially, here three flats 9 are present, to facilitate the fitting of the piercing element 4 on the second portion 6 of the body 2 rivet and block the rotation of the piercing element 4 relative to the rivet body 2.
  • the second cylindrical portion 6 of the rivet body 2 may have a bottom wall, as illustrated in FIG. 4.
  • the third intermediate portion 7 of the rivet body 2 is here in the form of a stamped barrel with an annular weakening zone 10 in a median transverse plane so that the third portion 7 of the body 2 is radially expandable.
  • the third expandable intermediate portion 7 of the rivet body 2 has first connecting means 11 with the piercing element 4.
  • three notches 11 projecting towards the inside of the body 2 are arranged in axial continuity with the flats 9 of the second part 6 of the rivet body 2.
  • the piercing element 4 is in the form of a hollow cylinder which can be moved by a first end 12 on the second cylindrical part 6 of the body 2.
  • the cylindrical inner face of the piercing element 4 has ridges 13, visible in Figure 4, which project inwardly of the cylinder for axially locking the second portion 6 of the rivet body 2 when the piercing element 4 is fitted on the second cylindrical portion 6 of the body 2.
  • the piercing element 4 has on a second end a piercing tool 14, here in the form of a circular hole saw with a two-stage toothing.
  • the hole saw has an internal bore with teeth distributed circumferentially around the bore to reduce dust and tearing of the fiber during drilling. During drilling, the material residues accumulate in the hollow cylinder of the piercing element 4.
  • the second end of the piercing tool 14 could be a drill bit type tip with a diamond coating (not shown).
  • the piercing element 4 has second connecting means 15 to the rivet body 2 and more particularly to the third intermediate portion 7 of the rivet body 2, here for example in the form of flexible lugs extending axially beyond the first end 12 of the piercing element 4.
  • the flexible tabs of the piercing element 4 here have an abrasive outer surface for improving the quality of the piercing and the inclined ends 16 towards the inside of the piercing element 4.
  • the piercing element 4 of the rivet 1 self-piercing must be mounted on the body 2 of rivet 1.
  • the flexible tabs 15 diverge in contact with the second part 6 and slide along the flats 9 of the second portion 6 of the body 2 rivet 1.
  • the second cylindrical portion 6 sinks axially into the hollow cylinder of the piercing element 4 until the inclined ends 16 of the flexible lugs 15 become lodged in the notches 11 of the third expansible part 7 of the rivet body 2.
  • the rivet body 2 is axially locked in the cylinder hollow of the piercing element 4 by the inner edges 13 protruding from the piercing element 4.
  • the first and second connecting means 11, 15 must be chosen so as to resist the rotation applied to the rivet 1 during drilling.
  • the flats 9 on the second part 6 of the body 2 also make it possible to block in rotation the piercing element 4 with respect to the body 2 of rivet 1 when the piercing element 4 is fitted to the body 2 of rivet 1 and thus transmit the rotation, exerted by a screwing tool on the body 2 of rivet 1, to the piercing element 4.
  • P 'to assemble them is effected by driving the rivet 1 in rotation in the conventional direction of screwing, by action of the tool with the sleeve 8, the tool passing through the collar 3, to make a hole in the two plates P, P 'and assemble them according to FIG.
  • the third portion 7 of the body 2 When the third portion 7 is fully expanded, as shown in Figure 5, the third portion 7 of the body 2 then forms a bead 17 under the plates P, P 'assembled.
  • the bead 17 provides better mechanical resistance to tearing and shearing.
  • the rivet 1 is then anchored on both sides of the two plates P, P '.
  • the abrasive outer surface of the flexible lugs of the piercing member 4 allows sanding of the interior of the hole to remove protruding fibers and / or locally delaminated areas.
  • FIGs 6 and 7 illustrate a rivet according to the second embodiment of the invention, to assemble two elements, here the two plates (P and P ', shown in Figure 10).
  • the rivet 1 comprises the tubular hollow tubular body 2 with the solid axial wall, the first, second and third cylindrical portions 5, 6, 7 extending along the axis AA, the collar 3 and the zone on which The drill element 4 is arranged in an isolated manner in FIG. 7 as shown.
  • the rivet comprises a rod 18, here generally cylindrical as seen in isolation in FIG.
  • the rod 18, to be inserted in the rivet body 2 comprises three parts extending along the axis AA: a first part 19 of the rod 18 intended to be inserted into the first part 5 of the rivet body 2 and which has a length so that it projects also beyond the flange 3 outside the rivet body 2; a second portion 21 of the rod 18 for housing in the second portion 6 of the rivet body 2 '; and a third portion 22 between the first and second portions 19, 21 of the rod 18 which is housed in the third portion 7 of the rivet body 2.
  • the projecting portion of the first portion 19 of the rod 18 relative to the rivet body 2 will be used to drive the rivet in rotation in the conventional direction of screwing, by action of the tool with this part extending to the outside of the body 2, but also in axial tension.
  • the second portion 21 of the rod 18 is here in the form of a nose with a shoulder 23 which cooperates with the narrowing of the section 20 of the second portion 6 of the body 2 forming the shoulder for axially locking the rod 18 in the body 2 of rivet the.
  • Second flats (not visible) of the body 2 present, counter-form in particular, on the inner surface of the second portion 6 of the rivet body 2 will block, by cooperation with the second portion 21 of rod 18, the rotation of the rod 18 relative to the rivet body 2.
  • the body 2 and the rod 18 are secured in axial rotation.
  • the third portion 22 of the rod 18 here has a narrowing zone corresponding to a breakable zone 24 under the effect of an appropriate axial traction.
  • the piercing element 4 engages the second cylindrical portion 6 of the rivet body 2 in the same manner as previously described.
  • the establishment of the rivet in the two plates P, P 'to assemble them operates by driving the rivet in rotation in the conventional direction of screwing, by action of the tool with the rod 18, to make a hole in the two plates P, P 'and assemble them according to FIG.
  • the second part 6 of the body 2 is brought up by pulling the tool on the rod 18, to the flange 3, which causes the radial deformation of the third expandable part 7 thus releasing by automatic ejection the piercing element 4 of the rivet body 2.
  • the mechanical resistance to tearing and shearing is reinforced by the presence of a portion of the third portion of 22 of the rod 18 at the first portion 5 of the rivet body 2.
  • the breakable zone 24 is arranged so that after assembly of the elements P, P ', the breakage of the rod 18 at the breakable zone 24 does not leave the portion of the rod 18 remaining in the body 2 of the rivet extend beyond the rivet body 2, and that the remaining stem portion 18 in the rivet body 2 'comes flush with the flange 3.
  • the rivet 1, the may be rolled sheet and welded, or stamped sheet.
  • the piercing element 4 can also be made of rolled sheet with dovetail clipping, welding or crimping, or stamped sheet metal.
  • the rivet 1 can also be made completely by plastic molding or injection of plastic material to be manufactured at low cost and used to assemble two automotive floor mats, or a floor mat to a plate for example.
  • the rivet 1 could also be used for fixing cable passages, used to position heavy or light fastening systems, or for the internal fixation for cars with metal or composite box.
  • Rivet 1 could also be manufactured by adding material to a 3D printer if, for example, it was a small series production.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Insertion Pins And Rivets (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)

Abstract

Un rivet (1) auto-perceur comprend une collerette (3) d'appui et un corps (2) tubulaire creux expansible, le corps (2) comprenant à une extrémité une première partie (5) cylindrique adjacente à la collerette (3) et à l'autre extrémité du corps (2) une seconde partie (6) cylindrique agencée pour recevoir un élément de perçage (4), et une troisième partie (7) expansible entre les première et seconde parties (5, 6) cylindriques. La troisième partie (7) du corps (2) et l'élément de perçage (4) comprennent chacun des moyens de liaison (11, 15) qui sont agencés de sorte à désolidariser l'élément de perçage (4) du corps (2) au cours de l'expansion de la troisième partie (7) du corps (2).

Description

RIVET AUTO-PERCEUR A HAUTE RESISTANCE MECANIQUE AVEC ELEMENT DE PERÇAGE EJECTABLE
Domaine technique
L'invention concerne un rivet auto-perceur, comprenant une collerette d'appui et un corps tubulaire creux expansible, le corps comprenant à une extrémité une première partie cylindrique adjacente à la collerette et à l'autre extrémité du corps une seconde partie cylindrique agencée pour recevoir un élément de perçage, et une troisième partie expansible entre les première et seconde parties cylindriques.
Technique antérieure
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 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¬ foreuses ne satisfont pas les constructeurs car après l'opération de perçage/assemblage, l'extrémité de perçage saillante peut blesser un opérateur manipulant les éléments fixés.
De plus, l'extrémité de perçage des chevilles auto¬ foreuses augmente l'encombrement de la cheville lorsque celle-ci est fixée aux éléments à fixer.
Les documents US 2015/0043995 et CA 2080065 décrivent des chevilles auto-foreuses, avec une extrémité de perçage qui peut être retirée manuellement par un opérateur après opération de perçage/assemblage. Le retrait manuel de l'extrémité de perçage peut être délicat lorsqu'elle n'est pas visible ou lorsque son accès n'est pas aisé une fois montée, ces chevilles auto¬ foreuses ne permettent donc pas d'améliorer la cadence pour assembler des éléments dans un véhicule automobile.
De plus, les chevilles auto-foreuses utilisées actuellement, présentent généralement un corps de cheville et des extrémités de cheville avec des orifices. Ces orifices ne permettent pas d'assurer une étanchéité d'un coté à l'autre des éléments à assembler liés par les chevilles auto-foreuses de l'art antérieur.
D'autre part, lorsqu'elles sont utilisées pour percer des éléments composites, les chevilles auto-foreuses ne permettent pas de faire des trous « propres » car elles induisent souvent un arrachement de fibres et du délaminage lors du perçage, en plus d'un dégagement de poussière non maîtrisé. Les constructeurs cherchent donc aussi à éviter le dépôt de poussière ou de débris de matière lors de l'assemblage de deux éléments.
Enfin, les constructeurs cherchent toujours à utiliser des chevilles auto-foreuses présentant de meilleures résistances mécaniques à l'arrachement et au cisaillement .
Exposé de l'invention
Le but de l'invention est de proposer un rivet auto- perceur moins encombrant, non « agressif », limitant le dégagement de résidus lors du perçage tout en étant compatible aux contraintes de l'industrie automobile pour assembler deux éléments.
Plus particulièrement, l'invention a pour objet un rivet auto-perceur, comprenant une collerette d'appui et un corps tubulaire creux expansible, le corps comprenant à une extrémité une première partie cylindrique adjacente à la collerette et à l'autre extrémité du corps une seconde partie cylindrique agencée pour recevoir un élément de perçage, et une troisième partie expansible entre les première et seconde parties cylindriques, caractérisé en ce que la troisième partie du corps et l'élément de perçage comprennent chacun des moyens de liaison qui sont agencés de sorte à désolidariser l'élément de perçage du corps au cours de l'expansion de la troisième partie du corps.
Le rivet auto-perceur selon l'invention peut encore présenter les particularités suivantes :
- le corps tubulaire creux peut présenter une paroi axiale pleine ;
le corps peut présenter un fond du coté de la seconde partie cylindrique ;
la seconde partie cylindrique peut être filetée intérieurement ;
- la troisième partie expansible peut être agencée pour se déformer radialement lorsque la seconde partie cylindrique filetée intérieurement est entraînée par traction en translation axiale vers la collerette ;
- la seconde partie cylindrique peut être agencée pour recevoir une tige cylindrique s 'étendant axialement dans le corps ;
- la tige peut comprendre à une extrémité une première partie de tige 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 peut comprendre à l'autre extrémité une seconde partie de tige agencée pour se loger dans la seconde partie du corps, la seconde partie de tige présente un épaulement pour coopérer avec un rétrécissement de section de la seconde partie du corps de sorte à être bloquée axialement dans le corps ;
la troisième partie expansible du corps peut être agencée pour se déformer radialement lorsque la première partie de la tige est entraînée par traction en translation axiale ;
la tige peut comprendre une troisième partie de tige entre les première et seconde parties de tige avec une zone sécable, la troisième partie de la 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 portion de la troisième partie de tige peut être limitée par la zone sécable disposée en affleurement avec la collerette lorsque la troisième partie du corps est complètement expansée radialement ;
l'élément de perçage peut se présenter sous la forme d'un cylindre creux destiné à s'emmancher par une première extrémité sur la seconde partie cylindrique du corps ;
la seconde partie du corps peut présenter des méplats pour bloquer une rotation de l'élément de perçage par rapport au corps lorsque l'élément de perçage est emmanché sur le corps ; - l'élément de perçage peut présenter sur une deuxième extrémité un outil de perçage sous forme d'une scie cloche ;
le cylindre creux de l'élément de perçage peut présenter des arêtes se projetant vers l'intérieur du cylindre creux entre la première extrémité et la deuxième extrémité de l'élément de perçage pour bloquer l'emmanchage du cylindre creux sur la seconde partie cylindrique du corps ;
l'élément de perçage peut présenter des premiers moyens de liaison au corps ;
les premiers moyens de liaison de l'élément de perçage au corps peuvent se présenter sous forme de pattes flexibles s 'étendant axialement au-delà de la première extrémité ;
les pattes flexibles de l'élément de perçage peuvent avoir une surface extérieure abrasive ;
- la troisième partie expansible du corps peut présenter des seconds moyens de liaison à l'élément de perçage ;
les seconds moyens de liaison de la troisième partie expansible du corps avec l'élément de perçage peuvent se présenter sous forme d'encoches agencées pour recevoir les pattes flexibles de l'élément de perçage ;
le rivet peut être en tôle roulée et soudée ;
le rivet peut être en tôle emboutie.
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 obtenir une fixation présentant un encombrement réduit et une structure de rivet moins agressive pour un opérateur.
En effet, après perçage des éléments à assembler par la mise en rotation du rivet à travers un outil de vissage coopérant avec la partie filetée ou avec la tige en saillie, la collerette vient en appui contre l'élément supérieur à assembler, puis une traction en translation axiale sur l'outil entraine l'expansion radiale du corps réalisant alors une éjection simultanée automatique de l'élément de perçage du corps poussée par la déformation de la troisième partie du corps de rivet.
L'éjection de l'élément de perçage permet à un opérateur de continuer à travailler sans risque de se blesser à l'outil de perçage et diminue l'espace occupé par le rivet .
L'assemblage de deux éléments, comprenant les étapes de perçage et d'ancrage du rivet auto-perceur de part et d'autre des deux plaques, peut être rapide et simplifié car il peut être réalisé en une seule opération avec un outil de vissage/traction adapté.
De plus, l'agencement de l'élément de perçage, avec la zone abrasive et le cylindre creux, permet respectivement de réaliser des trous « propres » et de contenir dans l'élément de perçage le dégagement de poussière et de débris de perçage. Ainsi, une « galette de matière » sera éjectée du corps de rivet en même temps que l'élément de perçage.
Le corps de rivet avec la partie filetée ayant un fond et une paroi pleine ou avec une portion de tige, permet d'assurer une étanchéité d'un coté à l'autre des éléments à assembler. Suite à la traction sur la tige, une portion de la troisième partie de la tige se retrouve bloquée en partie dans la première partie du corps adjacente à la collerette remplissant entièrement la première partie du corps de rivet pour renforcer la structure du rivet expansée. Une traction axiale supplémentaire et calibrée sur la tige entraîne la rupture de la tige au niveau de la zone sécable de sorte que la tige cassée ne dépasse pas de la collerette, qu'elle soit en affleurement de la collerette.
Le rivet en tôle avec le corps expansé comprenant une portion de tige assure une haute résistance mécanique à l'arrachement et au cisaillement pour répondre aux contraintes de l'industrie automobile.
Présentation sommaire des dessins
La présente invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective du rivet auto¬ perceur selon un premier mode de réalisation de 1 ' invention ;
la figure 2 est une vue éclatée du rivet auto-perceur de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue de profil du rivet auto¬ perceur selon le premier mode de réalisation de 1 ' invention ;
la figure 4 est une vue en coupe axiale du rivet auto-perceur de la figure 3 ;
- la figure 5 est une vue en coupe axiale du rivet auto-perceur avec le corps expansé radialement selon le premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 6 une vue en perspective du rivet auto¬ perceur selon un second mode de réalisation de l'invention ;
la figure 7 est une vue éclatée du rivet auto-perceur de la figure 6 ;
la figure 8 est une vue de profil du rivet auto¬ perceur selon le second mode de réalisation de l'invention ;
la figure 9 est une vue en coupe axiale du rivet auto-perceur de la figure 8 ;
la figure 10 est une vue en coupe axiale du rivet auto-perceur avec le corps expansé radialement selon le second mode de réalisation de l'invention. Description de modes de réalisation
Les figures 1 à 5 illustrent un rivet 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention, pour assembler deux éléments, ici deux plaques (P et P', représentées sur la figure 5) . A titre d'exemple non limitatif, les plaques peuvent être en fibre de verre.
Le rivet 1 comprend un corps 2 tubulaire avec à une extrémité une collerette 3 venant en appui par exemple sur l'une des plaques à assembler et à l'autre extrémité du corps 2 une zone (décrite plus loin) sur laquelle vient s'agencer par emmanchement un élément de perçage 4 visible de façon isolée sur la figure 2 éclatée.
Comme illustrée sur la figure 2, la collerette 3 s'étend dans un plan perpendiculaire à un axe AA du rivet 1.
La collerette 3 peut présenter des crans (non représentés) venant mordre la surface d'appui pour bloquer sa rotation axiale. La collerette 3 peut aussi avoir des découpes autour d'un orifice d'entrée à l'intérieur du corps 2 tubulaire.
Le corps 2 tubulaire est creux et est en forme de fût ou tonneau avec une paroi axiale pleine.
Le corps 2 comprend trois parties s 'étendant selon l'axe AA : une première partie 5 cylindrique adjacente à la collerette 3, une seconde partie 6 cylindrique correspondant à la zone d'agencement de l'élément de perçage 4 par emmanchement axial, et une troisième partie 7 intermédiaire entre les deux parties 5, 6 cylindriques.
La hauteur de la première partie 5 cylindrique correspond généralement à l'épaisseur des plaques P, P' à assembler .
Selon le premier mode de réalisation, comme visible sur la figure 4, la seconde partie 6 cylindrique peut être filetée intérieurement pour coopérer avec le filet d'un outil de vissage traversant le corps 2 tubulaire par l'orifice de la collerette 3. Ici, le filetage intérieur vient d'une douille 8 emboutie taraudée et fixée à la seconde partie 6, en dessous d'un rétrécissement radiale de section formant un épaulement 20. La douille 8 est fixée au corps 2 par soudure ou sertissage.
La surface extérieure de la seconde partie 6 cylindrique peut présenter des méplats 9 s 'étendant axialement, ici trois méplats 9 sont présents, pour faciliter l'emmanchement de l'élément de perçage 4 sur la seconde partie 6 du corps 2 de rivet et bloquer la rotation de l'élément de perçage 4 par rapport au corps 2 de rivet.
La seconde partie 6 cylindrique du corps 2 de rivet peut présenter une paroi de fond, comme cela est illustré sur la figure 4. La troisième partie 7 intermédiaire du corps 2 de rivet est ici en forme de fût embouti avec une zone annulaire d'affaiblissement 10 dans un plan transversal médian pour que la troisième partie 7 du corps 2 soit expansible radialement.
La troisième partie 7 intermédiaire expansible du corps 2 de rivet présente des premiers moyens de liaison 11 avec l'élément de perçage 4. Ici, trois encoches 11 en saillies vers l'intérieur du corps 2 sont agencées en continuité axiale avec les méplats 9 de la seconde partie 6 du corps 2 de rivet.
L'élément de perçage 4 est sous forme d'un cylindre creux qui peut s'emmancher par une première extrémité 12 sur la seconde partie 6 cylindrique du corps 2. La face interne cylindrique de l'élément de perçage 4 présente des arêtes 13, visibles sur la figure 4, qui se projettent vers l'intérieur du cylindre pour bloquer axialement la seconde partie 6 du corps 2 de rivet lorsque l'élément de perçage 4 est emmanché sur la seconde partie 6 cylindrique du corps 2.
L'élément de perçage 4 présente sur une deuxième extrémité un outil de perçage 14, ici sous forme d'une scie cloche circulaire avec une denture à deux étages. La scie cloche comporte un alésage interne avec des dents réparties circonférentiellement autour de l'alésage pour diminuer la poussière et l'arrachement de fibre lors du perçage. Au cours du perçage, les résidus de matière s'accumulent ainsi dans le cylindre creux de l'élément de perçage 4.
Sans sortir du cadre de l'invention, la deuxième extrémité de l'outil de perçage 14 pourrait être un embout de type mèche de perceuse avec un revêtement diamanté (non représenté) .
L'élément de perçage 4 présente des seconds moyens de liaison 15 au corps 2 de rivet et plus particulièrement à la troisième partie 7 intermédiaire du corps 2 de rivet, ici par exemple sous forme de pattes 15 flexibles s 'étendant axialement au-delà de la première extrémité 12 de l'élément de perçage 4.
Les pattes 15 flexibles de l'élément de perçage 4 présente ici une surface extérieure abrasive permettant d'améliorer la qualité du perçage et des extrémités 16 inclinées vers l'intérieur de l'élément de perçage 4.
Avant utilisation, l'élément de perçage 4 du rivet 1 auto-perceur doit être monté sur le corps 2 de rivet 1. Pour cela, au cours de l'emmanchement axial de l'élément de perçage 4 sur le corps 2 de rivet 1, les pattes 15 flexibles s'écartent au contact de la seconde partie 6 et glissent le long des méplats 9 de la seconde partie 6 du corps 2 de rivet 1. Puis la seconde partie 6 cylindrique s'enfonce axialement dans le cylindre creux de l'élément de perçage 4 jusqu'à ce que les extrémités 16 inclinées des pattes 15 flexibles viennent se loger dans les encoches 11 de la troisième partie 7 expansible du corps 2 de rivet 1. Le corps 2 de rivet 1 est bloqué axialement dans le cylindre creux de l'élément de perçage 4 par les arêtes 13 internes en saillies de l'élément de perçage 4. Selon l'invention, les premiers et seconds moyens de liaison 11, 15 doivent être choisis de sorte à résister à la rotation appliquée au rivet 1 au cours du perçage.
Selon l'invention, les méplats 9 sur la seconde partie 6 du corps 2 permettent aussi de bloquer en rotation l'élément de perçage 4 par rapport au corps 2 de rivet 1 lorsque l'élément de perçage 4 est emmanché au corps 2 de rivet 1 et ainsi transmettre la rotation, exercée par un outil de vissage sur le corps 2 de rivet 1, à l'élément de perçage 4.
La mise en place du rivet 1 dans les deux plaques P,
P' pour les assembler entre elles s'opère en entraînant le rivet 1 en rotation dans le sens classique de vissage, par action de l'outil avec la douille 8, l'outil passant à travers la collerette 3, pour réaliser un trou dans les deux plaques P, P' et les assembler selon la figure 5.
Quand la collerette 3 vient en appui contre la plaque P supérieure à assembler, on fait remonter, par traction de l'outil sur le filet de la douille 8, la seconde partie 6 du corps 2 vers la collerette 3 ce qui provoque une déformation radiale de la troisième partie 7 expansible. Cette déformation radiale de la troisième partie 7 du corps 2 entraine un écartement des pattes flexibles 15 et une perte de contact des extrémités 16 avec les encoches 11 libérant ainsi par éjection l'élément de perçage 4 du corps 2 de rivet 1. Cet agencement permet donc une éjection axiale simultanée automatique de l'élément de perçage 4, contenant les résidus de perçage, du corps 2 par une poussé engendrée par la déformation de la troisième partie 7 du corps 2 de rivet 1.
Lorsque la troisième partie 7 est complètement expansée, comme illustré sur la figure 5, la troisième partie 7 du corps 2 forme alors un bourrelet 17 sous les plaques P, P' assemblées. Le bourrelet 17 assure une meilleure résistance mécanique à l'arrachement et au cisaillement. Le rivet 1 est alors ancré de part et d'autre des deux plaques P, P'. Selon l'invention, la surface extérieure abrasive des pattes 15 flexibles de l'élément de perçage 4 permet un ponçage de l'intérieur du trou pour éliminer des fibres dépassantes et/ou des zones localement délaminées.
Selon un second mode de réalisation de l'invention, au lieu d'avoir une douille 8 dans le corps 2 de rivet pour coopérer avec l'outil de vissage, on pourrait avoir une tige 18 agencée dans le corps 2 de rivet. Cette variante de l'invention est illustrée sur les figures 6 à 10.
Les éléments communs aux deux modes de réalisation portent les mêmes références et ne seront pas détaillés.
Les figures 6 et 7 illustrent un rivet l' selon le second mode de réalisation de l'invention, pour assembler deux éléments, ici les deux plaques (P et P', représentées sur la figure 10) .
Le rivet 1 ' comprend le corps 2 tubulaire creux en forme de fût avec la paroi axiale pleine, les première, seconde et troisième parties cylindriques 5, 6, 7 s 'étendant selon l'axe AA, la collerette 3 et la zone sur laquelle vient s'agencer par emmanchement l'élément de perçage 4 visible de façon isolée sur la figure 7 éclatée .
Selon le second mode de réalisation, le rivet l' comprend une tige 18, ici globalement cylindrique comme visible de façon isolée sur la figure 7.
La tige 18, à insérer dans le corps 2 de rivet l', comprend trois parties s 'étendant selon l'axe AA : une première partie 19 de la tige 18 destinée à s'insérer dans la première partie 5 du corps 2 de rivet l' et qui a une longueur de sorte qu'elle se projette aussi au-delà de la collerette 3 à l'extérieur du corps 2 de rivet l' ; une seconde partie 21 de la tige 18 destinée à se loger dans la seconde partie 6 du corps 2 de rivet l' ; et une troisième partie 22 entre les première et seconde parties 19, 21 de la tige 18 qui vient se loger dans la troisième partie 7 du corps 2 de rivet l'.
La partie en saillie de la première partie 19 de la tige 18 par rapport au corps 2 de rivet va servir à entraîner le rivet l' en rotation dans le sens classique de vissage, par action de l'outil avec cette partie s'étendant à l'extérieur du corps 2, mais aussi en traction axiale.
La seconde partie 21 de la tige 18 est ici sous forme d'ogive avec un épaulement 23 qui coopère avec le rétrécissement de section 20 de la seconde partie 6 du corps 2 formant 1 'épaulement pour bloquer axialement la tige 18 dans le corps 2 de rivet l'. Des seconds méplats (non visibles) du corps 2 présents, par contre-forme notamment, sur la surface interne de la seconde partie 6 du corps 2 de rivet vont bloquer, par coopération avec la seconde partie 21 de tige 18, la rotation de la tige 18 par rapport au corps 2 de rivet l'. Ainsi le corps 2 et la tige 18 sont solidarisés en rotation axiale.
La troisième partie 22 de la tige 18 présente ici une zone de rétrécissement correspondant une zone sécable 24 sous l'effet d'une traction axiale appropriée. L'élément de perçage 4 s'emmanche sur la seconde partie 6 cylindrique du corps 2 de rivet l' de la même façon que décrit précédemment.
Selon le second mode de réalisation, la mise en place du rivet l' dans les deux plaques P, P' pour les assembler entre elles s'opère en entraînant le rivet l' en rotation dans le sens classique de vissage, par action de l'outil avec la tige 18, pour réaliser un trou dans les deux plaques P, P' et les assembler selon la figure 10.
Comme précédemment, quand la collerette 3 vient en appui contre la plaque P supérieure à assembler, on fait remonter, par traction de l'outil sur la tige 18, la seconde partie 6 du corps 2 vers la collerette 3 ce qui provoque la déformation radiale de la troisième partie 7 expansible libérant ainsi par éjection automatique l'élément de perçage 4 du corps 2 de rivet l'.
Lorsque la troisième partie 7 est complètement expansée, comme illustré sur la figure 10, en plus de la présence du bourrelet 17 sous les plaques P, P' assemblées, la résistance mécanique à l'arrachement et au cisaillement est renforcée par la présence d'une portion de la troisième partie de 22 de la tige 18 au niveau de la première partie 5 du corps 2 de rivet l'. La zone sécable 24 est agencée de sorte qu'après assemblage des éléments P, P', la rupture de la tige 18 au niveau de la zone sécable 24 ne laisse pas la portion de tige 18 restante dans le corps 2 de rivet l' s'étendre au delà du corps 2 de rivet l', et que la portion de tige 18 restante dans le corps 2 de rivet 1 ' vienne en affleurement avec la collerette 3.
De part ce second mode de réalisation, lorsque le rivet l' est ancré de part et d'autre des deux plaques P, P', la portion de tige 18 restante dans le corps 2 de rivet l' permet de remplir l'intégralité du corps creux expansé pour assurer un renfort mécanique au rivet et assurer l'étanchéité de l'assemblage.
Selon l'invention, le rivet 1, l', peut être en tôle roulée et soudée, ou en tôle emboutie. L'élément de perçage 4 peut aussi être réalisé en tôle roulée avec clinchage par queue d'aronde, soudure ou sertissage, ou en tôle emboutie.
Le rivet 1, l' 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 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 fixation interne pour des voitures avec caisse métallique ou composite.
Le rivet 1 pourrait aussi être fabriqué par addition de matière dans une imprimante 3D si par exemple il s'agissait d'une fabrication en petites séries.

Claims

REVENDICATIONS
1. Rivet (1) auto-perceur, comprenant une collerette (3) d'appui et un corps (2) tubulaire creux expansible, ledit corps (2) comprenant à une extrémité une première partie (5) cylindrique adjacente à ladite collerette (3) et à l'autre extrémité dudit corps (2) une seconde partie (6) cylindrique agencée pour recevoir un élément de perçage (4), et une troisième partie (7) expansible entre lesdites première et seconde parties (5, 6) cylindriques, caractérisé en ce que ladite troisième partie (7) dudit corps (2) et ledit élément de perçage (4) comprennent chacun des moyens de liaison (11,15) qui sont agencés de sorte à désolidariser ledit élément de perçage (4) dudit corps (2) au cours de l'expansion de ladite troisième partie (7) dudit corps (2) .
2. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps (2) tubulaire creux présente une paroi axiale pleine.
3. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit corps (2) présente un fond du coté de ladite seconde partie (6) cylindrique.
4. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite seconde partie (6) cylindrique est filetée intérieurement.
5. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite troisième partie (7) expansible est agencée pour se déformer radialement lorsque ladite seconde partie (6) cylindrique filetée intérieurement est entraînée par traction en translation axiale vers ladite collerette (3).
6. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite seconde partie (6) cylindrique est agencée pour recevoir une tige (18) cylindrique s 'étendant axialement dans ledit corps ( 2 ) .
7. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite tige (18) comprend à une extrémité une première partie (19) de tige qui s'étend dans la première partie (5) du corps (2) creux et qui se projette au-delà de ladite collerette (3) à l'extérieur dudit corps ( 2 ) .
8. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite tige (18) comprend à l'autre extrémité une seconde partie (21) de tige agencée pour se loger dans ladite seconde partie (6) dudit corps (2), en ce que ladite seconde partie (21) de tige présente un épaulement (22) pour coopérer avec un rétrécissement de section (20) de ladite seconde partie (6) dudit corps (2) de sorte à être bloquée axialement dans ledit corps (2) .
9. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite troisième partie (7) expansible dudit corps (2) est agencée pour se déformer radialement lorsque ladite première partie (19) de tige est entraînée par traction en translation axiale.
10. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que ladite tige comprend une troisième partie (22) de tige entre les première et seconde parties (19, 21) de tige avec une zone sécable (24), en ce que ladite troisième partie (22) de tige est agencée de sorte qu'une portion de ladite troisième partie (22) de tige s'insère dans ladite première partie (5) dudit corps (2) quand ladite troisième partie (7) dudit corps (2) est complètement expansée radialement.
11. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite portion de ladite troisième partie (22) de tige est limitée par ladite zone sécable (24) disposée en affleurement avec ladite collerette (3) lorsque ladite troisième partie (7) dudit corps (2) est complètement expansée radialement.
12. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément de perçage (4) se présente sous la forme d'un cylindre creux destiné à s'emmancher par une première extrémité (12) sur ladite seconde partie (6) cylindrique dudit corps ( 2 ) .
13. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite seconde partie (6) dudit corps (2) présente des méplats (9) pour bloquer une rotation dudit élément de perçage (4) par rapport audit corps (2) lorsque ledit élément de perçage (4) est emmanché sur ledit corps (2) .
14. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que ledit élément de perçage (4) présente sur une deuxième extrémité un outil de perçage (14) sous forme d'une scie cloche .
15. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit cylindre creux dudit élément de perçage (4) présente des arêtes (13) se projetant vers l'intérieur dudit cylindre creux entre ladite première extrémité (12) et ladite deuxième extrémité dudit élément de perçage (4) pour bloquer l'emmanchage dudit cylindre creux sur ladite seconde partie (6) cylindrique dudit corps ( 2 ) .
16. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit élément de perçage (4) présente des premiers moyens de liaison (15) audit corps (2) .
17. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 16, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de liaison
(15) dudit élément de perçage (4) audit corps (2) se présentent sous forme de pattes (15) flexibles s 'étendant axialement au-delà de ladite première extrémité (12) .
18. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 17, caractérisé en ce que lesdites pattes (15) flexibles dudit élément de perçage (4) ont une surface extérieure abrasive .
19. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 16, caractérisé en ce que ladite troisième partie (7) expansible dudit corps (2) présente des seconds moyens de liaison (11) audit élément de perçage (4) .
20. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 19, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens de liaison
(11) de ladite troisième partie (7) expansible dudit corps (2) avec ledit élément de perçage (4) se présentent sous forme d'encoches agencées pour recevoir lesdites pattes flexibles (15) dudit élément de perçage (4).
21. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est en tôle roulée et soudée.
22. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce qu'il est en tôle emboutie.
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