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Patent Searching and Data


Title:
SELF-PIERCING RIVET WITH HIGH MECHANICAL STRENGTH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/072429
Kind Code:
A1
Abstract:
A self-piercing rivet (1) comprises a support flange (2) and a piercing end (3), and has, between the flange and the piercing end, a radially expandable hollow tubular body (4), the body comprising a first cylindrical part (5) adjacent to the flange and a second cylindrical part (6) adjacent to the piercing end, and a third expandable part (7) in the form of a barrel between the first and second cylindrical parts, and a bushing (14) arranged in the second part that is intended to be moved in axial translation towards the flange. The bushing extends axially into the third part of the tubular body such that it is inserted into the first part of the body when the third part is fully expanded. The third part of the body is designed to produce an abrasive or deburring effect, prior to the radial deformation of same, on the peripheral edge of a hole pierced by the piercing end.

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JPS6142212FASTENING DEVICE
Inventors:
COCHARD MATHIEU (FR)
FENOLL JONATHAN (FR)
DEPAIL YVES-MARIE (FR)
Application Number:
FR2016/052690
Publication Date:
May 04, 2017
Filing Date:
October 18, 2016
Export Citation:
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Assignee:
A RAYMOND ET CIE (38000, FR)
International Classes:
F16B19/08
Foreign References:
FR2868818A12005-10-14
FR2927382A12009-08-14
FR2927382A12009-08-14
FR2992698A12014-01-03
FR2868818A12005-10-14
Attorney, Agent or Firm:
PRUGNEAU-SCHAUB (3 avenue Doyen Louis Weil, Europole - Le Grenat, Grenoble, 38000, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. 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) comprenant en outre une douille (14) disposée dans ladite seconde partie (6) et agencée pour être entraînée en translation axiale vers ladite collerette (2) pour déformer radialement ladite troisième partie (7) expansible, ladite douille (14) s 'étendant axialement à l'intérieur de ladite troisième partie (7) dudit corps (4) tubulaire de telle sorte qu'elle s'insère dans ladite première partie (5) dudit corps (4) tubulaire quand ladite troisième partie (7) dudit corps (4) tubulaire est complètement expansée radialement, caractérisé en ce que ladite troisième partie (7) expansible dudit corps (4) tubulaire comprend des fentes (8) et des bandelettes (11, 12) intercalées entre lesdites fentes (8), une zone annulaire d'affaiblissement dans un plan transversal médian, et en ce que ladite troisième partie (7) est conçue pour produire un effet d'abrasion ou d'ébavurage, avant sa déformation radiale, sur le bord périphérique d'un trou percé par ladite extrémité de perçage (3) .

2. Rivet (1) auto-perceur selon la revendication 1, caractérisé en ce lesdites bandelettes (11, 12) ont une surface extérieure abrasive pour produire l'effet d'abrasion ou d'ébavurage.

3. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce lesdites bandelettes (11, 12) ont un bord latéral biseauté tranchant pour produire l'effet d'abrasion ou d'ébavurage.

4. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce ladite douille (14) a une longueur axiale suffisante pour affleurer ladite collerette (2) quand ladite troisième partie (7) dudit corps (4) tubulaire est complètement expansée radialement.

5. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite première partie (5) dudit corps (4) tubulaire a une surface intérieure pourvue de griffes (17) pour bloquer en translation axiale ladite douille (14) . 6. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite douille (14) est filetée intérieurement.

7. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite douille (14) est fixée à ladite seconde partie (6) dudit corps (4) tubulaire par un système languette (15) / encoche ( 16 ) .

8. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite douille (14) est fixée à ladite seconde partie (6) dudit corps (4) tubulaire par soudage.

9. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite douille (14) présente un fond du coté de ladite seconde partie (6) dudit corps (4) .

10. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite extrémité de perçage (3) 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.

12. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est en tôle emboutie.

REVENDICATIONS MODIFIÉES

reçues par le Bureau international le 05 avril 2017 (05.04.2017)

1. 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) comprenant en outre une douille (14) disposée dans ladite seconde partie (6) et agencée pour être entraînée en translation axiale vers ladite collerette (2) pour déformer radialement ladite troisième partie (7) expansible, ladite douille (14) s' étendant axialement à l'intérieur de ladite troisième partie (7) dudit corps (4) tubulaire de telle sorte qu'elle s'insère dans ladite première partie (5) dudit corps (4) tubulaire quand ladite troisième partie (7) dudit corps (4) tubulaire est complètement expansée radialement, caractérisé en ce que ladite troisième partie (7) expansible dudit corps (4) tubulaire comprend des fentes (8) et des bandelettes (11, 12) intercalées entre lesdites fentes (8), une zone annulaire d'affaiblissement dans un plan transversal médian, et en ce que lesdites bandelettes (11, 12) de ladite troisième partie (7) ont une surface extérieure abrasive conçue pour produire un effet d'abrasion ou d'ébavurage, avant sa déformation radiale, sur le bord périphérique d'un trou percé par ladite extrémité de perçage (3) .

2. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce lesdites bandelettes (11, 12) ont un bord latéral biseauté tranchant pour produire l'effet d'abrasion ou d ' ébavurage .

3. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce ladite douille (14) a une longueur axiale suffisante pour affleurer ladite collerette (2) quand ladite troisième partie (7) dudit corps (4) tubulaire est complètement expansée radialement. 4. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite première partie (5) dudit corps (4) tubulaire a une surface intérieure pourvue de griffes (17) pour bloquer en translation axiale ladite douille (14) .

5. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite douille (14) est filetée intérieurement. 6. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite douille (14) est fixée à ladite seconde partie (6) dudit corps (4) tubulaire par un système languette (15) / encoche (16) .

7. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite douille (14) est fixée à ladite seconde partie (6) dudit corps (4) tubulaire par soudage.

8. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite douille (14) présente un fond du coté de ladite seconde partie (6) dudit corps (4) .

9. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite extrémité de perçage (3) se présente sous la forme d'une scie cloche.

10. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est en tôle roulée et soudée.

11. Rivet (1) auto-perceur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est en tôle emboutie.

Description:
RIVET AUTO-PERCEUR A HAUTE RESISTANCE MECANIQUE

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 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 fût entre les première et seconde parties cylindriques, le rivet comprenant en outre une douille disposée dans la seconde partie et agencée pour être entraînée en translation axiale vers la collerette pour déformer radialement la troisième partie expansible.

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 elles présentent des résistances faibles au cisaillement et à l'arrachement, surtout en cas de choc.

Le document FR2868818 décrit une cheville comprenant un corps expansible qui comporte un fourreau interne de réception d'un élément de fixation.

Néanmoins, lorsque ces chevilles sont utilisées pour percer des éléments composites, ces chevilles 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.

Enfin, les constructeurs cherchent à accélérer la cadence pour l'assemblage de deux plaques, et plus 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 autre type de rivet 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 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 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 première et seconde parties cylindriques, le rivet comportant en outre une douille disposée dans la seconde partie et agencée pour être entraînée en translation axiale vers la collerette pour déformer radialement la troisième partie expansible, la douille s 'étendant axialement à l'intérieur de la troisième partie du corps tubulaire de telle sorte qu'elle s'insère dans la première partie du corps tubulaire quand la troisième partie du corps tubulaire est complètement expansée radialement, caractérisé en ce que la troisième partie expansible du corps tubulaire comprend des fentes et des bandelettes intercalées entre les fentes, une zone annulaire d'affaiblissement dans un plan transversal médian, et en ce que la troisième partie est conçue pour produire un effet d'abrasion ou d'ébavurage, avant sa déformation radiale, sur le bord périphérique d'un trou percé par l'extrémité de perçage.

Le rivet auto-perceur selon l'invention peut encore présenter les particularités suivantes :

- les bandelettes peuvent avoir une surface extérieure abrasive pour produire l'effet d'abrasion ou d'ébavurage ;

les bandelettes peuvent avoir un bord latéral biseauté tranchant pour produire l'effet d'abrasion ou d'ébavurage ;

- la douille peut avoir une longueur axiale suffisante pour affleurer la collerette quand la troisième partie du corps tubulaire est complètement expansée radialement ;

- la première partie du corps tubulaire peut avoir une surface intérieure pourvue de griffes pour bloquer en translation axiale la douille ;

- la douille peut être filetée intérieurement ;

- la douille peut être fixée à la seconde partie du corps tubulaire par un système languette/encoche ;

- la douille peut être fixée à la seconde partie du corps tubulaire par soudage ; - la douille peut présenter un fond du coté de la seconde partie du corps ;

- l'extrémité de perçage peut se présenter sous la forme d'une scie cloche ;

- 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 une haute résistance à l'arrachement et au cisaillement supérieur à 750daN.

En effet, quand le corps est complètement expansé radialement, la douille se retrouve bloquée en partie dans la première partie du corps adjacente à la collerette, réalisant alors une double épaisseur au niveau de la première partie du corps pour solidifier la structure du rivet.

L'assemblage de deux plaques, comprenant les étapes de perçage et d'ancrage du rivet 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'extrémité de perçage et du corps tubulaire creux avec sa troisième partie conçue pour produire un effet d'abrasion ou d'ébavurage du bord périphérique du trou percé, permet de réaliser des trous « propres » mais aussi de contenir le dégagement de poussière et les débris de perçage dans 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 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 ;

- 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 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.

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.

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 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 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) .

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 trois parties s 'étendant selon l'axe AA : une première partie 5 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 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 à l'axe AA entre deux œillets 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 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 œillets intermédiaires 13 sont percés sur la 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 qualité du perçage. Les bandelettes supérieures 12 peuvent aussi présenter une surface extérieure abrasive.

La surface intérieure de la première partie 5 cylindrique adjacente à la collerette 2 présente ici des griffes 17 inclinées vers l'intérieur de l'alésage.

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 douille 14, visible sur la figure 4, est disposée dans l'alésage de la seconde partie 6 du corps 4.

La douille 14 est ici fixée à la seconde partie 6 par système de fixation du type languette 15/encoche 16. La fixation peut aussi se faire par soudure ou sertissage de la douille 14 la seconde partie 6 du corps 4.

Selon l'invention, la douille 14 a une longueur axiale suffisante pour être fixée par une partie inférieure à la seconde partie 6 et s'étendre axialement à l'intérieur de la troisième partie 7 du corps 4.

La douille 14 peut être filetée intérieurement pour coopérer avec le filet d'une vis qui fait remonter la douille 14 vers la collerette 2 quand elle est vissée dans la douille 14, ou lorsqu'une traction par translation axiale est appliquée sur le douille 14.

La douille 14 peut présenter une paroi de fond (non illustré) du coté de la seconde partie 6 du corps 4 permettant d'assurer une étanchéité d'un coté à l'autre des éléments à assembler.

La mise en place du rivet 1, ici dans les deux plaques pour les assembler entre elles, s'opère en entraînant le rivet 1 en rotation dans le sens classique de vissage, par action d'un outil de vissage/traction sur la douille 14, l'outil passant à travers la collerette 2, pour réaliser un trou dans les deux plaques P et P' de la figure 5.

Quand la collerette 2 vient en appui contre la plaque supérieure à assembler, on fait remonter par vissage et / ou traction la douille 14 vers la collerette 2 ce qui provoque la déformation radiale de la troisième partie 7 expansible, 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 forment un bourrelet sous les plaques P, P' assemblées.

Lorsque la troisième partie 7 est complètement expansée, comme illustré sur la figure 5, la douille 14 se trouve alors insérée dans la première partie 5 du corps 4 où elle est 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 douille 14 en cas de retrait de la douille 14 de la première partie 5 du corps 4.

La longueur axiale de la douille 14 peut être suffisante pour venir affleurer la collerette 2.

Selon l'invention, la troisième partie 7 intermédiaire formée par les fentes 8 et les bandelettes 11, 12, est conçue, avant sa déformation radiale, pour produire un effet d'abrasion ou d'ébavurage sur le bord périphérique du trou, lorsque cette troisième partie 7 traverse ce trou après la traversée du trou par l'extrémité de perçage 3 du rivet 1 selon l'invention.

Cette fonction d'abrasion ou d'ébavurage peut être remplie par la surface extérieure des bandelettes 11, 12 qui peut être prévue rugueuse. Elle peut encore être remplie par le ou les bords latéraux des bandelettes 11, 12 qui sont biseautés pour être tranchants.

Ainsi, les bandelettes 11, 12 permettent un ponçage de l'intérieur du trou pour éliminer des fibres dépassantes et/ou des zones localement délaminées, de sorte à obtenir une surface propre et nette tout autour du trou.

Selon l'invention, le rivet 1 avec la douille 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 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 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.