DISPOSITIF DE FIXATION AVEUGLE DE STRUCTURE DE TYPE RIVET

La présente invention concerne un dispositif de fixation aveugle de structure de type rivet pour assemblage d'éléments prepercés destinés à être fixés et dont on ne peut accéder facilement que d'un seul côté.

Dans cette description le qualificatif retenu de côté accessible désigne le côté facile à accéder de l'assemblage des éléments et le qualificatif de côté inaccessible désigne le côté opposé, au dos de cet assemblage des éléments à fixer définitivement entre eux. Dans ce domaine, il est courant d'utiliser des outils de pose desdits dispositifs de fixation de type rivet, ces outils étant des dispositifs de traction du type pistolet pneumatique ou électrique. Ces outils de pose sont à double action, permettant d'obtenir un accostage des éléments à assembler et la déformation de la zone côté inaccessible. Le dispositif de fixation est composé d'une tige formant mandrin de traction, d'une première douille passant dans les alésages des éléments à assembler définitivement, d'une seconde douille déformable en continuité de la première et dont l'expansion par traction de la tige mandrin fait saillie sur la face opposée, côté inaccessible, pour appliquer les éléments à assembler l'un contre l'autre, commandés dans leur déplacement et expansion par la traction de la tige mandrin dont la tête prend assise sur la douille déformable.

En outre, une bague de blocage est introduite dans un alésage de la première douille, côté accessible, est déformée dans l'espace compris dans ce dit alésage et la tige mandrin et retient l'assemblage des éléments fixés assemblés.

Un tel dispositif de fixation est connu par le document US 4 451 189. Néanmoins, dans ce dispositif de fixation, la première douille comporte un talon d'extrémité déformable qui dépasse des éléments à assembler, côté inaccessible, et qui enveloppe en se déformant la déformation de la deuxième douille, au cours de la traction de la tige mandrin. Cette disposition présente des inconvénients. D'une part, elle nécessite de rallonger la première douille, ce qui pour des pièces de grand gabarit et en matière dure telle que le titane ou l'acier inoxydable, en usage aéronautique notamment, est impossible. D'autre part, le guidage et le centrage de la déformation de la seconde douille

(déformable) , notamment pour des matières dures est difficile à obtenir.

L'invention vise à remédier à ces inconvénients.

L'invention vise en particulier à apporter une solution rapide d'assemblage pour fixer des éléments à usage aéronautique entre eux. Elle offre des moyens techniques avancés par rapport aux produits disponibles actuellement du simple fait qu'elle se pose à partir du côté accessible et se pose facilement sur des matériaux composites (fibre de carbone) et des matériaux durs de type titane et aciers inoxydables.

Il est en effet proposé selon l'invention un dispositif de fixation aveugle du type rivet pour la fixation de l'assemblage d'un ensemble d'éléments prépercés, comportant une tige formant mandrin de traction, une première douille, une seconde douille de déformation, et une bague de verrouillage, aptes à être enfilées à faible jeu sur ladite tige mandrin, dans lequel - la tige mandrin comprend une tête côté inaccessible sur laquelle peut prendre assise ladite seconde douille de déformation, et des gorges, côté accessible,

- ladite seconde douille de déformation est apte à se déformer du côté inaccessible, entre la tête de la tige mandrin et la partie d'extrémité 2/6 de ladite première douille,

- ladite première douille est apte à venir prendre appui sur la face côté accessible de l'ensemble des éléments préperçés à assembler, cette douille comprenant un alésage apte à recevoir ladite bague de verrouillage par une zone d'entrée, et cette bague de verrouillage est apte à être introduite en force dans ledit alésage de la première douille et à se déformer dans cet alésage en épousant le profil des gorges de la tige mandrin,

- caractérisé en ce que la longueur de ladite première douille est déterminée pour que la partie d'extrémité de cette dernière soit légèrement rentrée à l'intérieur du trou de perçage de l'ensemble des éléments préperçés assemblés.

En outre, la partie d'extrémité de la première douille est découpée droite et la partie d'extrémité de la seconde douille est droite de façon complémentaire. La distance entre la partie d'extrémité de la première douille et l'extrémité du trou de perçage des éléments, côté inaccessible, est faible de l'ordre de 1 à 3 mm, selon le gabarit des pièces et les matériaux en jeu.

II résulte de cette disposition que le positionnement de la seconde douille déformable à faible distance de l'extrémité du trou de perçage et dans le trou de perçage de l'ensemble des éléments ou pièces à assembler contribue à centrer et guider l'expansion de la déformation de la douille déformable, dont le dépassement côté inaccessible ne doit pas être supérieur à 1 ,5 fois le diamètre de douille avant déformation à la traction de la tige mandrin, pour qu'elle prenne une bonne assise sur la face côté inaccessible de l'ensemble des pièces assemblées. Ladite seconde douille de déformation est avantageusement dotée d'une extrémité légèrement effilée, par exemple conique, reçue par la tête forme complémentaire de la tige mandrin et dont l'angle rentrant permet une prise en charge du centrage axial de la douille déformable.

L'invention est décrite plus en détails ci-après à l'aide d'exemples de réalisation au moyen des dessins annexés, à savoir les figures 1 à 7. La figure 1 représente les éléments constitutifs avant la mise en place, en vue éclatée ;

- la figure 2 représente les quatre éléments constitutifs assemblés avant introduction dans les éléments prépercés à assembler ;

- la figure 3 représente les quatre éléments constitutifs mis en place et en appui sur la face côté accessible des éléments à assembler ;

- la figure 4 représente les quatre éléments constitutifs mis en place, côté accessible des éléments à assembler pendant le début de la phase de traction et montre la première déformation de la douille déformable côté inaccessible ; - la figure 5 représente les éléments constitutifs après mise en place définitive permettant par la traction de la tige mandrin et l'appui sur la bague de verrouillage la mise en place de cette dernière ;

- la figure 6 représente les éléments constitutifs mis en place et montrant sous traction les déformations de la douille déformable, côté inaccessible, et de la bague de verrouillage côté accessible ;

- la figure 7 représente les éléments constitutifs mis en place après rupture de la partie de la tige mandrin servant à la traction,

- la figure 8 montre une variante de la zone de la tige mandrin qui reçoit la bague de verrouillage, dont la forme est elliptique et comporte des rainures axiales, hélicoïdales, et

- la figure 9 montre une variante de la première douille intégrant la seconde douille déformable.

En référence à ces dessins, le dispositif de fixation du type rivet aveugle selon l'invention comporte les quatre éléments suivants :

- une tige formant mandrin 1 , et enfilées sur celle-ci successivement de l'arrière (à la tête de la tige 1) vers l'avant, une douille de déformation 3 ou seconde douille, puis une douille 2 ou première douille et enfin, une bague de verrouillage 4 destinée à être insérée à force dans un alésage avant 2/4 de la première douille 2.

La zone 2.2 en saillie périphérique à forme conique de la douille 2 est destinée à venir prendre appui sur la face d'un évidement complémentaire côté accessible de l'élément avant 8 des éléments 8 et 9 prépercés à assembler. Ces éléments sont prépercés en 8.1 et 9.1 selon un même diamètre de trou de perçage (figure 3).

La douille 2 est destinée à recevoir en appui sur sa face d'extrémité droite arrière 2/6 la douille de déformation 3, laquelle est reçue par son extrémité avant 3/3 dans le perçage de l'élément 9. La douille 3 prend également assise sur la zone 1 / 11 de tête de la tige 1 pour, sous l'effort de traction du dispositif de pose (non représenté), en deux temps se déformer côté inaccessible des éléments 8 et 9 à assembler (figure 4).

Ceci provoque l'accostage des éléments 8 et 9 à assembler. II est à noter que la zone 1/ 11 de la tige est à angles rentrants et l'extrémité 3/ 1 de la douille 3 est complémentaire (de forme conique), ce qui contribue à centrer la douille 3 à la traction de la tige 1.

De même, le positionnement de la douille 3 à l'intérieur du perçage

9/ 1 de l'élément 9, à une faible longueur (1 à 3 mm) de son extrémité guide et centre la déformation de la douille 3, ce qui permet une bonne assise de la déformation, même jusqu'à un angle rentrant de 7° de la face de l'élément 9 autour du perçage.

De plus, la tige 1 comporte plusieurs parties cylindriques de différents diamètres dont le plus grand 1/3 est équivalent au jeu prés à celui de la partie lisse de l'alésage 2/3 de la douille 2, les autres parties recevant des gorges cylindriques comme décrit ci-après.

Ainsi, la zone 1 /5 de la tige 1 comporte un bourrelet ogival (arrondi et faiblement en saillie) ; elle a pour but lors de son passage dans l'alésage 2/3 de la douille 2 de provoquer par ogivage l'expansion du diamètre interne de la partie lisse d'alésage 2/3 de la douille 2, induisant ainsi son serrage par reprise du faible jeu de la tige 1 dans les alésages 8/ 1 , 9/ 1 des éléments 8 et 9.

Par ailleurs, il est à noter que la zone 1/3 de la tige 1 est ajustée en diamètre pour contenir l'expansion du diamètre de la partie lisse d'alésage 2/3 de la douille 2 à la traction de la tige 1.

La zone 1/2 de tête de la tige 1 a pour but de soutenir et prendre en charge, comme précité, la douille de déformation 3 en appui sur l'angle de la zone 1/ 11 de la tige 1, à la traction de celle-ci.

La zone 1/6 comporte des gorges de verrouillage à profil angulaire et a pour fonction de recevoir la déformation de la bague de verrouillage 4. La zone 1/7 de la tige 1 correspond à une rainure plus profonde formant amorce de rupture de la tige à la fin de la traction et situe la fixation de l'assemblage des éléments 8 et 9 en fin d'opération.

La longueur de la tige 1 est déterminée pour qu'elle permette l'accostage des éléments 8, 9 entre eux à la traction de la tige 1 sous l'action de l'outil de pose, en prenant appui sur la bague 4 de verrouillage et jusqu'à son introduction dans l'alésage 2/4 pour venir en appui sur la partie d'épaulement 2/7 de la douille 2 et rejoindre en cela la zone 1/5 de la tige 1. La bague 4 peut comporter une gorge externe 4/3 facilitant sa déformation. La mise en oeuvre du dispositif de fixation aveugle selon l'invention est à présent décrite. Elle est simple et résulte de la description précédente. Il s'agit d'enfiler successivement les douilles 3 et 2 puis la bague de verrouillage 4 sur la tige 1 (figure 2) et enfin d'enfiler l'ensemble dans le perçage des éléments 8 et 9 mis en ligne (figure 3). On peut alors à l'aide de l'outil de pose opérer une traction sur la tige 1 (figure 4).

La douille de déformation 3 prend assise par sa zone 3/3 sur la partie 2/6 de la douille 2 et sur la partie 1/ 11 de la tige 1. Il se crée par déformation un bourrelet régulier périphérique à l'extrémité du perçage de l'élément 9 dont la taille s'identifie au diamètre externe de la partie 2/2 de la douille 2. Ceci permet à l'ensemble des éléments 8 et 9 de se resserer suivant un accostage parfait des éléments 8 et 9.

La zone 1/5 de la tige 1 pendant son passage dans l'alésage 2/3 de la douille 2 provoque l'expansion du diamètre de l'alésage de la douille 2, suivie de la zone 1/3 de la tige 1, laquelle maintient l'expansion de l'alésage 2/3 de la douille 2 et réduit les jeux de préperçage des éléments 8, 9 accostés.

La bague de verrouillage déformable 4 est alors introduite (figure 5) dans l'alésage 2/4 de la douille 2, dans un second temps sous l'effort de traction du dispositif de pose. La bague 4 de verrouillage vient alors en contact avec la face 2/7 de préférence chanfreinée de la douille 2 et en appui sur la zone 1 /5 de la tige 1. Elle se déforme (figure 6) en épousant Ie profil des gorges de la zone 1 /6 de la tige 1 et en remplissant la zone 2/5 de la douille 2, côté 2/2, couvrant au maximum la partie 1 /7 de l'amorce de rupture restant en place. A cet effet, la bague 4 est revêtue intérieurement d'un lubrifiant facilitant le glissement de la bague lors de sa déformation. Ce lubrifiant est déposé sous forme de poudre et activé lors de l'utilisation par l'action mécanique qui permet son accostage sur les zones à déformer.

Le matériau déformé de la bague vient épouser le profil des gorges 1/6 et ainsi fixe le serrage de l'assemblage des éléments 8, 9. La tige 1 se casse alors à son amorce de rupture (figure 7) et la fixation des éléments 8 et 9 est réalisée.

Une variante de réalisation du profil de gorge de la tige 1 ' est représentée à la figure 8. Le profil des gorges ou rainures dans la zone 1 /6' est non plus cylindrique mais hélicoïdal axial et la section des rainures est plus importante au fond (vers l'arrière) qu'à l'entrée, ceci pour permettre la retenue de la bague (de profil interne approchant à celui de la zone 1/6*), laquelle est sertie en rotation suivant le pas de rotation des gorges. L'alésage 2/4' de la douille 2' recevant la bague de verrouillage 4' pourra être de section sensiblement effilée. II est à noter de plus que l'étanchéité de l'assemblage des éléments

8, 9 peut être réalisée en disposant par exemple un joint torique 2/ 1 1 entre la douille 2 et la tige 1 et un joint périphérique externe 2/ 12 dans une gorge externe de la douille 2 en appui étanche contre le trou de perçage de l'élément 8. Enfin, la douille 2 peut être formée monobloc 6, intégrant la douille déformable 3 en 6/ 1 (figure 9). Elle peut comporter de plus un bord venant non plus dans un évidement de l'élément 8 mais portant contre la face d'extrémité avant de celui-ci. Cette forme de réalisation est utile pour l'assemblage d'éléments de petite et moyenne épaisseur.