Brevet FR2305251A1 — publié le 19761022

L'invention a pour objet un mandrin expansible perfectionné destiné à redresser des tubes à paroi mince tels que les silencieux de moteurs et les tuyaux d'échappement. Jusqu'à présent, des mandrins expansibles ont été utilisés dans le but d'éliminer les rainures gênantes, les bossellements et autres défauts des tubes à paroi mince tels que les silencieux de moteurs et les tuyaux d'échapphent, occasionnés au cours de leur mise en place. Des mandrins de ce type décrits dans les Brevets des Etats-Unis d'Amérique NO 2 672 175 et 3 077 916 sont représentatifs de la technique antérieure. Cependant, les mandrins expansibles antérieurs ont le défaut que les forces d'expansion appliquées aux éléments constitutifs de ces outils reliés les uns aux autres sont appliquées de manière inégale avec pour résultat que ces éléments peuvent être tordus et/ou être coincés dans la pièce à travailler.Les mandrins expansibles antérieurs peuvent aussi être difficiles à retirer si une force trop grande a été appliquée à ces mandrins et les a dilatés au-delà de l'intervalle utile d'expansion avec pour résultat une perte de temps, de travail et une dépense supplémentaire pour l'utilisateur du mandrin puisqu'il est nécessaire de dépenser des efforts pour retirer le mandrin tordu, coincé et/ou surdilaté de la pièce à travailler. Conformément à la présente invention, on fournit un mandrin expansible comprenant un corps cylindrique formé d'au moins huit segments distincts disposés selon une circonférence et définissant un alésage axial traversant ledit corps, des moyens élastiques de rappel portés par les segments afin de maintenir les segments les uns contre les autres tout en leur donnant la possibilité de former une structure plusdilatée, lesdits segments ayant chacun des surfaces planes disposées longitudinalement et rayonnant vers l'intérieur de manière inclinée à chaque extrémité, un organe d'actionnement traversant l'alésage, ledit organe d'actionnement comprenant une partie filetée et une tige lisse placée aux extrémités opposées dudit corps, des moyens d'expansion et d'embrayage comprenant un premier coin vissé sur la partie filetée de l'organe d'actionnement, ledit premier coin ayant au moins huit surfaces en segment de pyramide disposées avec le même écartement angulaire, séparées par au moins huit surfaces tronconiques, elles aussi espacées avec le même écartement angulaire, lesdites surfaces pyramidales du premier coin coopérant sur les surfaces planes ffltuées à l'une des extrémités du segment, lesdits moyens d'expan sion et d'embrayage comprenant également un second coin pouvant glisser sur la tige lisse dudit organe d'actionnement et entourant cette tige, ledit second coin ayant au moins huit surfaces en segments de pyramide espacées à angle égaux et séparées par au moins huit surfaces tronconiques espacées à angles égaux elles aussi, lesdites surfaces pyramidales du second coin venant s'appliquer contre les surface planes de l'autre extrémité de chacun des segments. Les surfaces tronconiques situées entre les surfaces pyramidales de chacun des coins agissent comme un embrayage permettant au coin de tourner par rapport aux segments formant le corps cylindre au cas où un couple trop grand serait appliqué pour faire tourner l'organe d'actionnement relativement au corps cylindrique. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description ci-après, faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un mandrin expansible selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale avec des parties coupées du mandrin expansible représenté sur la figure 1 montrant le même mandrin dans une position non dilatée ; - la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne 3-3 de la figure 2 - la figure 4 est une vue en coupe transversale selon la ligne 4-4 de la figure 2 ; - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale semblable à la figure 2, mais représentant le mandrin dans la position dilatée ; et - la figure 6 est une vue en coupe transversale selon la ligne 6-6 de la figure 5. En se référant aux dessins, un mandrin expansible 10 a un corps allongé cylindrique, uniformément expansible 12 et un organe d'actionnement 14. Le corps 12 du mandrin 10 comprend un certain nombre de segments expansibles semblables 16 qui peuvent être faits d'acier ou d'un matériau convenable ayant une résistance suffisante pour supporter les forces qui s'y exercent. Huit segments expansibles 16 sont utilisés dans la forme de réalisation préférée représentée. Un plus grand nombre de segments peut être utilisé si or le désire. vS n Ses segments expansibles 16 présente des parois plats terminales 18 et 20, des cotéi rayonnant vers l'extérieur 22 et 24, une paroi intérieure 26 et une paroi convexe extérieure 28.Les segments expansibles 16, quand ils sont assemblés comme représenté, définissent un alésage 30 traversant axialement le corps 12. Les extrémités opposées des segments expansibles sont munies de parois planes 32 et 34 dirigées dans le sens de la longueur et rayonnant vers l'intérieur de façon inclinée qui, quand le corps est assemblé comme montré, définissent des surfaces planes formant un angle ménageant un coin définissant un évidement en tronc de pyramide intérieur à chacune des extrémités du corps, les surfaces ou parois 32 et 34 rejoignant les parois 26 définissant l'alésage 30. L'organe d'actionnement 14 qui peut aussi être fait d'acier ou d'un autre matériau suffisamment résistant est notablemen plus long-que le corps 12 et une partie de l'organe d'actionnement s'étend à travers l'alésage 30 à une certaine distance des parois 26 qui définissent cet alésage 30. L'organe d'actionnement 14 comprend une partie allongée servant de manche 36 à l'une de ses extrémités, cette partie servant de manche étant de préférence hexagonale ou de toute autre section non circulaire pour faciliter l'application à celle-ci d'une clef et aussi pour faciliter un positionnement ajustable du mandrin dans un silencieux ou un tuyau d'échappement.L'organe d'actionnement 14 comprend aussi une tige relativement courte et lisse 38 adjacente et prolongeant vers l'intérieur le manche 36 et une partie 40, relativement longue et filetée extérieurement, la tige 38 et la partie filetée 40 traversant l'alésage 30 à une certaine distance des parois 26 qui le définissent, la partie éloignée de la partie filetée 40 dépassant le corps 12 à l'extrémité distante du manche 36. Un ressort à boudin fonctionnant à compression 42 est placé dans l'alésage 30 autour de la tige 38 et de la partie filetée 40 de l'organe 14, le ressort 42 ayant un certain jeu à l'intérieur de l'alésage 30. Une paire de coins sensiblement en pyramide 44 et 46 sont disposés, l'un placé sur la partie filetée 4C et l'autre sur la partie lisse 38 de l'organe 14 aux deux extrémités opposées du corps 12. Les coins 44 et 46 ont chacun leurs extrémités externes 48 plus grandes en diamètre que le diamètre de l'alésage 30 et leurs extrémités internes 50 plus petites en diamètre que le diamètre de l'alésage 30. Chacun des coins 44 et 46 est muni de huit surfaces biseautées planes 52, de forme sensiblement trapé- zoidale, au C :sttuent des segments de la sìreace n'une pyramide et qui sont inclinées de manière à être conjuguées des surfaces biseautées planes 32 et 34 situées aux extrémités opposées du corps 12.Les parties d'extrémité des surfaces biseautées 52 se rejoignent sans inégalités avec un léger rayon avec la partie d'extrémité de la surface biseautée adjacente afin que les surfaces en segment de pyramide 52 formant un certain angle entre elles soient séparées l'une de l'autre sur toute leur longueur par des segments de surfaces coniques 54 régulièrement espacées angulairement comme montré sur la figure 1, à une échelle considérablement agrandie pour la clarté de la représentation et de la description, les surfaces 52 étant des surfaces planes tandis que les surfaces 54 sont convexes et peuvent par exemple avoir un rayon de 0,25 mm. Avec une telle construction un dispositif d'embrayage est ainsi prévu pour enclencher les coins 44 et 46 et les désenclencher des segments expansibles 16 permettant ainsi aux coins 44 et 46 de tourner par rapport aux segments expansibles 16 au cas où un couple trop grand serait appliqué à l'organe d'actionnement 14, évitant ainsi une surdilatation du mandrin et évitant ainsi aux segments expansibles de se tordre et de se soulever l'un par rapport à l'autre. Le coin 46 est de préférence plus court que la tige 38 de 1 t organe 14 et présente un alésage lisse 56 le traversant de façon à recevoir la tige 38 tandis que le coin 44 présente un alésage 58 intérieurement taraudé dans lequel peut être vissée la partie extérieurement filetée de l'organe 14. De façon à faire se contracter le corps 12 en forçant les segments 16 à se diriger radialement et intérieurement l'un vers l'autre de manière à maintenir le corps 12 dans la condition assemblée, un dispositif de rappel contractile est disposé qui, dans la forme de réalisation avantageuse de l'invention représentée, comprend des anneaux toriques élastiques de rappel 60 et 62 qui sont de préférence constitués en un matériau résistant à l'huile, à la graisse et à la chaleur et qui sont placés dans des rainures inclinées vers l'intérieur 64 et 66 ménagées dans les parois extrêmes 18 et 20 respectivement, de chacun des segments 16 et qui sont alignées sur une ligne courbe continue quand les segments sont assemblés les uns contre les autres.Grâce à une telle construction, les surfaces externes 28 des segments ne sont pas embarrassées et sont lisses d'un bout à l'autre du corps. On comprendra que d'autres dispositifs contractiles de rappel peuvent être placés pour maintenir le corps 12 en position assemblée. Par exemple, des anneaux toriques ou des ressorts jarretières circulaires peuvent être disposés dans des rainures annulaires alignées ménagées dans les surfaces externes des segments en une position intermédiaire entre les deux extrémités. Si on le désire, le manche 36 peut être muni d'un évidement 68 le traversant de part en part destiné à recevoir un manche transversal ou une tige non représentée pour faciliter l'application d'un couple à l'organe 14. De manière à utiliser le mandrin 10, les différents éléments constitutifs sont assemblés comme montré sur les figures 1 à 4 et le corps 12 est inséré dans la pièce à travailler formée d'un tube à paroi mince tel qu'un silencieux de moteur ou un tuyau d'échappement. Un couple est alors appliqué à l'organe d'actionne ment l4, si bien que les coins 44 et 46 sont tirés l'un vers l'autre par la liaison filetée ménagée sur la partie filetée 40 de l'organe d'actionnement 14 et sur le coin 44.Au fur et à mesure que les coins 44 et 46 se déplacent l'un vers l'autre, les surfaces planes conjuguées -en forme de biseau coopérant 32, 34 et 52 assurent que les forces de calage ou de dilatation sont appliquées uniformément et régulièrement sur chacun des segments 16 pour provoquer une dilatation uniforme de la circonférence du corps 12 comme représenté sur les figures 5 et 6 et évitant ainsi que les segments 16 se tordent les uns par rapport aux autres, ce qui pourrait provoquer un coincement du mandrin. Le dispositif d'embrayage, comme il a été décrit précédemment, évite une surdilatation du mandrin qui pourrait elle aussi provoquer le coincement du mandrin dans la pièce à travailler. Au fur et à > mesure que les coins 44 et 46 se déplacent l'un vers l'autre, les extrémités internes 50 des coins viennent s'appliquer sur les extrémités du ressort à boudin 42 disposé longi tudinalement pour le comprimer. Le ressort 42 est de longueur telle que ses-spires se déplacent jusqu'à buter l'une contre l'autre et -forment un dispositif d'arrêt solide évitant que les coins pénètrent trop avant dans l'alésage 30 et provoquent une surdilatation du corps 12 au-delà-de l'intervalle utile. Le ressort 42 limite le mouvement du coin à l'intérieur du corps 12 au cas où des conditions de surexpansion se produiraient. Quand on désire retirer le mandrin 10 de la nièce à travailler, l'organe d'actionnement 14 est tourné dans l'autre sens, si bien que le ressort 42 exerce une pression sur les coins 44 et 46 dans le sens de la longueur vers l'extérieur de l'alésage 30 et s'oppose aux forces de frottement tendant à maintenir les surfaces 52 des coins 44 et 46 accolées aux surfaces 32 et 34 des segments 16. Une telle construction facilite ainsi la contraction du corps et son retrait aisé de la pièce à travailler, et évite ainsi que le mandrin se coince dans celle-ci. REVENDICATIONS 1. Mandrin expansible comprenant un corps cylindrique formé d'un certain nombre de segments distincts placés sur une circonférence et définissant un alésage axial traversant ce corps, des moyens élastiques portés par les segments pour les maintenir assemblés l'un à l'autre tout en leur donnant la possibilité de se dilater, lesdits segments ayant chacun des surfaces planes inclinées dirigées vers l'intérieur à chacune de leurs extrémités, le mandrin comprenant en outre, un organe d'actionnement traversant l'alésage et des coins ayant également des surfaces en secteurs de pyramide disposées avec le même espacement angulaire, ces surfaces coopérant avec les surfaces planes des segments, de façon que le mouvement relatif des surfaces planes l'une vers l'autre provoque la dilatation ou l'expansion du corps cylindrique, caractérisé en ce que l'outil comprend au moins huit de ces segments (16), en ce que l'organe d'actionnement (14) comprend une partie filetée (40) et une partie lisse (38) placées aux extrémités opposées du corps (12), et en ce qu'un coin (44) est complètement vissé sur la partie filetée (40) de l'organe d'actionnement et qu'un second coin (46) peut glisser sur la partie lisse (38) de l'organe d'actionnement, chacun des coins (44), (46) étant muni de surfaces pyramidales (52) disposées avec le même écartement angulaire et séparées l'une de l'autre par huit surfaces coniques (54) également espacées elles aussi, les surfaces pyramidales (52) des coins étant en contact avec les surfaces planes (32), (34), situées aux extrémités opposées des segments (16). 2. Mandrin selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un ressort à boudin de compression (42) est disposé dans l'alésage (30) autour de l'organe 'd'entraînement (14) pour éloigner l'un de l'autre les coins (44) et (46). 3. Mandrin selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ressort à boudin (42) a une longueur telle qu'il agit comme arrêt pour limiter le mouvement des coins (44), (46) l'un vers l'autre. 4. Mandrin selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pièce d'actionnement (14) a une partie allongée servant de manche (36) qui fait saillie à l'une des extrémités du corps (12).