Brevet FR2323944A1 — publié le 19770408

Ltinvention concerne un tuyau métallique souple, utilisable notamment pour les gaz d'échappement de moteurs a explosion sur des véhicules automobiles. Elle concerne également un procédé et une machine pour la fabrication de ce tuyau. Il est désirable, sur les véhicules automobiles comportant un moteur à explosion, de disposer, sur le trajet des gaz d'échappement, entre les tubulures de sortie des cylindres et le pot d'échappement, une section de tuyau métallique souple pour absorber les vibrations et les déformations de flexion, de torsion et d'allongement provenant notamment du fonctionnement du moteur. L'invention a pour but de fournir un nouveau tuyau de ce genre, ainsi qu'un procédé et une machine pour sa fabrication. Le tuyau selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il est constitué par une bande métallique ondulée résistante, par exemple en acier inoxydable, qui est enroulée en hélice suivant un pas légèrement inférieur à sa demi-largeur et sertie de manière lâche dans la zone en hélice où ltenroulement présen- te trois épaisseurs. Le procédé pour la formation du tuyau selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte les phases suivantes, à partir d'une bande métallique: on confère à la bande une forme ondulée, en section transversale; on enroule la bande en hélice suivant un pas à peine inférieur à sa demi-largeur; et on sertit de manière lâche ltenroulement ainsi constitué dans la zone en hélice où celui-ci présente trois épaisseurs. La machine pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus est caractérisée par le fait quelle comporte: une paire de rouleaux ondulés en section longitudinale; un mandrin tournant pour recevoir, des rouleaux ondulés, la bande métallique ondulée, et au moins un rouleau, coopérant avec le mandrin, pour sertir de manière lâche 11 enroulement dans la zone où celui-ci présente trois épaisseurs. On comprendra bien 11 invention à la lecture de la description qui va suivre, et en référence aux dessins annexés dans lesquels Fiv.1 est une coupe longitudinale d'une partie de tuyau selon l'invention; Fiv.2 est, en élévation, une vue schématique de la machine selon l'invention. Fig.3 montre, en coupe longitudinale, les rouleaux pour l'ondulation de la bande; Fig.4 montre, en coupe transversale, 11 état de la bande assemblée avant sertissage; Bingo5 montre, en coupe longitudinale, un rouleau d'assemblage et de pré-sertissage; et Figiez montre, en coupe longitudinale, un rouleau de sertissage. Te tuyau 1 selon l'invention, dont une partie seulement a été représentée, en coupe, sur la fiv.1, est du type à sertissage, ou agrafage, hélicoidal. il est constitué par une bande métallique 2 ondulée, enroulée sur elle-même en hélice suivant un pas P légèrement inférieur à la moitié de sa largeur 1. Du fait de cet enroulement; les spires Si, S2, S3, S4, S5,.o. de la bande se chevauchent sur une demi-largeur de bande, les ondulations étant en coincidence, de sorte que le tuyau présente, dans ltensemble, une double épaisseur et, dans une zone hélice dale étroite, une épaisseur multiple due au sertissage. L'ensemble constitué par la partie centrale 9 d'une spire et les bords en chevauchement 10, Il des deux spires adjacentes à celle-ci est serti de manière lâche, comme montré en 3. La bande 2 présente, avant sertissage, par exemple dix ondulations régulières, la première, la sixième et une partie de la dixième étant destinées au sertissage. La fabrication du tuyau sera décrite en détail ultérieurement. La bande 2 est en matière résistante; dans l'application préférée à l'évacuation de gaz d'échappement pour moteurs de véhicules automobiles, elle est en acier inoxydable. Grâce aux ondulations, le tuyau présente une certaine souplesse longitudinale et en flexion et, grâce à l'agrafage lâche, elle présente une certaine souplesse en torsion. Ces souplesses permettent d'absorber les vibrations et les déformations. on va décrire maintenant, en référence aux fig.2 à 6, le procédé et la machine pour la fabrication du tuyau ci-dessus décrit. On fait passer une bande plate 2a (fig.2) entre deux rouleaux 4, ondulés en section longitudinale, présentant des nervures 5 et des gorges 6 circulaires pour transformer la bande plate 2a en une bande 2 de moindre largeur et présentant des ondulations régulières en section transversale (fige3) Â la sortie des rouleaux 4, la bande ondulée 2 est enroulée en hélice sur un mandrin tournant 5, à l'aide d'un rouleau 6 qui a le double rôle de réaliser, à la fois, l'enroulement en hélice et un assemblage avec pré-sertissage. Pour cela, le mandrin 5 est cylindrique et le rouleau 6 présente une surface conique 7 d'assemblage et de pré-sertissage (fig.5) bordée par deux nervures circulaires 8 de forme correspondant aux creux des ondulations de la bande 2. Les nervures 8 sont axialement espacées d1une distance égale à deux fois la largeur d'une ondulation. L'axe du rouleau 6 est incliné sur l'axe du mandrin 5 d'un angle égal à l'inclinaison de l'hélice. On a montré à la figo4 l'état de la bande ondulée 2 avant qu'elle coopère avec le rouleau 6. La surface 7 est agencée pour écraser partiellement l'ondulation dont une branche présente trois épaisseurs, à savoir la partie centrale 9 d'une spire et les bords superposés 10, Il des deux spires adjacentes. L'inclinaison de la surface 7 est telle que la branche comportant les trois épaisseurs est repoussée vers le mandrin 5 et recouverte par l'autre branche de l'ondulation (fig.5). Â la sortie du rouleau 6, la bande 2 est ainsi assemblée et pré-sertie, comme illustré à la fig.5. Elle passe ensuite entre un rouleau de sertissage 12 (fig.6) et le mandrin 5. Le rouleau 12 est situé immédiatement après le rouleau 6, dans le sens de rotation du mandrin 5, avec un décalage axial approprié. Le rouleau 12 présente une surface cylindrique de sertissage 13, bordée par deux nervures 14 de forme correspondant aux creux des ondulations de la bande 2. Les nervures 14 sont axialement espacées d'une distance égale à trois fois la largeur dfune ondulation. L'axe du rouleau de sertissage est également incliné sur l'axe du mandrin 5 d'un angle égal à l'inclinaison de hélice. Le diamètre de la surface cylindrique 13 de sertissage est calculé pour que les sept épaisseurs de métal soient comprimées pour constituer un joint aplati, mais sans être écrasées fortement. De la sorte, les sept épaisseurs de métal, tout en étant serties, peuvent subir de légers mouvements relatifs de glissement. Après avoir quitté le rouleau 12, la bande 2, assemblée et sertie, passe sur trois rouleaux ondulés de guidage 15, 16, 17 répartis par exemple à 900 autour du mandrin 5 et décalés axialement l'un par rapport a' lgautre, leur axe étant également incliné sur l'axe du mandrin d'un angle égal à l'inclinaison de hélice. Les trois rouleaux 15, 16, 17 coopèrent avec le mandrin 5 pour donner à la bande une forme cylindrique. Des moyens, non représentés, sont prévus pour entraîner les rouleaux de formage 4, d'assemblage 6, de sertissage 12 et de guidage 15, 16,# 17. La bande 2, sous forme de tube, se déplace axialement sur le mandrin et est recueillie en bout. Elle peut subir ultérieurement une opération de compression axiale destinée à comprimer les ondulations. Le tuyau selon ltinvention, grâce à ses ondulations et à son sertissage lache, peut absorber les vibrations et les déformations de flexion, de torsion et dtallongement. Malgré le sertissage souple, il est néanmoins étanche et hermétique car ltune de ses deux épaisseurs traverse le joint sans être interrompue. REVEKDICX2IONS 1 tuyau métallique souple, notamment pour gaz dléchap- pement, caractérisé par le fait qutil est constitué par une bande métallique ondulée résistante qui est enroulée en hélice suivant un pas légèrement inférieur à sa demi-largeur et sertie de manière lâche dans la zone en hélice où 11 enroulement présente trois épaisseurs. 2o Tuyau métallique souple selon revendication 1, caractérisé par le fait qutil est en acier inoxydable. 3.- Procédé pour la fabrication du tuyau selon l1une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comporte les phases suivantes, à partir dtune bande métallique: on confère à la bande une forme ondulée, en section transversale; on enroule la bande en hélice suivant un pas à peine inférieur à sa demi-largeur; et on sertit de manière lâche ltenroulement ainsi constitué dans la zone en hélice où celui-ci présente trois épaisseurs. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la bande est enroulée en hélice sur un mandrin cylindrique, en étant d'abord assemblée et pré-sertie, puis sertie 5.- Machine pour la fabrication du tuyau selon l'une des revendications 1 et 2 et la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait qu'elle comporte: une paire de rouleaux ondulés en section longitudinale; un mandrin tournant pour recevoir, des rouleaux ondulés, la bande métallique ondulée, et au moins un rouleau, coopérant avec le mandrin, pour sertir de manière lâche 1 1enroulement dans la zone où celui-ci présente trois épaisseurs. 6.- Machine selon la revendication 5, caractérisée par le fait que le mandrin est cylindrique. 7.- Machine selon Ifune des revendications 5 et 6, caractérisée par le fait qu'il comporte un rouleau dtassemblage et de pré-sertissage dont l'axe est incliné sur l'axe du mandrin d'un angle égal à l'inclinaison de l'hélice et qui présente deux nervures, destinées à coopérer avec des ondulations de la bande et espacées d'une distance égale à deux largeurs d'ondulation, et une surface médiane conique d'assemblage agencée pour repousser vers le mandrin une ondulation dont une branche présente trois épaisseurs. 8.- Machine selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la surface conique est orientée pour repousser vers le mandrin la branche de l'ondulation présentant trois épaisseurs et la recouvrir par liautre branche de l'ondulation. 90- Machine selon lune des revendications 5 à 8, caractérisée par le fait qu'elle comporte un rouleau de sertissage dont lXaxe est incliné sur ltaxe du manchon d'un angle égal à l'inclinaison de l'hélice et qui comporte deux nervures, destinées à coopérer avec des ondulations de la bande et espacées d'une distance égale à trois largeurs d'ondulation, et une surface médiane cylindrique de sertissage agencée pour partiellement écraser contre le mandrin une ondulation dont une branche présente trois épaisseurs. 10.- Machine selon ltune des revendications 5 à 9, caractérisée par le fait qu'elle comporte, au-delà du rouleau de sertissage, des rouleaux dont l'axe est incliné sur l'axe du mandrin d'un angle égal à l'inclinaison de l'hélice et qui sont ondulés en section longitudinale pour l'enroulement de la bande sur le mandrin.