Brevet FR2336993A1 — publié le 19770729

La présente invention est relative à un Procédé d'assemblage rigide de tubes circulaires ou polygonaux de diamètres ou respectivement d'encombrements différents par introduction du tube de petit diamètre ou de faible encombrement dans l'alésage du tube de grand diamètre. De tels assemblages sont réalisé de multiples façons y compris par coincement simple des deux tubes à la mode de l'assemblage des éléments de canne è pêche. Torsqutil s'agit d'obtenir un assemblage de grande résistance è la traction ou à la compression et peu encombrant, on choisit le plus souvent la solution de l'assemblage fileté, le tube de grand diamètre Jouant le rôle de l'écrou et celui de petit diamètre, le rôle de la tige filetée associée.Ce mode d'assemblage par filetage présente néanmoins plusieurs défauts principaux : il est relativement onéreux à réaliser pour des diamètres importants, il risque de se desserrer malgré toutes les sécurités d'assemblage prévues et enfin il ne permet pas d'assembler un tube de petit diamètre et de faible épaisseur d un tube de grand diamètre et de forte épaisseur car il n'est pas possible d'usiner le filetage sur le tube de petit diamètre sans réduire exagérément ltépais- seur de ce tube, è moins d'utiliser des filetages au pas fin. La présente invention a pour but de pallier notamment les défauts et difficultés d'assemblage énuméré ci-dessus et de proposer un procédé d'assemblage rapide d mettre en oeuvre et présentant une très bonne résistance aux différentes contraintes. A cet effet, le procédé d'assemblage de tubes circulaires ou polygonaux de diamètres (ou d'encombrements) extérieurs diffé- rents par libre introduction, avant assemblage, du tube de petit diamètre dans une partie de l'alésage (ou respectivement des parois internes) du tube de grand diamètre, est caractérisé en ce qu'il consiste à introduire dans le tube de plus grand diamètre au moins une pièce de liaison dont au moins une partie présente un diamètre extérieur (ou respectivement un encombrement) légèrement supérieur au diamètre (ou encombrement) interne du tube de plus petit diamètre, à amener ensuite d force par poussée axiale ladite pièce de liaison dans la zone d'assemblage de façon que les parois des tubes à assembler soient maintenues verrouillées entre elles dans ladite zone d'assemblage après expansion du tube de petit diamètre. Selon une autre caractéristique, le tube de plus grand diamètre comporte, dans la zone d'assemblage et dans son alésage, au moins une zone en creux constituée par exemple par une rainure annulaire ménagée dans l'épaisseur, ladite rainure étant susceptible de recevoir un organe en saillie sur la face externe de la pièce de liaison, l'assemblage par contact entre les tubes étant réalisé par déformation du tube de plus petit diamètre lors de l'engagement dudit organe dans ladite rainure, ledit organe pouvant être retiré éventuellement après l'assemblage. De préférence, les tubes sont maintenus sous effort de compression axiale, le tube de petit diamètre étant en butée sur la paroi latérale de la rainure annulaire, pendant que la pièce de liaison est introduite à force à l'intérieur du tube de plus petit diamètre dont le diamètre (ou encombrement) extérieur est légèrement supérieur au diamètre de la partie de l'alésage (ou respectivement des parois internes) du tube de grand diamètre située du côté opposé au côtd d'assemblage tandis que l'autre partie de l'alésage d'entrée du tube de grand diamètre présente un diamètre légèrement plus grand que le diamètre extérieur du tube de petit diamètre. La section transversale de la rainure peut comporter, du cAté opposé è la butée de la paroi latérale du tube de petit diamètre, un décrochement ou raccordement de forme sensiblement analogue à celle de la section transversale d'un bossage de raccordement ménagé sur la face externe de la pièce de liaison, l'assemblage par contact entre les tubes étant réalisé par déformation progressive du tube de plus petit diamètre lors de l'engagement dudit bossage dans l'alésage (ou respectivement les parois) interne du tube de plus petit diamètre. Selon un autre mode de réalisation, on utilise comme tube de plus grand diamètre un tube d'épaisseur constante à l'extrémi- té d'assemblage duquel on ménage la rainure d'assemblage et l'alésage (ou respectivement l'ouverture polygonale) de libre entrée du tube de plus petit diamètre. La rainure annulaire est reliée à la face interne de la paroi par un rebord perpendiculaire aux génératrices de l'alésage et par un rebord incliné et la profondeur maximale de la rainure annulaire est sensiblement égale à ltépaisseur de la paroi du tube de plus petit diamètre. Après assemblage, le rebord extérieur de la section de la pièce de liaison peut être sensiblement parallèle au rebord voisin de la section de la rainure annulaire de façon à conserver au tube de plus petit diamètre une épaisseur sensiblement constante après assemblage et à occuper la totalité de l'espace intérieur de ladite rainure annulaire. Dans le cas où l'assemblage des deux tubes est destiné à servir de tube guide d'une bielle de poussée, il est ménagé dans la pièce de liaison un logement creux susceptible de recevoir la tinte de bille et de transmettre l'effort de poussée de cette bielle simultanément aux tubes de petit et de grand diamètre. Afin d'éviter l'apparition après usage d'un jeu axial même léger entre les deux tubes assemblés, après avoir maintenu les deux tubes sous effort de compression axiale modérée pendant que l'on introduit à force la pièce de liaison à l'intérieur du tube de petit diamètre, avec un premier effort modéré mais suffisant pour produire l'expansion de ce tube, on supprime l'effort de compression axiale sur les tubes et on force la pièce de liaison à l'intérieur du tube de petit diamètre sous un deuxième effort axial d'expansion plus élevé que le premier de façon à provoquer un allongement éventuel de la partie du tube de petit diamètre emprisonnée à l'intérieur de la rainure annulaire à supprimer ainsi le Jeu axial éventuel entre les deux tubes assemblés. avant assemblage, chacun des deux tubes peut recevoir tous les usinages, traitements et accessoires nécessaires à l'-ensemble de l'assemblage tels que :trempe, rectification au poli du tube de grand diamètre, soudure d'une tête de piston assemblée au tube de petit diamètre, etc.. de façon à permettre la réalisation plus aisée de ces opérations d'usinage, de traitement, d'assemblage d'accessoires ou autres. Dans le cas où le tube de petit diamètre est par exemple assemblé par soudure à un piston de cylindre de frein et où le tube de grand diamètre est le tube de verrouillage de ce cylindre de frein en position "freins serrés", il est nécessaire de tremper la surface du tube de grand diamètre et de la recti fier avec précision et polir pour que la position des galets de coincement du tube interposés entre la surface extérieure du tube interposés entre la surface extérieure du tube et l'alésage conique intérieur d'un anneau de verrouillage, soit déterminée avec précision. Ces opérations de traitement thermique et rectification à la meule peuvent s'opérer avant l'assemblage des deux tubes de la façon la plus efficace et la plus économique possible. L'assemblage entre les deux tubes peut être si énergique et résilient qu'il est possible de gonfler le tube de grand diamètre en restant dans le domaine élastique de telle façon que le tube intérieur soit serré élastiquement dans le sens axial et radial par le tube extérieur au niveau de la rainure annulaire. D'autres buts et avantages de la présente invention apparai tront à la lecture de la description non limitative faite en regard du dessin annexé sur lequel la figure 1 est une vue éclatée de la figure 2 qui représente en coupe les moyens a assemblage utilisés. Le tube 1 de grand diamètre extérieur et d'épaisseur relativement importante est à assembler à un tube 2 de plus petit diamètre. Avant toute préparation d'assemblage, le tube 1 qui est par exemple un tube forgé sans soudure, est pourvu d'un alésage intérieur 3 qui s'étend régulièrement sur toute. sa longueur tandis que le tube 2 de qualité moindre et d'épaisseur plus faible obtenu par exemple par roulage et soudure présente également un alésage intérieur continu 4. Avant de procéder à l'assemblage des tubes selon l'invention, il est nécessaire de procéder à quelques opérations d'usinage intérieur dans la zone d'assemblage 5 des tubes.On usine pour cela d'une part un alésage d'entrée 6 à un diamètre et dans des tolérances telles que le tube 2 puisse toujours pénétrer avec un faible jeu dans cet alésage d'entrée 6 et d'autre part avec surface en creux constituée par une rainure annulaire 7 comportant une paroi latérale de butée 8 sensiblement perpendiculaire aux génératrices de l'alésage 3 ou à l'ase 20 du tube 1, c'est ainsi si que le diamètre de l'alésage d'entrée 6 est légèrement supérieur au diamètre extérieur du tube 2 tandis qu'au delà de la zone d'assemblage 5, le diamètre interne de l'alésage 3 est inférieur au diamètre externe dudit tube 2.La rainure 7 comporte un alésage intérieur 9 cylindrique ou légèrement conique raccordé à une surface de révolution 10 à section en forme de bossage et constituant la surface de raccordement entre les alésages 6 et 9 > la profondeur maximale de ladite rainure étant sensiblement égale à 1' épaisseur de la paroi du tube 2. La pièce de liaison 11 en forme de grain de poussée présente éventuellement un logement creux central 12 destiné à servir de surface d'appui à une bielle de poussée logée dans le tube ï et à l'opposé de ce logement 12, une surface frontale quelconque de préférence brute de coupure. Selon l'invention, la pièce de liaison 11 présentant au moins une partie 14 de diamètre extérieur légèrement supérieur au diamètre interne du tube 2 et une partie cylindrique 13 de diamètre sensiblement égal ou légèrement inférieur audit diamètre interne du tube 2, le raccordement desdites parties 14 et 13 étant réalisé au moyen d'une surface inclinée 17 parallèle à la surface de révolution 10 de raccordement de l'alésage 9 à l'alésage d'entrée 6. Après assemblage, les bords parallèles sont distants d'un espace sensiblement égal à l'épaisseur du tube 2. Pour procéder à l'assemblage, on porte sur la table 18 d'une presse le tube 2 emmanché dans l'alésage d'entrée 6 et en butée par son extrémité 2a sur la paroi 8 de la rainure 7 et on introduit la pièce 11 dans l'alésage 3, ou bien on introduit la pièce ll dans le tube 2 avant d'introduire celui-ci dans l'alésage 6.On maintient éventuellement une légère pression axiale entre les tubes 1 et 2 à l'aide d'un poussoir annulaire 15 tandis que l'on exerce à l'aide d'un poussoir central 16 une première poussée progressive F1 qui provoque l'dvasement presque complet de l'extrémité du tube 2 dans la rainure 7. Qn supprime ensuite la pression axiale entre les deux tubes 1 et 2 et on exerce un effort de poussée plus important F2 sur la pièce 11, le tube 2 restant toujours en appui sur la table 18 de la presse.Cette deuxième poussée provoque un allongement de la partie du tube 2 emprisonnée dans la rainure 7 de façon à réduire les jeux existant éventuellement entre les deux tubes et on met en précontrainte axiale et radiale le tube 2 par suite d'une légère dilatation radiale et axiale de l'extrémité 2a du tube 2. De ce fait, dans la zone d'assemblage, le tube 2 occupe la totalité de l'espace délimité par la rainure annulaire re 7. Dans une application à la réalisation de tige de piston comportant deux tubes assemblés, le tube 2 est soudé avant assemblage à un corps de piston tandis que le tube 1 en acier dur forgé sans soudure est trempé sur sa surface extérieure hors de l'extrémité 5 et ensuite rectifié au poli miroir sur toute sa surface extérieure. L'assemblage rigide des deux tubes 1 et 2 s'effectue après toutes les opérations de soudure et de traitement thermique avec la seule déformation du tube 2 réalisé en un acier à bonnes caractéristiques d'emboutissage. La paroi de la butée 8 peut être inclinée vers l'intérieur du tube pour faciliter l'évasement du tube 2 ou bien vers l'intérieur (en forme de queue d'aronde) pour mieux emprisonner l'extrémité du tube 2 qui vient au contact de la paroi 8. il va de soi que d'autres moyens peuvent être utilisé sans pour autant sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi qu'on peut ménager dans la zone d'assemblage du tube 1 des zones en creux susceptibles de recevoir soit des bossages prévus sur la pièce de liaison 11 soit un organe en saillie sur la périphérie de ladite pièce de liaison. Ces organes en saillie peuvent être constitués par exemple par des doigts rétractables qui sont poussés vers la rainure ou les zones en creux de manière à solidariser le tube 2 au tube 1 puis, qui sont retirés lorsque l'assemblage est terminé. Bien évidemment, les moyens de déplacement de ces doigts non représentés, peuvent être quelconques et logés par exemple dans la pièce de liaison, leur commande étant effectuée par l'extérieur après la mise en place de ladite pièce de liaison dans la zone d'assemblage. REVENDICATIQNS 1 - Procédé d'assemblage de tubes de diamètres extérieurs différents par introduction, avant assemblage, du tube de petit diamètre dans une partie de l'alésage d'entrée ou respectivement des parois internes du tube de grand diamètre, caractéri- sé en ce qu'il consiste à introduire dans le tube de plus grand diamètre au moins une pièce de liaison dont au moins une partie présente un diamètre extérieur légèrement supérieur au diamètre interne du tube de plus petit diamètre, à amener ensuite à force par poussée axiale ladite partie de grand diamètre de la pièce de liaison dans la zone d'assemblage de façon que les parois des tubes à assembler soient maintenues verrouil lées entre elles dans ladite zone d'assemblage après expansion radiale du tube de petit diamètre. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la zone d'assemblage, le tube de plus grand diamètre comporte, dans son alésage, au moins une zone en creux susceptible de recevoir un organe en saillie sur la face externe de la pièce de liaison, l'assemblage par contact entre les tubes étant réalisé par déformation du tube de plus petit diamètre lors de ltengagement dudit organe dans ladite zone en creux, ledit organe pouvant être retiré éventuellement après l'assem- blage. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la zone en creux est constituée par une rainure annulaire ménagée dans l'épaisseur du tube extérieur. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les tubes sont maintenu sous effort de compression axiale, le tube de plus petit diamètre étant en butée sur la paroi latérale de la rainure pendant que la pièce de liaison est introduite à force à l'intérieur du tube de plus petit diamètre. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'alésage d'entrée de tube de plus grand diamètre présente un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur du tube de plus petit diamètre, tandis qutau-delà de la zone d'assemblage, le diamètre interne du tube de plus grand diamètre est inférieur au diamètre externe du tube de plus petit diamètre. 6 - Procédé selon llune des revendications 3 ou 5, caractérisé en ce que le fond de la rainure annulaire est raccordé par une surface inclinée aux génératrices de l'alésage d'entrée et en ce que la pièce de liaison présente une surface extérieure sensiblement parallèle à ladite surface inclinée, l'assemblage par contact entre les tubes étant réalisé par déformation progressive du tube de plus petit diamètre lors de l'engagement de ladite surface inclinée de la pièce de liaison dans l'alésage interne du tube de plus petit diamètre. 7 - Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la paroi de butée de la rainure annulaire est perpendiculaire aux génératrices de l'alésage du tube de plus grand diamètre. 8 - Procédé selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la profondeur maximale de la rainure annulaire est sensiblement égale à l'épaisseur de la paroi du tube de plus petit diamètre. 9 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractéri- sé en ce que, après assemblage, le rebord extérieur de la section de la pièce de liaison est sensiblement parallèle au rebord voisin de la section de la rainure annulaire de façon que le tube de plus petit diamètre présente une épaisseur sensiblement constante après assemblage et occupe la totalité de l'espace intérieur de ladite rainure annulaire. 10 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que dans la pièce de liaison est ménagé un logement creux susceptible de recevoir une tête de bielle et de transmettre l'effort de poussée de cette bielle simultanément aux tubes de petit et de grand diamètre. 11 - Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que après avoir maintenu les deux tubes sous effort de compression axiale pendant que l'on introduit à force la pièce de liaison à l'intérieur du tube de petit diamètre avec un premier effort modéré mais suffisant pour produire l'expansion radiale de ce tube, on supprime 11 effort de compression axiale sur les tubes et on force la pièce de liaison à l'intérieur du tube de petit diamètre sous un deuxième effort axial d'expansion plus élevé que le premier de façon à provoquer un allongement éventuel de la partie du tube de petit diamètre emprisonnée à l'intérieur de la rainure annulaire. 12 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, carac térisé en ce que, avant assemblage, chacun des deux tubes est préalablement usiné et traité avant assemblage