Brevet FR2475685A1 — publié le 19810814

Joint à rotule pour des éléments tubulaires tels que des tuyaux d'échappement de véhicules automobiles. La présente invention concerne un joint à rotule destiné à assurer l'assemblage entre des éléments tubulaires et plus particulièrement des tuyaux d'échappement de véhicules automobiles quelles que soient leur nature et leur fonction. On sait que le point faible des tuyaux d'échappement de véhicules automobiles est généralement constitué par la partie du tuyau la plus proche du bloc-moteur. En effet, en cours de fonctionnement, le bloc-moteur vibre et ses vibrations sont transmises par le collecteur d'échappement des gaz brûlés au tuyau d'échappement qui est fixé au chassis du véhicule. On a observé que le tuyau d'échappement est donc soumis à de multiples contraintes de fatigue qui peuvent entraîner sa rupture, et cela malgré les systèmes élastiques de suspension jusqu'alors utilisés pour tenter de compenser ces vibrations. 10 est donc connu d'utiliser, dans ce type d'application, des joints à rotule permettant au bloc moteur de pouvoir vibrer librement, indépendamment de la tubulure d'échappement de manière à éviter sa détérioration prématurée. Parmi ces joints a rotule connus, il existe notamment celui dans lequel le collecteur en fonte, relié au collecteur d'échappement du moteur, présente à son extrémité libre, un segment sphé rique venant prendre place dans un siège de forme complementaire, réalisé à l'extrémité d'un raccord situe, en prenant le bloc-moteur en référence, en amont du tube de séparation menant au pot d'échappement. Dans ce mode de réalisation, le segment sphérique du collecteur fonte,dit également collecteur Y, correspond très exactement à la hauteur du siège réalisé dans le raccord tulipe, de sorte que les portées des surfaces en contact sont relativement faibles.Ce genre de rotule est par ailleurs d'un coût de fabrication élevé dans la mesure ou le collecteur et le raccord doivent être accouplés par des brides inférieure et supérieure, l'une des deux brides étant soudée sur le raccord tulipe, l'autre étant nontee mobile dans au moins deux plans orthogonaux par rapport au collecteur, cette mobilité étant obtenue par des ergots mobiles en rotation dans des fraisures usinées du collecteur, et par des vis à tête cylindrique, situées dans un plan perpendiculaire a celui des ergots, ces têtes de vis pouvant librement pivoter dans des sièges de forme correspondante, usinés dans la bride supérieure du collecteur.La bride fixe, solidaire du raccord tulipe, est accouplée à la bride articulée du collecteur par les vis précitées à tête cylindrique, avec interposition de ressort de compression prenant appui sous la bride inférieure, le tout étant immo bilisé par des rondelles et des contre-écrous de blocage. Ce mode d'assemblage présente donc l'inconvénient de susciter un usinage élaboré de la tête du collecteur et des sièges des ergots et des vis, ce qui grève sensiblement le prix de revient d'un tel joint rotule. L'invention a pour but de remédier à ces divers inconvénients afin de permettre l'obtention d'un joint rotule qui, tout en présentant les qualités des joints connus, soit d'un cout de fabrication sensiblement moindre. L'invention concerne donc un joint carac- térisé en ce que l'extrémité du collecteur comporte un second segment sphérique prolongeant le segment de siège, la bride associée à ce collecteur ceinturant librement ce second segment et étant seulement ac couplée à la bride du raccord femelle par des organes d'assemblage. Suivant un mode de réalisation, le second segment sphérique du collecteur est contigu au premier segment sphérique de siège et forme une surface continue convexe. Suivant une caractéristique de l'invention, la bride du collecteur est constituée de deux demi-coquilles pourvues d'une ouverture centrale, accouplées l'une à l'autre par des moyens de fixation, ces deux demi-coquilles ceinturant le second segment sphérique du collecteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après et des dessins an nexés, dans lesquels - la Fig. 1 est une vue schématique d'un tuyau d'échappement; - la Fig. 2 est une vue partielle du joint à rotule selon l'invention; - la Fig. 3 est une vue de dessus des deux demi-coquilles constituant la bride supérieure du collecteur; - la Fig. 4 est une vue en coupe de la Fig. 3 suivant une ligne A-A. Comme illustré en Fig. 1, le blocmoteur 1, et plus particulièrement ses collecteurs 2, sont accouplés au collecteur fonte 3, faisant partie du joint à rotule, par une bride 4, le joint à rotule étant schématiquement désigné par la référence 5, le raccord tulipe par la référence 6, les tubes de séparation par la référence 7, et le tuyau d'échappement menant au pot d'échappement proprement dit par la référence 8. En se référant à la Fig. 2, le collecteur en fonte 3, dit collecteur Y (parce qu'il est convergent vers la rotule et qu'il est séparé intérieurement par une cloison) présente la parti culait de comporter à son extrémité, deux segments sphériques S1-S2 se prolongeant l'un l'autre, ces deux segments étant, dans le cas conconsidéré, relies entre eux par une zone convexe 9 ayant le même rayon que les segments S1-S2, de façon à former une paroi convexe continue se raccordant respectivement à la paroi extérieure 31 du collecteur, et à la paroi extérieure 61 du raccord 6. t'extrémité de ce raccord femelle tourné vers te collecteur présente une forme tulipée 62 obtenue par emboutissage, cette extrémité tulipee présentant intérieurement un siège 10 e# forme de segment sphérique correspondant au segment Si du rollec- teur 3. L'assemblage à rotation des deux éléments constituant le joint à rotule, c'est-à-dire l'accouplement du collecteur 3 et du raccord 6, est assuré par deux brides 11 et 12, accouplées entre elles par des vis 13 coopérant avec des ressorts de compression 14, des rondelles 15 et des écrous et contre-écrous de blocage 16. La bride in férieure est réalisée en tôle emboutie et comporte un orifice central ayant un diamètre sensiblement égal à celui de l'extrémité tulipée 62 du raccord 6, de manière à pouvoir être emboîtée sur ce raccord, après quoi la bride 12 est rendue solidaire de l'extrémité tulipée dudit raccord par des points de soudure 17. Cette bride 12 comporte évidemment un ou plusieurs orifices 18 destinés au passage des vis 13. La bride supérieure 11 est réalisée, quant à elle, à partir de deux demi-coquilles 111-112 (Fig. 3). Cette bride est réalisée en deux parties, de manière à ce qu'elle puisse être mise en place autour du collecteur, et plus précisément en regard du segment sphérique S2 par simple rapprochement radial des deux demicoquilles qui viennent ainsi ceinturer le collecteur, le diametre interne 113 de cette bride, après assemblage des deux demi-coquilles, etant necessairement inférieur au diamètre le plus large de la rotule, c' est-à-dire au niveau de la zone de transition 9 reliant les segments sphériques S1-S2.Cet orifice 113 est forme par un retour 19 obtenu par emboutissage étant donne que, contrairement aux brides en fonte jusqu'alors usinées, cette bride supérieure est obtenue par simple emboutissage d'une tôle découpée. Le bord extérieur des deux demi-coquilles est également relevé en 20 et les extrémités 21 et 22 des deux demicoquilles comportent des décrochements 23, également obtenus par emboutissage, de manière à ce que les deux demi-coquilles se chevauchent partiellement pour amener en regard leur orifice respectif 23, 24. Dans l'exemple représenté, les deux demi-coquilles sont assemblées entre el-les par des points de soudure 25 après leur montage autour du collecteur 3. Ainsi, et grâce au montage selon l'inven- tion, les deux brides Il et 12 peuvent être réalisées par simple emboutissane d'un flan découpe, le seul usinage consistsn+ à exécuter, en plus du segment sphérique SI, déjà nécessaire, un second segment S2 sur lequel est montée "flottante" la bride 11 qui est totalement libre par rapport au collecteur 3 et qui n'est reliée au raccord 6 que par les vis 13 et la bride 12. En outre, ce montage permet non seulement de réduire très sensiblement le coût de fabrication du fait de la réduction sensible de l'usinage mais permet également d'obtenir une rotule mobile sur 3600, alors que la plupart des rotules connues n'étaient mobiles que dans deux plans orthogonaux, à la façon d'un Cardan. Bien entendu, l'invention n'est pas limitee à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit, pour lequel on pourrait prévoir d'autres variantes sans cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) - Joint a rotule pour des éléments tubulaires tels que des tuyaux d'échappement de véhicules automobiles, ce joint étant constitué de deux éléments formes d'un collecteur mâle ayant une extrémité en forme de segment sphérique, logée dans un raccord femelle pourvu d'un siège de forme complémentaire, le collecteur et le raccord étant accouplés l'un à l'autre par deux brides dont l'une est solidaire d'un des deux éléments tandis que l'autre est mobile dans deux plans orthogonaux par rapport à l'autre élément, ces deux brides étant assemblées par des organes de liaison, joint carac terisé en ce que l'extrémité du collecteur (3) comporte un second segment sphérique (S2) prolongeant le segment de siège (S1), la bride (11) associée à ce collecteur (3) ceinturant librement ce second segment (S2) et étant seulement accouplée à la bride (12) du raccord femelle (6) par des organes d'assemblage (13). 20) - Joint à rotule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second segment sphérique (52) du collecteur (3) est contigu au premier segment sphérique de siège (S1) et forme une surface continue convexe. 30) - Joint à rotule selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bride (11) du collecteur (3) est constituée de deux demi-coquilles (111-112) pourvuesd'une ouverture centrale (113) accouplées l'une à l'autre par des moyens de fixation (25), ces deux demi-coquilles ceinturant le second segment sphérique (52) du collecteur, l'ouverture (113) de la bride, après assemblage des deux demicoquilles, étant circulaire mais d'un diamètre inférieur au diamètre le plus large du segment sphérique (s2) 40) - Joint à rotule selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux demi-coquilles (111-112) se chevauchent partiellement et sont assemblées par des points de soudure (25), la bride ainsi réalisée étant montée mobile en tous sens par rapport au collecteur (3) et étant simplement accouplée à l'autre bride fixe (12) du raccord femelle (6) par des vis (13) entourées d'un ressort de compression (14). 5 ) - Joint à rotule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les deux demi-coquilles formant la bride (11) du collecteur (3) sont réalisées en tôle emboutie. 60) - Joint à rotule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le raccord femelle (6) présente un siège intérieur (10) en forme de segment sphérique dont la hauteur est supérieure à celle de la bride (12) qui lui est associée, cette bride étant soudée sur la partie extérieure convexe de ce siège (10).