Brevet FR2528132A1 — publié le 19831209

-1- DISPOSITF D'ASS BTAGE D'U TUBE ET D'UN Ed IENT DE -.TOLE On connaît divers dispositifs d'assemblage angulaire d'une extrémité de tube et d'un élément de tôle dans lequel a été préalablement percé un orifice de dimensions au toins égales à celles de la section exté- rieure Ainsi, pour l'assemblage des tubes dans les orifices des plaques tubulaires des échangeurs thermiques, on utilise couramment le dudge O Enage et le soudage On connaît aussi l'assemblage par em- boktement à force des tubes dans des orifices grâce à l'interposition d'une bague solidaire de l'orifice, commae exposé dans le brevet FR 2 477 920. L'objet de la présente invention est un dispositif qui, tout en pré- sentant des analogies avec le FR 2 477 920, a pour objectif essentiel, rnon d'assembler deux éléments de tubes, mais d'effectuer l'assemblage angulaire d'une extrmité d'un tube et d'un élénent de tôle, ceci de façon très rapide et très sûre. Ce dispositif peut être utilisé, par exermple, pour l'assemblage des barreaux et des rontants d'échelles ou des barreaux et des lisses de garde-corps, mais aussi pour beaucoup d'autres applications telles que la réalisation d'échafaudage ou de faisceaux d'échangeurs. Pour la clarté de l'exposé, on considérera ci-après la face de la tôle se présentant du côté du tube comne sa face avant et sa face opposée corne sa face arrière On considérera également la portion du tube se trouvant du côté de l'extrémité assemblée sur la tôle comrme sa portion avant. De façon assez analogue au FR 2 477 920, le dispositif, objet de l'invention, implique l'utilisation d'une bague, qui est insérée en- tre le tube et l'orifice de la tôle Son extrémité côte tôle est dé- signée ci-après ccme extrémité arrière, et l'extrémité côté tube, came son extrémité avant L'assemblage se fait par rapprochement des parties avant du tube et de la tôle se trouvant en vis-à-vis. Une fois le dispositif réalisé, il se présente de la façon suivante La partie avant du tube se trouve contractée par emboîtement à force -2- dans ure bague sensiblement cylindrique dont l'extrémité arrière, de préférence à section plane et à bord franc, affleure la face arrière de la tôle Les dimensions intérieures de la bague sont inférieures aux dirersions extérieures initiales du tube sur sa portion non em- boitée Ses dimensions extérieures, au moins à son extrémité arrière, sont égales à celles de l'orifice de la tôle dans laquelle cette extré- mité se trouve comprimée radialerent sur l'épaisseur de la tôle entre le tube et ledit orifice De plus, l'extrémité avant du tube dépasse la face arrière de la tôle et se trouve rabattue vers l'extérieur en corolle sur la face arrière de l'éléeent de tôle. En particulier, si l'élément de tôle considéré est un élément arrière d'une tôle cintrée en U, ou rêne d'un profil fermé, par exemple, un profilé constituant un montant d'échelle ou une main courante de gardecorps, on peut'perforer dans la partie de la tôle cintrée à l'avant de L'orifice principal à la sortie duquel est rabattue l'ex- trnémité du tube, un autre orifice coaxial et de même dimension On utilise alcrs une bague de longueur au moins égale à la distance axiale entre les deux orifices de la tôle Elle traverse les deux ori- fices avec son extrémité arrière affleurant la face arrière de l'élé- ment de tôle Le tube et la bague traversent les deux orifices La portion avant du tube est contractée sur la longueur de la bague qui est elle-r_ compri're entre le tube et chacun des orifices dans la traversée des deux épaisseurs de la tôle Coame précéderment, l'extré- mité avant du tube est rabattue sur la face arrière de l'élément de tôle arrière. Le procédé de réalisation du dispositif se déduit aisément de la des- cription ci-dessus On réalise dans l'élément de tôle un orifice de 3 ( dimensions au toins égales aux di-ensions extérieures du tube Si l'élément de tôle est un élément d'une tôle cintrée en U ou d'un profil fermé, on perce également un orifice identique et coaxial dans la partie avant de la tôle. On prépare l'extrémité du tube oui doit être assemblé avec l'élément de tôle (ou le profilé), ceci en chanfreinant en biseau l'extrémité avant du tube On donne ainsi à 1 'extrémité du tube à assembler une -3- forme mile. On prépare une bague cylindrique dont les dim Tensions extérieures sont sensiblement égales à celles de l'orifice minoré du jeu nécessaire à son introduction facile dans l'orifice tandis que les dimensions inté- rieures sont inférieures aux dimensions extérieures du tube Cette bague se termine a l'arrière par une section plane tandis que son ex- trémité avant est alésée coniquement, ce qui lui donne une emboûchure femelle La bague est engagée dans l'orifice avec son extrémité ar- rière venant affleurer la surface arrière de la tôle On immobilise axialeent la bague dans la tôle, ceci par exemple par une matrice in- déformable qui l'enserre à l'avant de l'élément de tôle et/ou par une butée arrière pleine ou creuse; dans ce dernier cas, celle-ci pré- sente un trocu de section au reins égale à la section interne de la bague, mais inférieure à sa section externe. On présente le tube dans l'axe de la bague avec son extrémité chan- freinée-rmile en vis-à-vis de l'extrémité alésée femelle On erboite alors axialement à force le tube dans la bague, par exemple, selon le procédé décrit dans le FR 2 356 463 ou FR 2 477 920, jusqu'à ce que l'extraité amincie du tube dépasse la face arrière de l'élément de t Mle, ceci d'une longueur au moins égale à l'épaisseur du tube, après avoir retiré la butée pleine. La bague, serrée au m Dins sur l'épaisseur de la tôle, ne peut se di- later et le tube doit se contracter au moins sur une longueur corres- pondant à l'épaisseur de l'orifice plus, éventuellement, sur la lon- gueur de la bague enserrée dans une matrice indéformable L'extrémité amincie avant du tube est rabattue sous forme d'un collet rabattu en corolle vers l'extérieur, sur la face arrière de la tôle Ce rabatte- ment peut se faire simplement en présentant sur la face arrière de la tôle une butée à gorge périphérique et noyau axial, le noyau ayant pour dimensions, sensiblement les dimensions internes du tube contrac- té par passage dans la bague et l'orifice. On peut aussi laisser dépasser axialement l'extrémité du tube de la -4face arrière de la tôle d'une longueur au rnoins égale à l'épaisseur de sa paroi, puis rabattre cette extrémité amicncie par action à con- tre-courant d'un poinçon c-:portant une gorge périp-hériuel-. De préf érence, on ultil,1 ise, un tube et xme'hague ayant i nîtialame it sen- siblement les mn IiÈsin itr, ee anèr extérieur de la bague peut être égal u u léèer e-7 u eur au dtezetérieur du tube (r 3; 3 I Iordcra Ie:&i -pax exrez 11, l'orifice de la tôeaura alors pourr diesir, au jeu necess rieures du -tube. L' invectin sera mieruc cu-pn se par Iz descrip-tiorn ci k-rère S d'un e Xem- pie desto et I aie S 3 jox_int 2 s, cs si n'lét -nt pas ii niitatif de inei En figizre 1, úeît f gre N cz Lzc-, ul en U, unem bague déjaà vise eni place, dans la tôle et pa i Is r-t rue natz Jice et une butée- pleine, -andis q'ui Le prxtion du -tu L-e irtiéeà tre se présen-te dans l'ayeo de la raguoe. D En figure 2, on -'oit en c 5 tipe les t C-rv-s élde:ents -précédent au cours de Vei 'eo It-ot à force ai ub dans la bague, tandis qu'une butée à rgorge est pésentée dans Il'ae du tuboe à as-se 1-àb Ier et bloquée contre la face arrirère de la tôle. En fi- Iîre 3 Z est figuré ren oop,à p L Ir aneéhe e le disposi- tif selon 3 Ynetode ntuibe et d'un éléme-nt da tôle. ni figure 4, est r:eprésenté e en coupe unie vari ant-e de la fe Ligure i o la bagize est Jrnbil J s Cée par cine butée auuafeà =ritre de la tôle. En figure 1, on distingue la partie avant d'unr tube ( 1) en alumninium de 16,/18 ir î, unie baguze en U, cui corxorte d'eux orifices coaxiaux ( 4) et ( 5) de mémes diamé- tres 18,1 rn la bague oenique ent à l'avant ( 8), ce aui lui donne une epi)oridure femelle. Elle est irmobilisée par par une matrice ( 9) à trois mors de serrage, disposée à l'avant de la tôle en U ( 3) et/ou par une butée arrière pleine ( 17) On peut remarquer que l'extrémité avant ( 10) du tube ( 1) est chanfreinée en biseau selon un angle a de l'ordre de 10 . Pour assurer l'assemblage du tube ( 1), de la bague ( 2) et de la tôle ( 3), il suffit d'avancer le tube ( 1) dans le sens F et de l'emboîter à force dans la bague et la tôle. En figure 2, l'assemblage est représenté en cours de réalisation On voit que, camme décrit dans le FR 2 477 920, au cours de l'avancée du tube ( 1) dans la bague ( 2) et de la contraction en résultant, l'alésa- ge conique du tube ( 1) se transforme en embouchure femelle L'extré- mité proprement dite ( 10) du tube ( 1) a une Daroi d'épaisseur sensi- blement nulle Cette -extrémité ne se contracte nas, ayant sensible- ment déjà le diamètre intérieur de la bague ( 2) Par contre, la por- tion du tube ( 1) lui faisant suite est contractée radialement Celà donne une ebo Qchure femelle. Il faut ajouter, comre celà se remarque mieux sur la figure 3, à plus grande échelle, que la bague-( 2) n'a plus une forme cylindrique, mais légèrement bcobée En effet, dans les portions libres de la bague ( 2) entre les orifices ( 4) et ( 5), ainsi qu'entre la matrice ( 9) et l'ori- fice ( 5) sous la poussée du tube ( 1), la bague ( 2) se gonfle en ton- neau En effet, lors de son avancée dans le sens F, le tube ( 1) est bien contracté au niveau de la matrice ( 9) ma-is, au-delà, sa surface externe en frottant avec grippage contre la surface interne de la ba- gue ( 2), se dilate au-delà de la limite élastique vers l'extérieur. Le diamètre intérieur du tube ( 1) dans sa partie rétreinte est sensi- blement de 14 min. La butée ( 11), pourvue d'une gorge périphérique ( 12) et d'un noyau ( 13), est présente axialemrrent en vis-à-vis du tube ( 1) Lorsque l'ex- trémité '( 10) du tube ( 1) vient dépasser la face arrière ( 7) de la tôle,-elle est contrainte de suivre la surface de la gorge ( 9) Elle s'épanouit puis se rabat vers l'extérieur et vient, en quelque sorte, -6- sertir le tube ( 1) sur la face arrière ( 7) de la tôle ( 3), corroe repré- senté figure 3. Ce sertissage pourrait aussi être réalisé en laissant d'abord dépasser axialement l'avant ( 10) du tube ( 1) au-delà de la face ( 7), puis en venant rabattre cette extrémité par pression axiale à contre sens de la direction F d'un poinçon de fonrme très semblable à celle de la bu- tte ( 11) Ce rabattemrent, en forme de collet arrondi ( 14) de l'extrémi- té du tube est alors très semblable à l'opération de réalisation d'un bord roulé pour boltier d'aérosol. Dans ce cas, on peut inmobiliser la bague ( 2) soit par une matrice ( 9) soit par une butée annulaire ( 15) telle que représentée en figure 4. La butée ( 15) est alors percée d'un orifice ( 16) de dimensions au moins égales aux dimensions intérieures de la bague ( 2), cet orifice laissant avancer l'extrémité ( 10) au-delà de la face arrière ( 7) de la tôle ( 3). Lorsque cette extrn ité ( 10) a dépassé suffisamtment la face ( 7), on re- tire la butée ( 15) et l'on peut rabattre le tube ( 1) conmre dit ci- dessus par action d'un poinçon de forme très semblable à celle de la butée ( 11), ais qui est mbile et avance axialement contre le tube ( 1) dans le sers opposé à la flèche F. La butée annulaire ( 15) peut éventuellerment faire corps avec l'élément de tôle ( 3) qai comporte alors un lamnage sur lequel vient buter la ba- gue ( 2) lors de l'avance du tube ( 1). Le dispositif d'assemblage d'un tube et d'un élément de tôle tel que décrit ici concerne un assemblage orthogonal, mais on conçoit facile- ment que le dispositif décrit soit encore très utilisable si le tube fait avec la tôle (ou le profilé creux), un angle de l'ordre de 30 à 400. Le tube ( 1), la bague ( 2) et les orifices ( 4) et ( 5) ont des formes circulaires Elles pourraient, tout aussi bien, avoir des formes car- r'es ou hexagonales, ou autres, à condition que les angles, s'ils exis- tent, soient arrondis ' -7- REVENDICATIONS 1 Dispositif d'assemblage angulaire d'un profilé tubulaire et d'un élément de tôle dans lequel a été percé un orifice de dimensions au toins égales à celles de la section externe du profilé tubulaire, ca- ractérisé en ce qu'une portion avant du profilé tubulaire ( 1) est contractée par emboîtement a force dans une bague ( 2) dont les dicensions extérieures sont sensiblement égales à celles de l'orifice ( 4) et les dimensions intérieures, inférieiires aux dimensions initiales extérieures du profilé tubulaire, et dont l'extrémité arrière ( 6) af- fleure la face arrière ( 7) de la tôle ( 3), cette bague ( 2) étant com- primée sur l'épaisseur de la btle ( 3) entre le profilé tubulaire ( 1) et l'orifioe ( 4) de la tôle, ceci tandis que l'extrémité ( 14) du profi- lé tubulaire est rabattue vers l'extérieur en corolle sur la face ar- rière ( 7) de l'élément de tôle. 2 Dispositif selon revenldication 1, caractérisé en ce qu'à l'avant de l'ori fice ( 4), sur ledel est rabattue l'extrémité ( 14) du profilé tubulaire, le profilé tubulaire ( 1) et la bague ( 2) traversent un ori- fice ( 5) coaxial et de enie section que le précédenlt et perforé dans la partie de la tôle située à l'avant de l'orifice principal ( 4). 3 Dispositif selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le profilé tubulaire ( 1) et la bague ( 2) ont initialement mrmes dimensions intérieures et mêmes dimensions extérieures. 4 Procédé de réalisation du dispositif d'assemblage selon revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'on réalise successivement les opera- tions suivantes: a) On réalise dans l'élément de tôle ( 3) que l'on veut asseimbler, un orifice ( 4) de dimensions au moins égales aux dimensions extérieures du profilé tubulaire ( 1). b) On chanfreine en biseau l'extrémité ( 1) du profilé tubulaire devant être serti sur l'élément de tôle; on lui donne cinsi une fone m Elle. c) On engage dans l'orifice ( 4) de la tôle une bague ( 2) dont les di- mensions extérieures sont sensiblement égales à celles de l'orifice ( 4) et les dimensions intérieures sont inférieures aux dimensions -8 extérieures du profilé tubulaire ( 1), cette bague extrémité ( 8), la bague étant engagé= -avec sont extréminité alésée- ( 8) à l'avant de Iléléikoent de tôle ( 31) et son extré -nité à section droite d) On inrnb Ll-Le axiale- ient la Lague ( 2) par un imyen connruu. e) On emrboîte à force-, dav X vers l'arrière, le prrofilé 1 tubulaire ( 1) dans la bague fare arrière f) On raa 'xrriz 1)du pr' é ta sur -LZIôl scous fone i'if co-)-llet an:d ( 14) ezn -cirole er 'xtiursur la face arrî 2 ri ( 7 ') de la tb rcd Ee- lon revendication 3, catriéen ze ques, pendant I aexn- boit e&- ent à fbore du pirfilé tz U 7 ulaix 1 e (J) _n-s la bague l'orifice ( 4) de la tôle ( 33), la bagoe esst î-m 1 rbilisée axialement par une butée anniulaire ( 1 5) dispcosée à lri ede la tôle, cette butée laissant passer libre-,ent l 'avant ( 10)' du tube lorsqu'il a traversé la bague 6 Prcédé-l selon reve-r di-cat iol Zn 3, c-ar-ctéCrisô en ce que, pendant l'ertoîtement à force du piciét-ubulaîre dans la bague, celle-ci est imritittlisée par une:matrice it Lriéfonb_île ( 9) enserrant la bague ( 2) à l'avant de l'1 élémeant de tôle ( 3) 7 Procédé se-lon l'une qoelconrq Lue des revendications 3, 4 ou 5, ca- ractérisé en oe que le re-attemntn du profilé -tulbulaire ( 1) est assuré par la mise en place, à l'arrière de la tôle, d'un e buté-e (MI) à gorge périphérique ( 12) et àL noyau central ( 13) dont la section est sensible- rr-nt égale à la sectiçn interine du, profilé tubulaire ( 1) après contrac- tion par emboltetaent dans la bague ( 2) et l'orifice ( 4), l'extrémité du tube s' avançant en venant senulrvers l'ext,-Lérieur en corolle suivant la -surface de la gorge. eb -9- 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 3, 4 ou 5, caractérisé en ce qe le rabattee nt de l'extrémité du profilé tubu- laire est assuré par action à contre-courant d'un poinçon comportant une gorge périphérique. 9 Procédé selon l'une quelconque des revendications 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que l'élément de tôle étant cintré en U vers l'avant et comportant dans la branche avant du U un orifice coaxial ( 5) et identique à celui ( 4) disposé sur la branche arrière, avant emboîte- ment à force du profilé tubulaire ( 1), la bague ( 2) alésée est enga- gée simultanément dans les deux orifices coaxiaux ( 4-5), son extrémité à section droite ( 6) venant affleurer la face arrière ( 7) de la branche arrière de l'élément de tôle en U.