Brevet FR2566294A1 — publié le 19851227

La présente invention concerne d'une façon générale un procédé et un dispositif d'assemblage d'un tube et d'une tôle, et plus particulièrement un procédé et un dispositif d'assemblage d'un tube creux et d'une tôle mince en aluminium ou alliage d'aluminium. Jusqu'a présent, l'assemblage d'un tube creux et d'une tôle mince était réalisé par les procédés conventionnels d'emboutissage, de rivetage, de soudage, de collage, de fixation par vis, etc. Cependant, ces procédés sont dans l'ensemble soit relativement longs et fastidieux, soit d'une robustesse mécanique limitée. Ils peuvent encore désavantageusement faire appel à des équipements spéciaux. La présente invention vise à pallier les inconvénients des procédés connus et à proposer un procédé d'assemblage d'un tube creux et d'au moins une tôle mince qui puisse être mis en oeuvre de façon tout à fait simple et rapide, à l'aide de simples vérins ou analogues et qui permette d'obtenir un assemblage dont les qualités mécaniques et la fiabilité sont tout à fait satisfaisantes. Un autre objet de l'invention est d'exploiter dans une certaine mesure l'écrouissage des divers éléments participant à.l'assemblage pour renforcer celui-ci. A cet effet, la présente invention concerne un procédé d'assemblage d'un tube creux et d'une tôle, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à (a) ménager dans la tôle un trou entouré d'une collerette comportant une partie cylindrique de section intérieure sensiblement égale à la section extérieure du tube et une partie tronconique s'éva sant de ladite partie cylindrique vers la surface de la tôle, (b) insérer le tube dans la collerette, (c) amener sur le tube, du côté opposé à la collerette, une bague de section intérieure sensiblement égale a celle du tube, et dont la section extérieure comprend une partie cylindrique et, a l'extrémité tournée vers la tôle, une partie tronconique s'ef filant vers celles-ci, et (d) insérer à force la bague entre le tube et la collerette. De façon préférée, l'étape d'insertion a force consiste a soumettre la collerette à une poussée axiale, la bague et le tube étant maintenus axialement fixes. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend (a) un trou ménagé dans la tôle et entouré d'une collerette compor tant une partie cylindrique de section intérieure sensiblement égale à la section extérieure du tube et une partie tronconique s'évasant de ladite partie cylindrique vers la surface de la tôle, et (b) une bague de section intérieure sensiblement égale à la section extérieure du tube, et dont la section extérieure comprend une partie cylindrique et une partie d'extrémité tronconique effi idée, ladite bague étant agencée pour être amenée a force par cette extrémité entre le tube et la collerette une fois que cette dernière a été amenée sur le tube. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, est également prévue une seconde bague sensiblement non déformable et agencée pour être disposée intimement autour de la collerette. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante, donnée a titre d'exemple et faite en re férence aux dessins annexés, sur lesquels : La fligure 1 est une vue en coupe axiale du dispositif de l'invention avant assemblage, et la figure 2 est une vue en coupe similaire à la figure 1, une fois l'assemblage réalisé. En référence aux dessins est décrite une forme de réalisation préférée de l'assemblage d'une tôle, globalement indiquée en 10, et d'un tube creux 20. La tôle et le tube sont, dans le présent exemple, de faible épaisseur, de l'ordre de quelques millimètres, et formés d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium et le(tube 20 est de section circulaire. Cependant, tout autre matériau approprié pourra être utilisé. Dans la tôle 10 est ménagée une ouverture circulaire agencée pour être traversée par le tube 20, et son bord est mis de façon appropriée en forme d'une collerette 12 qui comporte, de sa base vers son extrémité libre, une partie de transition arrondie 12a, une partie tronconique 12b se rétrécissant en s'éloignant de la surface de la tôle 10, et une partie cylindrique 12c dont la longueur axiale est, dans le présent exemple, sensiblement égale a celle de la partie tronconique 12b. Le diamètre intérieur de la partie cylindrique 12c est ajuste au diamètre extérieur du tube 20, pour laisser entre ces deux parties un certain jeu qui, comme on le verra par la suite, n'est pas critique pour l'efficacité de l'opération d'assemblage. La conicité de la partie tropco- nique 12b est de l'ordre de 1/8e. Les moyens d'assemblage du tube et de la tôle comprennent une première bague 30, dite bague male, qui comporte une périphérie intérieure cylindrique dont le diamètre est ajusté à celui du tube 20, pour pouvoir être glissée sur celui-ci avec un jeu minimal. Ce jeu, comme dans le cas de la partie cylindrique 12c de la collerette, n'est pas critique pour l'efficacité de l'assemblage. La périphérie extérieure de la bague mâle 30 présente, de bas en haut sur la figure 1, un talon 30a constitué d'une partie de plus forte épaisseur délimitée à l'extrémité inférieure de la bague par un plat 32 agencé lors de l'opération d'assemblage pour coopérer avec une.butée (non représentée) fixée par rapport au tube, comme on le verra par la suite. Une partie de transition arrondie 30b relie le talon à une partie principale cylindrique 30c de la bague mâle. Notons ici que la courbure de cette partie 30b est sensiblement égale à celle de la partie de transition 12a entre la tôle et sa collerette. Enfin une partie d'extrémité tronconique 30d de la bague 30 est effilée vers le haut pour permettre sa pénétration lors de l'opération d'assemblage, comme on le verra par la suite. Dans le présent exemple, la longueur de la bague 30 est sensiblement égale à deux fois celle de la collerette 12. Les moyens d'assemblage comprennent en outre une seconde bague 40, dite bague femelle, dont l'épaisseur est sensiblement supérieure aux épaisseurs respectives de la tôle 10, du tube 20 et de la bague mâle 30, et dont la longueur est sensiblement égale à celle deela bague mâle 30. La périphéfle intérieure de la bague femelle 40 comprend, de bas en haut sur la figure 1, une partie tronconique ou chanfrein 40b, délimité à l'extrémité intérieure de la bague par une partie arrondie 40a. Une partie cylindrique 40c prolonge la bague 40 vers le haut, les parties 40a, 40b et 40c étant conformées pour recevoir intimement la périphérie extérieure de la collerette 12, comme l'illustre la figure 1. Une seconde partie tronconique 40d de la bague 40 tient lieu de transition entre la partie 40c sus-mentionnée et une partie cylindrique 40e dont le diamètre intérieur est ajusté au diamètre extérieur du tube 20, avec un jeu minimal qui n'est cependant pas critique pour l'assemblage. Notons cependant que les parties 40d et 40e de la collerette 40 pourront être omises sans nuire a l'efficacité de l'assemblage. La procédure d'assemblage de l'ensemble ci-dessus est décrite ci-après en référence aux figures 1 et 2. Lorsque l'on souhaite assembler de façon rigide et solide une tôle 10 et un tube creux 20, une collerette 12 telle que décrite plus haut est menagee, par tout moyen approprie, dans la tôle 10. Le tube est alors introduit à l'intérieur de la collerette 12, par coulissement, et les bagues 30 et 40 sont respectivement glissées sur le tube 20 de part et d'autre de la tôle 10, la bague dite femelle recouvrant intimement 'extérieur de la collerette par sa partie inférieure.La bague -30 est mise en appui, par l'intermédiaire de son talon 30a, contre une butée (non représentée) fixe par rapport au tube, et une poussée axiale de force appropriée est exercée par un vérin hydraulique (non représenté) sur le plat 40f de l'extrémité libre de la bague femelle 40. Notons ici que, dans le cas où l'épaisseur de la bague 40 est telle qu'elle doit susceptible de se déformer excessivement lors de la poussee, on pourra prévoir que la poussez s'exerce par l'intermédiaire d'une matrice indéfor- mable (non représentée) entourant provisoirement la bague 40. La bague mâle 30, sous l'action de cette poussée, pénètre alors à force, guidée par son extrémité d'attaque effilée 30d, tout d'abord entre la surface intérieure de la collerette 12, maintenue immobile par la bague femelle 40, et la surface extérieure du tube 20, qui commence à se déformer vers l'intérieur, puis, le mouvement relatif de l'ensemble bague femelle/tôle/tube par rapport à la bague mâle se prolongeant, entre la surface intérieure de la bague femelle 40 et la surface extérieure du tube 20, comme l'illustre la figure 2. On notera ici que la pénétration de la bague mâle 30 a pour effet avantageux de supprimer tous les jeux mentionnés entre le tube, la collerette et la bague femelle dans la mesure où, comme on l'a dit, ils ne sont pas excessifs.Les épaisseurs respectives de la bague mâle et du tube sont telles que ceux-ci peuvent se déformer vers l'interieur, avec action d'écrouissage, lors de la penetration de la bague 30, ce qui renforce avantageusement l'assemblage obtenu. Notons que, dans le cas ou l'épaisseur de la tôle est suffisante, l'on pourra omettre la bague femelle 40, la rigidité de la collerette 12 de la tôle 10 étant alors suffisante pour assurer un serrage efficace de la bague mâle 30 entre le tube et la collerette, et donc un blocage relatif approprié du tube et de la tôle. Dans ce cas également, une matrice pourra être utilisée pour le maintien de la collerette lors de l'opération d'assemblage. On pourra en outre prévoir des moyens pour accroître la résistance à la torsion de l'assemblage, par exemple sous forme de rugosités, d'aspérités, de rainures et/ou de cannelures ménagées sur la bague mâle et/ou la bague femelle et/ou la collerette et/ou la surface extérieure du tube, coopérant pour assurer un meilleur blocage de ces éléments entre eux. On pourra également prévoir un adhésif sur tout ou partie des surfaces d'assemblage. On notera que, sur les figures, les épaisseurs respectives du tube, de la tôle et de la bague mâle ont été volontairement exagérées, à des fins de clarté, ainsi que les longueurs axiales respectives de la collerette et des bagues mâle et femelle. Un exemple de dimensions respectives des divers éléments de l'assemblage est indiqué ci-dessous. - bague mâle diamètre extérieur :42 mm diamètre intérieur : 40 mm épaisseur : 2 mm conicité de l'extrémité : 1/8e - bague femelle diamètre extérieur : 46 mm diamètre intérieur : 40 mm conicité de l'extrémité : 1/8e longueur : 30 mm - poussée de l'ordre de quelques tonnes. Un autre avantage de la compensation du jeu mentionnée plus haut réside dans le fait qu'une ovalisation éventuelle du tube 10 n'affectera en aucune manière la solidité de l'assemblage, l'introduction de la bague mâle 30 étant à même de compenser des jeux d'importances variables. L'invention s'applique avantageusement à tous les cas dans lesquels il est nécessaire d'assembler de. façon rigide et fiable une ou plusieurs tôles sur un tube. Par exemple, dans la technique des avions dits "ultra-legers motorisés", elle s'applique a la fixation d'une pluralité de plaques de renforcement sur un ou plusieurs tubes d'armature des ailes. Dans ce cas, l'espacement requis entre les plaques sera déterminé en disposant entre les assemblages- des entretoises appropriees, tous les assemblages pouvant ainsi avantageusement être réalisés par une opération de poussée unique. L'invention s'applique également a la fixation des roues des véhicules à deux roues, à l'ailetage des radiateurs en g9nêral, au bolta- ge, etc... L'invention s'applique en outre à la fixation de tubes et de tôles constitues de métaux ou d'alliages métalliques très divers, ferreux ou non ferreux, à traitementthermique, les épaisseurs respectives du tube et de la bague mâle étant choisies de manière à ce que ces éléments puissent se déformer vers l'intérieur tout en assurant un blocage efficace du tube et de la tôle. Elle s'applique également à la réalisation d'assemblages hétérogènes utilisant par exemple des tubes en matière fibreuse telle que de la fibre de carbone. Enfin l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite, et inclut toute variante ou modification que pourra y apporter l'homme de l'art à l'aide de ses connaissances. REVENDICATIONS 1. Procédé d'assemblage d'un tube creux (20) et d'une tôle (10), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à (a) ménager dans la tôle (10) un trou entouré d'une collerette (12) comportant une partie cylindrique (12c) de section intérieure sensiblement égale a la section extérieure du tube et une partie tronconique (12b) s'évasant de ladite partie cy lindrique vers la surface de la tôle (10) ; (b) insérer le tube (20) dans la collerette (12) ; (c) amener sur le tube, du côté oppose à la collerette, une bague (30) de section intérieure sensiblement égale à la section extérieure du tube (20), et dont la section extérieure comprend une partie cylindrique (30c) et, à l'extrémité tournée vers la tôle (10), une partie tronconique (30d) s'effilant vers celle ci ; et (d) insérer à force la bague (30) entre le tube et la collerette. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, préalablement à l'étape (d), l'étape consistant à amener sur le tube (20), autour de la collerette (12), une seconde bague (40) sensiblement indéformable et dont la périphérie intérieure (40b, 40c) coopère intimement avec la périphérie extérieure de la collerette. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'étape d'insertion à force consiste à soumettre la collerette (12) ou la seconde bague (40) à l'action de moyens de poussée axiale, une extrémité (30a) de la première bague (30) opposée à l'ex tremité tronconique (30d) étant en appui contre des moyens à butée fixe, la première bague étant rendue. axialement solidaire du tube. 4. Dispositif d'assemblage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend (a) un trou ménagé dans la tôle (10) et entouré d'une collerette (12) comportant une partie cylindrique (12c) de section inte rieure sensiblement égale à la section extérieure du tube (20) et une partie tronconique (12b) s'évasant de ladite partie cylindrique vers la surface de la tôle (10) ; et (b) une bague (30) de section intérieure sensiblement égale à la section extérieure du tube (20), et dont la section extérieure comprend une partie cylindrique (30c) et une partie d'extrémité tronconique effilée (30d), ladite bague (30) étant agencée pour être amenée à force par cette extrémité entre le tube (20) et la collerette (12) une fois que cette dernière a été amenée sur le tube. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une seconde bague (40) sensiblement indéformable et dont la périphérie intérieure (40b, 40c) coopère intimement avec la périphérie extérieure de la collerette (12). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la seconde bague (40) comprend en outre une partie (40e) dont la périphérie intérieure coopère intimement avec la périphérie extérieure du tube (20) et située à l'opposé de la tôle (10). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'épaisseur de la seconde bague (40) est sensiblement supérieure à celle du tube (20) et de la première bague (30). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 a 7, caractérisé en ce que la longueur axiale de la seconde bague est sensiblement égale a la longueur axiale de la première bague. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la longueur axiale de la collerette (12) est sensiblement égale à la moitié de la longueur axiale des première et seconde bagues.