Brevet FR2602852A1 — publié le 19880219

i L'invention a pour objet un dispositif de raccord rapide d'un tube ou tuyau, sur un embout et son procédé de montage. Elle vise, notamment, un procédé et un dispositif 5 de raccord rapide d'un tube ou tuyau sur un embout propres à être utilisés dans le domaine de l'industrie automobile, par exemple pour le montage d'une durite sur le radiateur et/ou le moteur d'un véhicule ou encore la fixation de soufflets déformables protégeant les cardans de transmission sur 10 les parties rigides desdits organes de transmission. On utilise actuellement, pour la fixation sur les embouts, de tubes ou tuyaux souples formant certaines canalisations des véhicules automobiles, des colliers de serrage à bande ou fil métallique qui,quelle cue soit la réalisation proposée, sont mis en place manuellement et ainsi parfois de manière incorrecte, de sorte que, lors des opérations de contrôle en fin de chaîne de montage, il apparaît dans certains cas des défauts d'étanchéité à la liaison des tubes ou tuyaux avec leurs embouts respectifs,ce qui rend nécessaire des 20 "reDrises", c'est-à-dire des opérations à la fois longues et coûteuses. Pour tenter de pallier ces difficultés d'une part et, pour essayer de rendre aussi automatique que possible le montage des tubes ou tuyaux sur leurs embouts respectifs, d'autre 25 part, on a déjà proposé des dispositifs d'assemblage généralement constitués par un corps en matière plastique rendu solidaire du tube ou tuyau et qui est propre à coopérer avec un organe conjugué fixé sur l'embout. De tels dispositifs connus, s'ils donnent satisfaction en ce qui concerne l'étanché30 ité au fluide circulant dans le tube ou tuyau, présentent cependant de nombreux inconvénients. Ils sont de structure mécanique relativement complexe et ont un encombrement plus important que celui des colliers qu'ils sont destinés à remplacer ce qui les rend parfois impropres à leur utilisation 35 sur des ensembles o l'espace fait défaut; ils exigent, en outre, la présence de joints, généralement toriques qui, non seulement en grèvent le coût, mais encore peuvent être la cause d'un manque de fiabilité à long terme en raison de leur destruction progressive, concomitante à celle de la matière plastique utilisée, notamment sous l'action de la chaleur. Le besoin existe donc d'un dispositif de raccord rapide et sûr d'un tube ou tuyau sur un embout qui puisse être mis en oeuvre dans le domaine de l'industrie automobile, c'est-à-dire notamment, par un processus d'automatisation aussi complet que possible et c'est, précisément, un but de 10 l'invention de fournir un tel dispositif et son procédé de montage. C'est, aussi, un but de l'invention de fournir un dispositif qui, assemblé par un ou des robots d'une chaine de montage de véhicules automobiles, assure une excellente 15 étanchéité au fluide circulant dans le tube ou tuyau, tout en ayant une durée de vie importante, et cela que le fluide transporté soit de l'eau de refroidissement du moteur, du carburant, du liquide de freinage ou de l'air dans le cas de circuits pneumatiques. C'est, à cet égard, un but de l'invention de fournir un procédé et un dispositif qui assurent une fixation suffisamment résistante du tube ou tuyau sur l'embout pour que n'apparaissent pas des désolidarisations intempestives de l'un par rapport à l'autre soit sous l'action de la pression du 25 fluide, soit pour d'autres raisons. C'est, enfin, un but de l'invention de fournir un tel dispositif dont l'encombrement ne soit pas trop important et, en tout cas, peu différent de celui des dispositifs à colliers connus. Pour résoudre le problème posé, la Demanderesse a pensé faire application des "alliages à mémoire de forme", c'est-à-dire de matériaux qui, mis en forme à une certaine température, présentent la propriété de voir ladite forme brutalement modifiée, suivant un cycle irréversible ou non, lôrsau'ils sont portés à une température critique dite température de transition. Un raccord en un tel matériau a déjà été proposé pour l'assemblage entre eux de tubes métalliques; il est constitué par un manchon en "Betalloy" (une marque déposée de la Société RAYCHEM CORPORATION, CALIFORNIE, USA) garni intérieurement d'une douille d'un diamètre légèrement supérieur à celui des tubes à assembler qui y sont placés bout à bout et qui sont réunis entre eux après contraction brutale du manchon lorsque celui-ci est porté à une température supérieure à la température de transition par l'action d'un chalumeau. Ce dispositif connu prévu pour relier des tubes de cuivre ou d'aluminium, est relativement volumineux et ne peut pas être utilisé, sans autre, pour résoudre le problème posé qui est celui du montage, sans encombrement excessif, d'un tube ou tuyau souple, comme une durite, sur un embout. A la suite des travaux qu'elle a menés, la Demanderesse a trouvé qu'il était possible de résoudre le problème posé à l'aide d'un anneau en un alliage à mémoire de forme à cycle irréversible, dont la température de transition soit supérieure à une valeur de l'ordre de 120-160 C et en confor20 mant ledit anneau de manière telle qu'il puisse être rapidement ramené à une température supérieure à ladite température de transition par l'effet Joule d'un courant électrique qui le traverse et qui lui est appliqué par l'intermédiaire de bornes d'entrée et de sortie de courant qu'il présente. Le procédé de montage du dispositif est alors caractérisé en ce que, après avoir rapporté le tube ou tuyau garni de l'anneau sur un embout, on relie lesdites bornes d'entrée et de sortie de courant à un générateur, on autorise le passage de courant pendant un temps prédéterminé tel que 30 ledit anneau soit porté par effet Joule à une température supérieure à la température de transition dudit alliage, et on déconnecte le générateur de courant des bornes de l'anneau. Dans une première réalisation du dispositif l'alliage à mémoire de forme est choisi pour présenter une température 35 de transition légèrement supérieure à 1200C et les bornes d'entrée et de sortie de courant électrique sont ménagées en des zones diamétralement opposées de la surface externe de l'anneau. Dans une autre réalisation, l'anneau en alliage à mémoire de forme est noyé à l'intérieur d'un appendice surmoulé sur l'extrémité libre du tube ou tuyau et les bornes d' entrée et de sortie du courant électrique font saillie à l'extérieur de l'appendice surmoulé pour leur liaison à un générateur de courant. Une telle réalisation permet d'associer suivant un ensemble unitaire l'anneau et le tube ou tuyau dont il doit assurer le montage, par exemple une durite de moteur d'automobile ou une canalisation d'amenée de carburant. Dans un tel dispositif, l'alliage à mémoire de forme est choisi pour présenter une température de transition supérieure à la température de surmoulage, par exemple de l'ordre de 160 C. Pour tenir compte de la déformation brutale de l'anneau en alliage à mémoire de forme lorsqu'est atteinte la 20 température de transition, l'invention prévoit d'associer au dispositif un répartiteur de contraintes, le plus simplement urn manchon déformable interposé entre l'anneau et le tube ou tuyau à fixer sur l'embout. Ledit répartiteur de contraintes peut être réalisé 25 en un matériau métallique, ou être moulé en une matière plastique. Dans ce dernier cas il présente les qualités d'élasticité et/ou de souplesse souhaitées, soit par sa forme, soit par la nature du matériau mis en oeuvre, qui complémentairement est choisi pour résister aux températures atteintes par l'anneau 30 au cours de son-échauffement par effet Joule. On évite ainsi, à l'aide du répartiteur de contraintes, d'exercer des efforts trop importants sur le matériau constitutif du tube ou tuyau, généralement un élastomère vulcanisable ou thermoplastique susceptible de fluer, avec pour 35 conséquence la possibilité d'une désolidarisation du tube ou tuyau de l'embout sur lequel il est fixé. L'invention sera bien comprise par la description aui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans lequel: - la fiqure 1 est une vue schématique partielle, en coupe, d'un dispositif selon l'invention pour une première forme de réalisation; - la figure 2 est une vue du dispositif mais pour une autre condition; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne 3-3 de la figure 2, mais à plus petite échelle, illustrant le procédé de montage; - la figure 4 est une vue schématique analogue à celle de la figure 1, mais pour une autre forme de réalisation 15 - la figure 5 montre, en coupe, un organe répartiteur de contraintes propre à être utilisé dans un dispositif selon l'invention; - la figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 5 mais pour une autre forme de réalisation; - la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne 7-7 de la figure 6; - la figure 8 est une vue schématique analogue aux figures 1 et 4 mais pour encore une autre réalisation; - la figure 9 est une vue en coupe d'un anneau propre à entrer dans la constitution du dispositif montré sur la figure 8. On se réfère d'abord aux figures 1 È 3 relatives à une première forme de réalisation du dispositif selon l'invention. Celui-ci comprend, pour la solidarisation d'un tube 30 ou tuyau 10 sur un embout 12, un anneau 13 en un alliage à mémoire de forme qui, dans sa condition initiale, est d'un diamètre interne correspondant à celui du tube ou tuyau 10 sur lequel il est enfilé préalablement au montage dudit tube ou tuyau sur l'embout. Conformément à l'invention, l'alliage à 35 mémoire de forme constitutif de l'anneau est choisi parmi les alliages à cycle irréversible présentant une température de transition supérieure à une valeur de l'ordre de 120- 160 C et qui, lorsque cette température est atteinte, subit un rétreint d'environ 3 à 4 % en un très court intervalle de 5 temps pour passer à un diamètre inférieur correspondant à la condition montrée sur la figure 2 en laquelle le tube ou tuyau 10 est fermement serré sur l'embout 12. Pour le passage d'une condition à l'autre l'invention prévoit de porter l'anneau à la température de transition 10 par effet Joule en faisant circuler dans ledit anneau un courant électrique. Comme montré schématiquement sur la figure 3, le courant issu d'un générateur 14 est appliqué par l'intermédiaire d'une pince dont les mors 15 et 16 sont placés sur l'anneau 13 en des zones diamétralement opposées de celui-ci 15 formant les bornes d'entrée et de sortie de courant, la durée de passage du courant étant commandepar un interrupteur 17 auquel est associé un temporisateur (non représenté). Un tel dispositif est bien adapté au montage automatisé d'un tube ou tuyau 10 constitué par une durite sur un 20 embout 12 d'un moteur d'automobile, la pince électrique à mors 15, 16 étant alors intégrée au bras de manipulation d'un robot ou analogue de la chaîne de montage. Le dispositif convient, cependant, pour d'autres applications dans lesquelles la pince à mors 15,16 est manoeu25 vrée manuellement. De bons résultats ont été obtenus en utilisant pour l'anneau 13 un alliage à mémoire de forme choisi parmi les alliages à base de nickel/titane ou cuivre/aluminium et plus particulièrement un alliage du type nickel/titane. Dans un exemple de réalisation ledit anneau avait un diamètre interne de 28 mm et une épaisseur de 1,5 mm Mlis en oeuvre pour la solidarisation sur un elibout 12 d'un diamètre de 22 mi, d'une durite 10, à base de caoutchouc et d'un diamètre externe de 28 mm sa température de transition égale à 130 C a été obtenue par passage dans l'anneau d'uncourant de 10 ampères pendant un temps de l'ordre de 5 secondes le rétreint de l'anneau ayant une valeur d'environ 4 %. Etant donné que, lors de la déformation de l'anneau, la contrainte exercée sur le tube ou tuyau 10 peut atteindre des valeurs importantes susceptibles de provoquer le fluage 5 du matériau constitutif dudit tube ou tuyau, en particulier lorsque celui-ci est de nature élastomérique, l'invention prévoit complémentairement de disposer entre l'anneau et le tube ou tuyau un organe répartiteur de contraintes. Dans une première forme de réalisation, figures 10 4 et 5, un tel organe est réalisé suivant un manchon 20 comportant une bague 21 d'un diamètre interne correspondant au diamètre externe du tube ou tuyau 10 et à partir de laquelle s'étendent longitudinalement des bras souples 22 régulièrement répartis sur la circonférence de la bague avec leurs extrémités 15 libres 24 conformées suivant de légères dépressions 25 dont l'ensemble forme un siège pour l'anneau 13 et en ménageant entre eux des évidements 23 qui permettent la déformation avec rapprochement entre eux desdits bras lorsque l'anneau 13 en alliage à mémoire de forme est amené, par effet Joule, 20 sa température de transition provoquant le rétreint. L'organe répartiteur de contraintes peut être réalisé en une matière plastique moulée choisie pour résister aux températures qui sont celles atteintes pour obtenir le rétreint de l'anneau 13. Dans la réalisation selon les figures 6 et 7, l'organe répartiteur de contraintes 30 avec lequel coopère 1' anneau 13 en alliage en mémoire de forme a quelque peu la forme d'un diabolo, avec des parties d'extrémités 31, 32 de plus grand diamètre que la partie centrale 33 qui est découpée pour 30 ménager des boutonnières 34 permettant la déformation dudit organe. Celui-ci peut être réalisé, comme montré en 35 et 36 (figure 7) par roulade ou agrafage d'un feuillard métallique dans lequel les boutonnières 34 sont estampées préalablement à la mise en forme. On se refère maintenant aux figures 8 et 9 relatives à une autre forme de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Dans celle-ci, le tube ou tuyau 10 est muni à son extrémité libre d'un appendice surmoulé 40 en un matériau élastomère dans lequel est noyé un anneau 41 en alliage en mémoire de forme de structure voisine de celui de la forme de réalisation précédemment décrite, mais choisi parmi les matériaux dont la température de transition est supérieure à la température de surmoulage de l'appendice 40 sur le tube ou 10 tuyau 10. Ainsi, si cette température de surmoulage est de l'ordre de 145cC, la température de transition de l'alliage à mémoire de forme constitutif de l'anneau est choisie de l'ordre de 160 C. A l'anneau 41 sont associées des pièces de conduc15 tion 42 et 43 (figure 9) qui dirigées radialement en des zones diamétralement opposées sur l'anneau traversent l'appendice 40 et font saillie, comme montré en 44 sur la figure 8, sur la surface externe dudit appendice pour servir de bornes de contact aux mors 15 et 16 de la pince électrique d'amenée du 20 courant destiné à provoquer, par effet Joule, l'élévation de température de l'anneau 41 entrainant le rétreint de celui-ci et la fixation du dispositif sur l'embout. Les pièces de conduction 42, 43 peuvent être, à volonté, soudées sur l'anneau 41, serties sur celui-ci, enrou25 lées ou être d'une pièce avec lui. Quelle que soit la réalisation choisie, elles sont avantageusement utilisées pour le positionnement de l'anneau lors de l'opération de surmoulage de l'appendice. Un tel dispositif trouve également avantageusement 30 application dans le domaine de l'industrie automobile, par exemple- pour le montage des durites sur des embouts fixes du moteur ou du radiateur mais aussi pour la liaison de canalisations interposées sur le circuit de carburant, ou celui du système de freinage. Il forme avec le tube ou tuyau d'élasto35 mère un ensemble unitaire qui, facile à stocker et à manipuler est de mise en oeuvre particulièrement intéressante en tant que flexible prêt à l'emploi. L'invention peut également être avantageusement utilisée pour la fixation de soufflets déformables en élastomère ou plastomère vendu sous la dénomination "NYTREL" de la Société DUPONT DE NEMOURS (USA) destinés à protéger les cardans de transmission sur les parties rigides desdits organes de transmission d'un véhicule automobile. EXEMPLE Un anneau 41 d'un diamètre de 24 mm et d'une épaisseur de 1,5 mm en un alliage à mémoire de forme du type nickel/titane a été noyé dans un appendice 40 en élastomère EPDM rapporté par surmoulage à une température de 145cC sur l'extrémité libre d'une durite d'un diamètre 15 externe de 28 mm. Un tel dispositif a été mis en oeuvre pour la fixation sur un embout d'un diamètre de 22 mm en faisant circuler pendant un temps de l'ordre de 5 secondes un courant d'une intensité de 10 ampères dans l'anneau provo20 quant un rétreint de 4 % lequel assure la fixation sans risque d'arrachement de la durite sur l'embout. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de raccord rapide d'un tube ou tuyau sur un embout, caractérisé en ce qu'il comprend un anneau (13,41) en alliage à mémoire de forme à cycle irréversible dont la température de transition est supérieure à une valeur de l'ordre de 120-1600C et en ce que ledit anneau est conformé de manière telle qu'il peut être rapidement amené à une température supérieure à ladite température de transition par l'effet Joule d'un courant électrique qui le traverse et qui 10 lui est appliqué par l'intermédiaire de bornes d'entrée et de sortie de courant qu'il présente. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage est choisi pour présenter une température de transition légèrement supérieure à 150 C et en ce que les bornes d'entrée et de sortie de courant sont ménagées en des zones diamétralement opposées de la surface externe de l'anneau (13). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau (41) en alliage à mémoire de forme 20 est noyé à l'intérieur d'un appendice (40) surmoulé sur l'extrémité libre du tube ou tuyau (10) et en ce que les bornes d'entrée et de sortie de courant (42, 43, 44) font saillie à l'extérieur de l'appendice surmoulé (40). 4. Dispositif selon la revendication 3, caracté25 risé en ce que lesdites bornes sont ménagées par des oreilles (42,43) dirigées radialement, au moins dans leur partie adjacente à l'anneau, et diamétralement opposées. 5. Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'alliage à mémoire de forme présente 30 une température de transition supérieure à la température de surmoulage, de l'ordre de 160 C. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un répartiteur de contraintes (20,30) entre l'anneau (13) et 35 le tube (10). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le répartiteur de contraintes (30) est un manchon en feuillard métallique découpé suivant des boutonnières longitudinales (34). 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le répartiteur de contraintes (20) est un manchon en matière plastique découpé suivant des bras souples (22) s'étendant longitudinalement et ménageant entre eux des évidements (23) permettant sa déformation. 9. Procédé de montage d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'après avoir rapporté le tube ou tuyau (10) garni de 1' anneau (13, 41) sur un embout (12) on relie les bornes d'entrée et de sortie de courant à un générateur (14), on autorise 15 le passage du courant pendant un temps prédéterminé pour que l'anneau soit porté par effet Joule à une température supérieure à la température de transition de l'alliage et on déconnecte le générateur de courant des bornes de l'anneau. 10. Dispositif de flexible,soufflet de trans20 mission ou de canalisation, notamment pour l'industrie automobile, comme une durite ou analogue, caractérisé en ce qu'il réunit en un ensemble unitaire un tube ou tuyau souple à base d'élastomère vulcanisable ou thermoplastique et un dispositif de raccord rapide selon l'une 25 quelconque des revendications 1 à 8.