Brevet FR2605705A1 — publié le 19880429

L'invention a pour objet un procédé et un disposi- tif de raccord rapide d'un tube ou tuyau, sur un embout rigide. Elle vise, notamment, un procédé et un dispositif 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 tubulures de pompe à eau, ou analogues. On utilise actuellement, pour la fixation sur des embouts, de tubes ou tuyaux souples formant certaines canali- sations des véhicules automobiles, des colliers de serrage à bande ou fil métallique qui, quelle que soit la réalisation proposée, sont mis en place manuellement et ainsi parfois de manière incorrecte, de sorte que, lors des opérations de con- trôle 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 "reprises", 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 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'étan- chéité 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 rem- placer ce qui les rend parfois impropres à leur utilisation 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 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 chdine de montage de véhiculs automobiles, assure une excellente étan- chéité au fluide aqueux circulant dans le tube ou tuyau, tout en ayant une durée de vie importante. C'est, à cet égard, un but de l'invention de four- nir 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 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 propriétés de certains matériaux du type élastomère qui présentent la particularité de forte- ment augmenter de volume, jusqu'à 900 % dans certains cas, lorsqu'ils sont mis en présence d'eau ou d'humidité et, selon l'invention, on propose un dispositif de raccord rapide d'un tube ou tuyau sur un embout rigide caractérisé en ce qu'il comprend entre le tube ou tuyau et l'embout une garniture en un tel matériau élastomère (c'est-à-dire dont le volume aug- mente fortement ou très fortement lorsqu'il est mis au con- tact d'eau ou d'humidité) ladite garniture étant conformée et dimensionnée de façon telle qu'elle peut être aisément rapportée sur l'embout dans sa condition non opératoire alors qu'en condition opératoire elle présente une partie compri- mée entre ledit embout et ledit tube ou tuyau auquel est as- socié un moyen formant butée radiale, ladite partie comprimée assurant simultanément le maintien du tube ou tuyau sur l'em- bout et l'étanchéité du dispositif de raccord. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de butée radiale associé au tube ou tuyau est une douille rigide comportant un culot dont ladite garniture est rendue solidaire à l'aide de moyens d'adhérisation. En variante, la solidarisation est obtenue par sur- moulage, sur la douille, du matériau élastomère constitutif de la garniture. Dans une forme de réalisation, le corps de la douille est cannelé, une telle disposition facilitant la mise en place du dispositif sur le tube ou tuyau qu'il est destiné à équiper, en particulier lorsque celui-ci est lui même réa- lisé à base de caoutchouc. Selon une autre caractéristique de l'invention, les parties de la garniture qui, dans la condition opératoire, ne sont pas au contact de l'eau, du tube ou de l'embout, sont avantageusement revêtues d'un vernis ou film de protection destiné à s'opposer à la désorption d'eau, susceptible de provoquer un retour de la garniture à sa forme et à ses di- mensions initiales, de la condition non opératoire. Dans une variante de réalisation, la protection à l'encontre d'une désorption d'eau est obtenue lors de la fa- brication par moulage de la garniture en prévoyant sur les parties exposées de celle-ci un matériau différent de celui utilisé pour la partie amenée à subir une modification impor- tante de volume. Selon une autre caractéristique de l'invention, la garniture est conformée à partir de sa zone de solidarisation au culot de la douille suivant un manchon et, pour favoriser le maintien du dispositif sur l'embout rigide préalablement à sa mise en condition opératoire, ledit manchon présente, sur une partie au moins de sa face interne;des dents ou aspé- rités de retenue dudit manchon sur l'embout rigide. Les matériaux propres à être mis en oeuvre pour la réalisation de la garniture sont généralement constitués par des mélanges de résine(s) non soluble(s) dans l'eau mais ex- pansive(s) et de caoutchouc(s) synthétique(s), comme des néo- prènes, et peuvent être du type de ceux vendus par les Sociétés KURARAY ISOPREN CHEMICAL CO.ouSUMITOM KAHU KOGYO C sous les dénominations KI-GEL 201 et SUJKGEL SP 520,respectivement. Dans une réalisation du dispositif, des fibres creuses ou poreuses sont ajoutées au matériau élastomère, préalablement à sa mise en forme, de sorte que lors de la mise en contact d'eau ou d'humidité avec ledit matériau la diffusion de cette eau dans le matériau est accrue et, ainsi, favorisé le passage de l'état initial à l'état opératoire. Dans une autre réalisation, la rapidité souhaitée de passage d'une phase à l'autre est obtenue en augmentant la surface de contact du matériau et de l'eau, avantageusement en ménageant dans la masse d'élastomère des canaux borgnes débouchant sur la face d'extrémité du manchon distante de celle adjacente au culot de la douille. Pour améliorer la tenue du dispositif à l'usage, et en particulier s'opposer à son déplacement relatif par rapport au tube ou tuyau qu'il équipe, l'invention prévoit, dans un premier mode d'exécution, de rendre le dispositif solidaire du tube ou tuyau par collage, avantageusement dans la zone de coopération de la douille et dudit tube ou tuyau. Dans une autre forme de réalisation, on prévoit de ménager, sur la surface interne du tube ou tuyau, une ou des gorges, de préférence hélicoidale(s), avec laquelle ou les- quelles coopère(nt) une ou des nervure(s) de forme conjuguée façonnée(s) sur la garniture en matériau élastomère. Dans encore une autre forme de réalisation la douille, alors réalisée dans un tube métallique mince)est munie d'aspérités ou d'indentations obtenues par découpage, estampage ou analogue et qui s'opposent au déplacement rela- tif du tube ou tuyau par rapport au dispositif. L'invention vise également un procédé pour le rac- cord rapide d'un tube ou tuyau sur un embout rigide, caracté- risé en ce que l'on rapporte sur le tube ou tuyau un dispo- sitif tel que défini ci-dessus, en ce que l'on positionne le tube ou tuyau ainsi équipé sur l'embout rigide auquel le tube ou tuyau doit être raccordé et en ce que l'on amène de l'eau ou un milieu aqueux au contact de la garniture en matériau élastomère du dispositif. Dans un mode d'exécution avantageux, la dernière phase du procédé est conduite en deux étapes, d'abord pour l'obtention d'un pré-gonflement de la garniture en matériau élastomère suffisant pour assurer le maintien du dispositif sur l'embout auquel il est associé, suivie d'un gonflement complémentaire assurant l'étanchéité et la solidarisation du tube ou tuyau et dudit embout. Dans un tel mode opératoire, le milieu aqueux est avantageusement celui d'un gel à base d'eau rapporté sur ledit matériau élastomère préalablement à l'opération de montage et maintenu dans celui-ci par capillarité. En variante, on associe au matériau élastomère une réserve d'eau, par exemple sous forme d'un matériau spongieux à cellules ouvertes, lequel peut être réalisé sous forme d'un anneau disposé sur la face interne de la partie en manchon du dispositif. L'invention sera bien comprise par la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une demi-vue, schématique, en coupe longitudinale, d'un dispositif selon l'invention dans une première condition; - la figure 2 est une vue analogue mais dans la condition d'assemblage du dispositif; - la figure 3 est une vue partielle schématique, en coupe transversale, illustrant un détail de structure du dispositif selon l'invention; - la figure 4 est une demi-vue partielle, en coupe longitudinale, destinée à illustrer une partie de la structure d'un dispositif selon l'invention, pour une autre forme de réalisation; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 mais pour une variante de réalisation; - la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne 6-6 de la figure 5; - la figure 7 est une demi-vue schématique, en cou- pe longitudinale, illustrant des moyens de lia...:tre eux des parties constitutives du dispositif selon l'invention; - la figure 8 est une vue analogue à. celle de la figure 7 mais pour une variante; - la figure 9 est une demi-vue, en coupe longitu- dinale, d'un dispositif selon l'invention. On se réfère d'abord aux figures 1 et 2 qui illus- trent, schématiquement, une réalisation d'un dispositif 10 de raccord rapide d'un tube ou tuyau 11 sur un embout rigide 12, par exemple de boite à eau de radiateur d'automDbile lorsque le tuyau 11 est une durite de ce même radiateur. Conformément à l'invention, on prévoit de faire application, pour le dispositif 10 de raccord rapide, d'un matériau élastomère qui, mis au contact de l'eau, ou en pré- sence d'humidité, augmente considérablement de volume et con- serve cette propriété aussi longtemps qu'il ne se produit pas de désorption d'eau. De tels matériaux sont généralement obtenus à partir de mélanges de résines non solubles dans l'eau mais expansives et de caoutchoucs synthétiques, comme des néo- prènes; certains sont connus, par exemple, sous la dénomina- tion commerciale VYNON HYDROTITE et sont vendus par la Société C. ITOH-KASEI Co. LTD. Dans la réalisation décrite et représentée, le ma- tériau élastomère est conformé suivant un manchon 13 compor- tant une partie cylindrique 15 et un retour 16, dirigé sensi- blement perpendiculairement à la partie cylindrique et vers l'extérieur de celle-ci pour la solidarisation du manchon au culot 17 d'une douille 18 obtenue le plus simplement par ma- tricage ou estampage d'un tube métallique d'un diamètre cor- respondant au diamètre externe du tube ou tuyau 11. Ce tube imtallique peut être à section droite circulaire ou, en variante et comme montré sur la figure 3, présenter des ondulations 19 destinées à faciliter la mise en place du dispositif par em- -Tanchement sur le tube ou tuyau 11 de la douille garnie du manchon 13 lequel est ainsi conformé et dimensionné de façon telle qu'il s'applique sur la face interne du tube ou tuyau 11 quand la douille est au contact de la face externe dudit tube ou tuyau. Conformément à l'invention, également, la surface du manchon 13 dans la zone de sa partie 15 adjacente au retour 16 et la plus proche de l'axe de révolution A du dispositif ainsi que sur la face externe dudit retour est revêtue d'une couche 20 de vernis ou d'un film d'un produit analogue desti- né à s'opposer à une désorption d'eau, comme il sera explicité ci-après. Dans la condition initiale du dispositif, qui est celle montrée sur la figure 1, la douille 18 est emmanchée à l'extrémité du tube ou tuyau 11 avec le manchon 13 qui en est solidaire. Le diamètre de la surface interne 21 de la partie 15 est choisi pour que le tube ou tuyau 11 muni du dispositif puisse être aisément amené à coiffer ledit embout par un simple mouvement de translation relative du tuyau et de l'em- bout après que ceux-ci aient été rendus sensiblement co-axiaux mais également de manière que l'embout 12 ne puisse échapper au tube ou tuyau 11 muni de son dispositif préalablement au gonflement du manchon 13, l'invention prévoyant, pour ce fai- re, d'une part, de conformer et dimensionner la partie 15 de manière qu'il existe un certain frottement entre celle-ci et l'embout dans la condition initiale et, d'autre part, d'ac- croître ce frottement en ménageant sur la face interne 21 de ladite partie 15, au moulage, des aspérités 22, figure 4, quelque peu en forme d'"arêtes de poisson" disposées de ma- nière telle qu'elles s'opposent à une extraction intempestive de l'embout par rapport au dispositif. Le déplacement du tube muni du dispositif sur l'em- bout qui peut être obtenu à l'aide d'un robot ou d'un manipu- lateur analogue est ensuite suivi par un apport d'eau ou d'humidité sur le manchon 13 pour provoquer la forte ou très forte augmentation de volume dudit manchon qui amène le dis- positif dans la condition montrée sur la figure 2 en laquelle le gonflement du matériau constitutif du manchon 13 applique ce dernier à force à la fois contre la surface externe de l'embout 12 et la surface interne du tube ou tuyau 11 lequel est maintenu par la douille 18, avec pour résultat une fixa- tion sûre et étanche du tube ou tuyau sur l'embout. Pour réaliser un gonflement du matériau constitutif du manchon 13 aussi rapide que possible, lors de la mise en eau, l'invention prévoit d'améliorer la diffusion de l'eau dans le matériau élastomère gonflant à l'humidité (EGH) en introduisant dans le mélange constitutif dudit matériau ulté- rieurement moulé des fibres creuses ou poreuses. En variante, l'invention prévoit d'augmenter la surface de contact dudit matériau et de l'eau en ménageant dans la partie 15 du manchon 13 des canaux borgnes comme 23, sur la surface interne dudit manchon, ou comme 24 sur la sur- face externe de celui-ci, figures 5 et 6. Dans un autre mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on associe au matériau élastomère constitutif du dispositif 13, préalablement à son montage sur l'embout, un gel à base d'eau introduit, par exemple, dans les canaux comme 23 ou 24 du manchon 13, ou dans des canaux auxiliaires dont la forme est alors choisie pour qu'ils maintiennent, par capillarité, le gel à base d'eau dont ils sont remplis lors de l'opération de montage du tube ou tuyau sur l'embout. En variante, l'invention fait appel à un matériau spongieux à cellules ouvertes, avantageusement sous forme d'un anneau 30, logé dans un évidement 31 de la face interne 21 de la partie 15, figure 9, et propre à constituer une ré- serve d'eau suffisante pour provoquer un pré-gonflement dudit matériau élastomère préalablement au remplissage complet et/ ou à la mise en pression de l'ensemble mécanique, comme un moteur ou un radiateur de véhicule automobile qu'équipe le dispositif. Pour que soit conservée, au cours du temps, l'étan- chéité au fluide circulant dans le tube ou tuyau 11 d'une part, et, d'autre part, une fixation suffisamment résistante du tube ou tuyau sur l'embout 12 il convient tout d'abord de s'opposer au retour du dispositif à sa condition initiale, par désorption d'eau, et ceci est obtenu à l'aide du vernis ou film de protection 20 qui, dans la condition montrée sur la figure 2, garnit sensiblement la totalité de la surface du dispositif 13 qui n'est pas en contact avec l'eau circulant dans le tube ou l'embout. Il convient également que soit con- servé, au cours du temps, le contact établi entre le matériau constitutif du dispositif 13 et le tube ou tuyau 11. Pour ce faire, une première réalisation prévoit de solidariser la douille 18 et la face externe du tube ou tuyau 11 par collage, comme montré schématiquement en 32 sur les figures 1 et 2. Dans une autre réalisation, figure 7, on munit la face interne 33 du tube ou tuyau 11 d'une ou de plusieurs gorge(s) 34 hélicoidale(s), usinée(s) dans le tube ou obte- nue(s) directement de moulage et dans laquelle (lesquelles) se loge(nt) alors une ou des nervure(s) 35 de forme conjuguée de la surface externe 36 de la partie 15 du manchon 13. Dans encore une autre réalisation, figure 8, le déplacement relatif en translation du tube ou tuyau 11 et du dispositif est interdit en ménageant dans la douille 18 des aspérités comme des griffes 40 obtenues par découpage, ou emboutissage, et dont l'orientation est telle qu'elles s'opposent à un glissement du dispositif 10 par rapport au tube ou tuyau 11. On a représenté, sur la figure 9, un dispositif selon l'invention incorporant l'ensemble des moyens évoqués ci-dessus pour son maintien par rapport au tube ou tuyau 11 d'une part et, d'autre part,des moyens propres à assurer le gonflement du manchon 13, en deux étapes, à savoir d'abord un premier gonflement obtenu à l'aide d'un gel à base d'eau et/ou de l'anneau 30 en matériau spongieux puis, une seconde augmentation de volume lors du remplissage en eau de l'ensem- ble mécanique qu'équipe le dispositif. Pour celui-ci, de bons résultats ont été obtenus pour la solidarisation d'un tube ou tuyau 11 d'un diamètre interne de 20 mm, sur un embout rigide d'un &:.e exter- ne de 19 mm. Les caractéristiques du dispositif 13 étaient les suivantes: matériau constitutif; mélange caoutchouc vendu sous le nom de VYNON HYDROTITE par la Société ITOH KASEI Co Ltd et qui, lorsqu'il est mis au contact d'eau ou d'humidité augmente de volume dans une proportion de 900 ?, _onformé suivant un manchon d'une épaisseur de 1,5 mm à l'état non gonflé et d'une épaisseur de 3 mm à l'état gonflé, fixé par surmoulage sur le culot d'une douille en acier d'une épais- seur de 0,8 mm. Dans une telle réalisation, le film ou pellicule est réalisé par un vernis à base de polyuréthanne étanche à l'eau et l'anneau 30 était réalisé en un matériau du type spongieux. REVENDICATIONS 1. Dispositif de raccord rapide d'un tube ou tuyau sur un embout, caractérisé en ce qu'il comprend entre l'embout (12) et le tube ou tuyau (11) une garniture (13) en un maté- riau élastomère propre à fortement ou très fortement augmen- ter de volume lorsqu'il est mis au contact d'eau ou d'humi- dité, ladite garniture étant conformée et dimensionnée de façon telle qu' elle peut être aisément rapportée sur l'embout (12) dans sa condition non opératoire alors qu'en condition opératoire elle présente une partie comprimée entre ledit embout et le tube ou tuyau auquel est associé un moyen (18) formant butée radiale, ladite partie comprimée assurant simul- tanément le maintien du tube ou tuyau sur l'embout et l'étan- chéité du dispositif de raccord. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (18) de butée radiale associé au tube ou tuyau est une douille rigide comportant un culot (17) dont :.iture est rendue solidaire à l'aide de moyens d'aaï.risation (32...). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la douille (18) est solidarisée avec ladite garni- ture (13) par surmoulage, sur la douille, du matériau élasto- mère constitutif de la garniture. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps de la douille (18) est cannelé. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les parties de la garniture (13) qui, dans la condition opératoire, ne sont pas au contact de l'eau, du tube ou de l'embout, sont avantageuse- ment revêtues d'un vernis ou film de protection (20) destiné à s'opposer à la désorption d'eau. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que la garniture (13) est réa- lisée par moulage en prévoyant sur les parties exposées de celle-ci un matériau différent de celui utilisé pour la partie amenée à subir une modification importante de volume. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la garniture (13) est conformée à partir de sa zone de solidarisation au culot (17)dela douille (18) suivant un manchon (15) et, pour favo- riser son maintien sur l'embout rigide (12) préalablement à sa mise en condition opératoire, ledit manchon présente, sur une partie au moins de sa face interne (21),des dents ou as- pérités (22) de retenue dudit manchon sur l'embout rigide (12). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, sur la surface interne (23) du tube ou tuyau (11), une ou des gorges (34), de préférence hélicoidale(s), avec laquelle ou lesquel- les coopère(nt) une ou des nervure(s) (35) de forme conjuguée façonnée(s) sur la garniture (13) en matériau élastomère gon- flant à l'humidité (EGH). 9. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la douille (18) réalisée dans un tube métallique mince est munie d'aspérités ou d'indentations (40) obtenues par découpage, estampage ou analogue et qui s'opposent au dé- placement relatif du tube ou tuyau (11) par rapport à la gar- niture (13). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le matériau élasto- mère gonflant à l'humidité (EGH) est du type de ceux vendus sous la dénomination VYNON HYDROTITE par la Société C. ITOH- KASEI Co. LTD. 11. Dispositif selon la revendication 10, caracté- risé en ce que des fibres creuses ou poreuses sont ajoutées au matériau élastomère, préalablement à sa mise en forme, de sorte que lors de la mise au contact d'eau ou d'humidité avec ledit matériau la diffusion de cette eau dans le matériau est accrue et, ainsi, favorisé le passage de l'état initial à l'état opératoire. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que la partie (15) de la garniture (13) de forme cylindrique comprend des canaux borgnes (23, 24) débouchant sur la face d'extrémité de ladite partie distante de celle adjacente au culot (17) de la douil- le (18). 13. Dispositif selon la revendication 12, caracté- risé en ce que certains des canaux (23, 24) sont garnis d'un gel & base d'eau qui y est rapporté préalablement à l'opéra- tion de montage et y est maintenu par capillarité. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un an- neau (30) en un matériau spongieux à cellules ouvertes lequel est disposé sur la face interne (31) de la partie cylindrique (15) du manchon (13). 15. Procédé pour le raccord rapide d'un tube ou tuyau sur un embout rigide, caractérisé en ce que l'on rap- porte sur le tube ou tuyau (11) un dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 ci-dessus, en ce que l'on positionne le tube ou tuyau ainsi équipé sur l'em- bout rigide (12) auquel le tube ou tuyau doit être raccordé et en ce que l'on amène de l'eau ou un milieu aqueux au con- tact de la garniture en matériau élastomère du dispositif. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que sa dernière phase est conduite en deux étapes, d'abord pour l'obtention d'un prégonflement de la garniture en matériau élastomère suffisant pour assurer le maintien du dispositif sur l'embout auquel il est associé suivie d'un gonflement complémentaire assurant l'étanchéité et la solida risation du tube ou tuyau et dudit embout.