Brevet FR2693389A1 — publié le 19940114

PROCEDE DE FABRICATION DE TUBES ONDULES OU CANNELES Dans de nombreuses applications, il est connu d'utiliser des tubes métalliques dotés, sur une partie de leur longueur, d'une génératrice de forme ondulée ou bri- sée, présentant une succession de parties saillantes et rentrantes alternant sur la périphérie Ces ondulations servent, par exemple, à faciliter les opérations de che- misage du tube, de manière à former des coudes d'angle variable, ou pour diminuer la rigidité du tube avant les efforts axiaux Ce dernier cas est celui des tubes dans lesquels sont logés les arbres de direction des véhicules automobiles, qu'on souhaite qu'ils puissent se déformer lors d'un impact frontal afin d'éviter qu'ils ne se transforment en une arme dangereuse pour le conducteur ou les occupants du véhicule. Actuellement, le procédé le plus généralement utilisé pour la fabrication de tubes cannelés ou ondulés, c'est-à-dire, de tubes du type mentionné, consiste à utiliser un moule formé de deux moitiés qui s'ajustent et se serrent sur la zone du tube o doit se produire l'ondulation, et dans laquelle on a prévu la succession de nervures et rainures alternées qui définissent ladite zone ondulée L'adaptation du tube contre les parois du moule est réalisée par l'introduction dans ladite zone, d'un fluide sous pression qui l'oblige à s'expanser Avec un tel procédé, on obtient d'excellents résultats tant que la relation entre le diamètre du tube et les dimen- sions de la déformation qu'on souhaite obtenir, c'est-à- dire, la différence entre les diamètres maximal et mini- mal qu'il doit présenter dans la zone ondulée ne soit pas supérieure à des limites déterminées Au-delà de ces limites, à moins qu'on n'opère avec des épaisseurs de paroi franchement exagérées, il se produit inévitablement des déchirures sur les points correspondant au diamètre maximal extérieur. Par ailleurs, l'inconvénient précité est commun à tous les procédés dans lesquels la déformation du tube qui constitue la zone ondulée, est réalisée simultanément sur la totalité de ladite zone Il est aisé de compren- dre, en effet, que les propres ondulations en formation rendent impossible, ou à tout le moins freinent consi- dérablement, tout déplacement de matière dans le sens axial, créant ainsi des tensions de grande valeur sur les points correspondants au diamètre maximal. La présente invention a précisément pour objet un procédé dans lequel, de manière essentielle, les ondula- tions successives périphériques que doit présenter le tube final terminé, sont réalisées de façon unitaire, l'une après l'autre, de façon que la matière puisse tou- jours se déplacer axialement dans un sens et n'être jamais soumis à une tension exagérée qui pourrait con- duire à son éclatement et produire ainsi une faiblesse inadmissible Avec ce procédé, en définitive, il n'existe pratiquement pas de limitations quant à la proportion ou le rapport entre le diamètre du tube et la grandeur de la déformation Dans de telles conditions, on comprend que le procédé selon l'invention, même en admettant, cela va s'en dire une très grande gamme d'applications et qu'il soit particulièrement indiqué pour la fabrication de tubes cannelés de diamètre réduit et, de manière plus spéciale, de tubes qu'on utilise comme logement de l'arbre de direction des véhicules automobiles. A ces effets, le procédé selon la présente inven- tion consiste à utiliser un moule intérieur qui est in- troduit dans la zone du tube à canneler, et un moule extérieur qui enveloppe ladite zone, et qui, de manière essentielle, est constituée d'une succession d'éléments identiques superposés, en forme d'arc ou de couronne cir- culaire, chacun d'eux étant constitué, à son tour, par un certain nombre de secteurs égaux ou identiques qui peu- vent autoriser un certain déplacement dans la direction radiale, entre une position dans laquelle ils appliquent la paroi du tube contre le moule intérieur et une posi- tion limite opposée dans laquelle ils sont séparés de ladite paroi, de manière à permettre l'introduction du tube à canneler et l'extraction du tube cannelé Pour réaliser cette extraction, le moule intérieur est éga- lement constitué par un certain nombre de pièces déplaçables radialement. Dans ces conditions, il est aisé de comprendre qu'il suffit d'actionner successivement les éléments qui constituent le moule extérieur pour qu'il se produise également successivement sur le tube à traiter les ondu- lations périphériques qu'on souhaite, tout en évitant les tensions auxquelles il a été fait référence. L'invention sera mieux comprise à l'examen des figures annexées auxquelles se référera la description et qui représentent de façon très schématique et, de ce fait, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisation pratique de ladite invention. Sur les dessins: la figure 1, est une vue schématique en perspec- tive de l'ensemble des moyens pour la réalisation pra- tique de l'invention, les figures 2 et 3 sont des vues en coupe par- tielles et diamétrales des moyens représentés sur la f i- gure 1, les éléments constitutifs étant représentés dans l'une et l'autre position limite qu'ils sont susceptibles d'occuper. En se référant aux dessins et selon la présente invention, on forme sur un tube métallique quelconque 1, une zone cannelée ou ondulée 2, en utilisant un moule in- térieur qui est introduit dans cette zone, qui agit comme une contre-bouterolle et qui sera décrit en détail ulté- rieurement, et un moule extérieur essentiellement formé par un certain nombre d'éléments égaux et superposés 3 I, 3 II, 3 III, 3 IV, 3 V, 3 N qui sont à leur tour, cons- titués chacun par un certain nombre de pièces identiques et indépendantes 3 a, 3 b, 3 c, 3 d, 3 e,, en forme de secteur de couronne circulaire, de manière à réaliser un cercle autour du tube 1 Ces pièces peuvent être obligées à se déplacer en direction radiale, entre une position (représentée sur la figure 2), dans laquelle elles agis- sent sur les parois du tube 1 en s'appliquant sur la contre-bouterolle, et une position opposée (représentée sur la figure 3) dans laquelle elles restent séparées desdites parois, de manière à permettre l'extraction du tube une fois ondulé ou l'introduction d'un nouveau tube à onduler Il est facile de comprendre que ces dépla- cements peuvent être de valeur plus réduite car ils sont fonction seulement de la différence existant entre les rayons maximum et minimum du tube déformé. Dans une forme de réalisation préféré, chacun des éléments 3 qui constituent le moule extérieur, sera conçu pour réaliser une seule des ondulations périphériques de la zone cannelée 2 du tube, en coopération, ainsi que cela est logique, avec le moule intérieur, les bords 4 de chacun des secteurs successifs étant conformés pour réa- liser l'ondulation souhaitée Cependant, chacun desdits éléments peut parfaitement réaliser la formation, non pas d'une seule ondulation mais de deux ou plus ondulations successives, les bords correspondants présentant alors la forme appropriée à cet effet Une telle possibilité n'existe cependant qu'uniquement lorsque la relation en- tre le diamètre du tube et la profondeur des ondulations périphériques qu'on doit déterminer sur le tube, ne se situe pas au-dessous d'une certaine limite qui dépend d'une série de facteurs (épaisseur, nature et qualité du matériau constitutif du tube, profil réel de l'ondula- tion, etc). On comprend que la manière de guider et de déter- miner les déplacements en direction radiale des secteurs constituant chacun des éléments qui composent le moule pourra varier dans des limites importantes, tout en res- tant comprises dans la portée de la présente invention. Dans une forme de réalisation simple et avantageuse de l'invention, les bords extérieurs 5 desdits secteurs pré- sentent un biseau ou zone inclinée 6, à la manière d'un loquet de serrure, qui permet d'actionner simultanément tous les secteurs constitutifs de chaque élément, au moyen d'un déplacement axial d'un anneau (non représenté sur les dessins) qui les ceinture et qui présente sur son bord intérieur un chanfrein d'égale inclinaison que ledit biseau L'anneau, en se déplaçant axialement, agira suc- cessivement sur les éléments distincts ou "étages " du moule extérieur, pour les amener à s'appliquer sur le tube 1 contre le moule intérieur Dans ce mode de réa- lisation, les secteurs 3 présentent des orifices 7, pourvus d'un chanfrein ou bord incliné 8 sur lequel peut agir l'extrémité, inclinée de la même manière, d'une tige (non représentée) qui, par un effet de glissement ou à la manière d'un loquet, déterminera un effet de rétraction, séparant le bord 4 de la zone 2 du tube une fois ondulé ou cannelé Bien entendu, il y aura autant de tiges que de secteurs que comprend chaque élément du moule, chaque tige agissant successivement sur tous les secteurs superposés du moule en les obligeant à se déplacer dans le sens approprié. Dans le mode de réalisation préféré auquel on s'est référé, le moule intérieur agit comme une contre- bouterolle ou contre-moule et doit uniquement pouvoir être retiré pour autoriser le démoulage, une fois termi- née l'opération d'ondulation Dans cette forme de réali- sation, ledit moule comprend également une succession d'étages ou d'éléments égaux superposés g I, g II, g III, 9 Iv, gn, chacun d'entre eux étant constitué à son tour par un certain nombre de secteurs égaux 9 a, 9 b, 9 c, 9 d, 9 e, Ainsi qu'on peut le voir sur les figures 2 et 3, ces éléments sont, de préférence, décalés par rapport aux éléments constituant le moule extérieur, et présentent des bords extérieurs 10 comportant un profil corres- pondant à une des ondulations périphériques qu'on doit réaliser sur le tube, de manière que la partie concave de chacune de ces ondulations soit déterminée par deux élé- ments intérieurs superposés et un seul élément extérieur, tandis que la partie convexe est déterminée par un seul élément intérieur et deux éléments extérieurs Il est également préférable que les éléments intérieurs et exté- rieurs ne soient pas constitués par le même nombre de pièces ou en tout cas que les pièces soient déplacées à leur tour de façon qu'il n'y ait pas coïncidence entre les deux éléments des liaisons radiales existant les piè- ces successives. Ainsi que cela fut déjà indiqué à propos du moule extérieur, la manière de guider et de déterminer les dé- placements dans la direction radiale, dans l'un ou l'au- tre sens, des secteurs qui constituent chacun des élé- ments ou étages du moule intérieur, pourra varier dans des limites importantes sans que cela soit considéré comme étant hors invention Ces mouvements, par ailleurs, peuvent concerner simultanément l'ensemble des éléments constitutifs du moule, ou, ainsi que cela est essen- tiellement réalisé pour le moule extérieur, se produire successivement De plus, de la même manière que cela fut indiqué pour le moule extérieur, chaque élément peut pré- senter un bord extérieur ayant un profil correspondant à une seule ondulation ou à deux ou plus; le moule inté- rieur peut être constitué par un seul élément qui réalise la totalité de la zone ondulée ou cannelée et qui serait divisé en une succession de secteurs cylindriques indé- pendants, susceptibles d'effectuer un certain déplacement dans la direction radiale. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, chacun des éléments 9 adopte une forme annu- laire, présentant une grande ouverture circulaire cen- trale il qui traverse l'ensemble de ces éléments et qui est traversée par un arbre susceptible de se déplacer axialement et qui est doté de deux zones de diamètres différents, reliées entre elles par une zone conique Le diamètre de la zone de l'arbre contre laquelle sont appuyés à chaque instant les secteurs 9 détermine, évi- demment, leur position radiale; la zone conique de liai- son entre les zones cylindriques est conçue pour déve- lopper ou produire un glissement sur les pièces 9 a, 9 b, 9 c, 9 d qui constituent chacun des "étages" ou éléments du moule intérieur, de façon qu'on obtienne le dépla- cement simultané de toutes les pièces constituant chaque élément, en agissant successivement sur chacun d'eux de manière à provoquer le déplacement radial desdites pièces depuis la position inactive jusqu'à la position active. Bien évidemment, le mouvement axial opposé provoque la libération de toutes les pièces depuis la position active jusqu'à la position inactive dans laquelle il est pos- sible d'extraire le tube ondulé ou cannelé et d'intro- duire un nouveau tube à canneler. Il est facile de comprendre que l'invention ne peut être limitée en aucune manière à l'exemple schéma- tique de réalisation décrit et représenté mais que dans ce qui constitue l'essentiel, on peut faire de nombreuses modifications dont certaines ont été indiquées et qui doivent être considérées comme incluses dans l'invention. En particulier, il existe de nombreuses possibilités de modifications relatives au nombre d'éléments constituant les moules, au nombre de pièces déplaçables radialement qui constituent chacun desdits éléments et relatives, plus spécialement, à la manière de déterminer les dépla- 5 cements radiaux dans l'un ou l'autre sens de ces pièces, les moyens de commande pouvant être des systèmes auxquels on s'est référé très succinctement dans la description, lesquels peuvent notamment être du type pneumatique, hy- draulique, élastique, etc très distincts des solutions purement mécaniques auxquelles il a été fait référence. REVENDI CATIONS 1 Procédé de fabrication de tubes ondulés ou cannelés, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un moule constitué par au moins deux éléments annulaires ( 3 I, 3 II 3 n) plans, identiques, superposés, indépen- dants et disposés de manière à entourer la zone ( 2) du tube ( 1) qui doit être déformée, chacun desdits éléments ( 3 I 3 n), étant constitué, à son tour, par au moins deux pièces ( 3 a, 3 b) identiques et indépendantes, en forme de secteurs de couronne circulaire, susceptibles de se déplacer en direction radiale simultanément entre deux positions limites, sous l'action d'un système de commande qui agit successivement sur lesdits éléments annulaires ( 3 I, 3 n), et amenant les pièces ( 3 a, 3 b) qui cons- tituent chacun des éléments à passer d'une position dans laquelle leurs bords intérieurs ( 4) sont éloignés des pa- rois du tube ( 1), de manière à permettre l'introduction du tube ( 1) à déformer et l'extraction du tube déformé, à une position dans laquelle lesdites parois sont appli- quées sur un contre-moule ( 9) situé à l'intérieur du tube de manière à créer une déformation desdites parois et à y déterminer successivement des ondulations périphériques correspondantes. 2 Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le contre-moule ( 9) situé à l'inté- rieur de tube ( 1) est constitué par au moins deux élé- ments ( 9 I, gn) plans, identiques superposés et indépen- dants, chacun des éléments (I gn) étant constitué à son tour par au moins deux pièces ( 9 a, 9 b) égales et indépendantes qui peuvent se déplacer radialement entre une position limite dans laquelle elles sont en appui contre les parois du tube, aptes à coopérer avec l'action de pression exercée successivement par les éléments annu- laires ( 3 I 3 n) constituant le moule extérieur, et une position limite opposée dans laquelle elles sont éloi- gnées desdites parois, de manière à permettre le démou- lage du tube ondulé ou cannelé. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces ou secteurs ( 3 a, 3 b) constituant chacun des éléments ( 9 I 9 n) annulaires du moule exté- rieur, présentent un bord intérieur ( 4) dont le profil est apte à réaliser une ondulation périphérique sur le tube. 4 Procédé selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que les pièces indépendants ( 9 a, 9 b) constituant chacun des éléments ( 9 I 9 n) discordes du moule intérieur, présentent un bord extérieur ( 10) dont le profil est apte à déterminer une ondulation périphé- rique sur le tube ( 1), lesdits éléments ( 9 I, gn) étant décalés par rapport aux éléments ( 3 I, 3 n) du moule extérieur.