Brevet FR2734508A1 — publié le 19961129

L'invention concerne un procédé de formage d'une partie d'extrémité d'un tuyau en matière élastomère et en particulier d'un tuyau utilisé dans la construction automobile ainsi que le tuyau obtenu. Les circuits de circulation de fluide sous forme gazeuse ou liquide, tels que les circuits de refroidissement de véhicule automobile comportent des tuyaux en matière élastomère qui doivent être raccordés à des embouts rigides généralement en un matériau métallique. Dans le cas des moteurs de véhicule automobile, on doit raccorder de manière étanche des tuyaux de caoutchouc à des embouts solidaires du radiateur ou du moteur du véhicule automobile. La liaison entre le tuyau de caoutchouc et l'embout métallique doit être parfaitement étanche et résister à une pression interne dans le circuit qui peut être relativement importante. Dans le cadre de la construction automobile en particulier, on utilise soit un montage par emmanchement du tuyau en élastomère sur l'embout rigide, la partie d'extrémité du tuyau engagée sur l'embout rigide étant serrée par un collier, soit un montage utilisant un organe de connection venant s'adapter sur une partie de fixation complémentaire prévue sur l'élément ou la pièce d'équipement comportant l'embout rigide. Dans le cas d'un montage par emmanchement, il est nécessaire d'utiliser un moyen permettant de réaliser le positionnement du collier de serrage du tuyau de manière satisfaisante. On peut utiliser par exemple un repère visuel tel qu'un marquage effectué avec de la peinture ou de l'encre sur le tuyau en élastomère ou un repère physique qui peut être constitué par une bague de maintien permettant de positionner et d'arrêter le collier de serrage dans une position convenable ou une butée formée par surmoulage sur la partie d'extrémité du tuyau, soit à l'avant soit à l'arrière du collier de serrage. Dans le cas d'un montage utilisant un dispositif de connexion, il faut prévoir et mettre en oeuvre des organes spécifiques permettant d'effectuer le raccordement du tuyau sur l'embout avec ou sans outillage et sans collier de serrage. En outre, il est généralement nécessaire de prévoir également une forme de réalisation particulière de l'embout rigide. Un montage avec emmanchement utilisant un simple repère visuel présente l'avantage d'être peu coûteux en ce qui concerne les moyens utilisés et leur mise en oeuvre. Cependant, un tel moyen de montage présente une efficacité médiocre en ce qui concerne la réalisation d'une liaison résistante et étanche. L'utilisation d'un montage avec emmanchement mettant en oeuvre une bague de maintien permet d'obtenir une fixation très efficace du tuyau sur l'embout mais présente l'inconvénient d'entraîner des coûts non négligeables aussi bien en ce qui concerne le matériel nécessaire que sa mise en oeuvre pour réaliser la fixation. Le montage avec emmanchement utilisant une butée surmoulée sur la partie d'extrémité du tuyau présente une bonne efficacité et ne nécessite pas l'approvisionnement de pièces augmentant le coût du matériel utilisé. Cependant, ce procédé entraîne des coûts relativement importants pour la réalisation de la partie d'extrémité du tuyau comportant la butée surmoulée. Le procédé de montage utilisant un dispositif de connexion présente une très bonne efficacité en ce qui concerne le maintien et l'étanchéité du tuyau mais entraîne des coûts importants aussi bien du fait du prix des pièces utilisées pour le montage que du fait des opérations supplémentaires lors de la fabrication et de la pose du tuyau. Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de formage d'une partie d'extrémité d'un tuyau en matière élastomère utilisée pour le montage du tuyau sur un embout rigide cylindrique comportant un épaulement radial et une encoche de positionnement de direction axiale, ce procédé permettant d'obtenir une fixation très efficace du tuyau sur l'embout rigide et de diminuer les coûts liés à la fabrication et à la pose du tuyau. Dans ce but - on forme une ébauche tubulaire du tuyau, en un matériau élastomère à l'état non vulcanisé, - on forme par refoulement sur une partie d'ex trémité de l'ébauche tubulaire du tuyau, une butée de collier ayant la forme d'une collerette en saillie radiale et un ergot de positionnement en saillie axiale par rapport à la partie d'extrémité de l'ébauche tubulaire, et - on vulcanise l'ébauche tubulaire préformée par refoulement à une température de vulcanisation de la matière élastomère. De préférence, pour réaliser le formage de la partie d'extrémité du tuyau - on engage une tringle cylindrique à l'intérieur de l'ébauche tubulaire dans sa partie d'extrémité, - on fixe l'ébauche tubulaire entre les mors d'un mandrin de serrage, de manière que la partie d'extrémité de l'ébauche se trouve en saillie par rapport à une extrémité du mandrin, - on engage le corps tubulaire d'un outillage de formage autour de la partie d'extrémité de l'ébauche tubulaire, - on déplace axialement un outil de refoulement dans le corps tubulaire de l'outillage de manière à former la butée de collier et l'ergot de positionnement en saillie axiale, dans la partie d'extrémité de l'ébauche tubulaire. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un tuyau obtenu par le procédé suivant l'invention et son mode de réalisation. La figure 1 est une vue en élévation latérale de la partie d'extrémité du tuyau permettant le montage de ce tuyau sur un embout rigide. La figure 2 est une vue de face suivant 2 de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe axiale partielle du tuyau représenté sur les figures 1 et 2, après son montage sur un embout rigide. La figure 4 est une vue de dessus suivant 4 de la figure 3. Les figures 5, 6, 7 et 8 sont des vues en coupe axiale partielle d'un tuyau tel que représenté sur les figures 1 à 4, au cours de quatre étapes successives de son formage par le procédé selon l'invention. La figure 7A est une vue agrandie d'une partie de la figure 7 montrant la partie d'extrémité de l'outil de refoulement pour le formage du tuyau. Sur les figures 1 et 2, on voit la partie d'extrémité la d'un tuyau en matériau élastomère 1, permettant d'assurer le montage étanche et résistant du tuyau sur un embout rigide. La partie d'extrémité la du tuyau 1 en matériau élastomère comporte une butée de collier 2 réalisée sous la forme d'une collerette en saillie radiale venue de matière avec la partie d'extrémité la du tuyau 1. La partie d'extrémité la du tuyau 1 comporte également un ergot 3 en saillie dans la direction axiale à l'extrémité de la partie la du tuyau 1, venu de matière avec le tuyau 1 et relié par une languette de matériau élastomère à la collerette constituant la butée de collier 2. Comme il est visible sur les figures 3 et 4, la partie d'extrémité la du tuyau 1 permet de réaliser le montage du tuyau sur un embout rigide 5 présentant une forme adaptée. L'embout rigide 5 qui est réalisé sous forme tubulaire et qui présente une surface extérieure de forme générale cylindrique comporte une première partie 5a à grand diamètre, une seconde partie Sb dont le diamètre est inférieur au diamètre de la partie 5a et une partie terminale 5c constituant un bourrelet en saillie radiale par rapport à la partie 5b à plus faible diamètre. Les parties 5a et 5b de l'embout rigide 5 sont séparées l'une de l'autre par un épaulement annulaire 6 de direction radiale et la partie à grand diamètre 5a comporte une encoche de direction axiale 7 dans une position angulaire déterminée à la périphérie de l'embout 5. L'encoche 7 présente une dimension lui permettant de recevoir l'ergot 3, au moment de l'engagement du tuyau 1 sur l'embout rigide 5. L'engagement de la partie d'extrémité la du tuyau 1 sur l'embout rigide 5b est réalisé de manière que l'ergot 3 vienne s'engager dans l'encoche 7, ce qui permet d'assurer l'orientation parfaite du tuyau 1 par rapport à l'embout 5 et la réalisation d'un parcours parfaitement défini du tuyau 1 constituant une partie d'un circuit de circulation de fluide. L'engagement du tuyau 1 sur l'embout rigide 5 dans la direction axiale est poursuivi jusqu'au moment où l'extrémité de la partie la du tuyau vient en butée contre l'épaulement 6 de l'embout rigide. Le tuyau 1 est retenu sur l'embout rigide par la partie 5c de l'embout constituant un bourrelet en saillie radiale réalisant la déformation du tuyau 1 dans une zone annulaire. Un col lier de serrage 8 disposé entre la partie annulaire du tuyau 1 déformée par le bourrelet 5c et la butée de collier 2, autour de la section du tuyau venant en contact avec la partie 5b de l'embout rigide permet d'assurer une fixation extrêmement résistante et parfaitement étanche du tuyau 1 sur l'embout 5.Le collier de serrage 8 est mis en place de manière précise et ne peut se déplacer du fait de la présence de la butée de collier 2 et de la partie du tuyau 1 déformée radialement par le bourrelet 5c. On réalise ainsi une fixation du tuyau 1 sur l'embout 5 dans des conditions très satisfaisantes. De plus, le tuyau 1 est parfaitement orienté par rapport à l'embout 5, du fait de l'engagement de l'ergot 3 dans la lumière 7 de l'embout. Jusqu'ici la réalisation d'une partie d'extrémité d'un tuyau en élastomère telle que la partie la du tuyau 1 représentée sur les figures 1 et 2 nécessitait une opération de surmoulage de la partie d'extrémité du tuyau pour réaliser la butée de collier 2 et l'ergot 3. Le procédé de surmoulage qui met en oeuvre un moule de forme complexe présente l'inconvénient d'augmenter le coût de production du tuyau en matière élastomère. Selon l'invention, on peut réaliser à moindre coût le formage de la partie d'extrémité d'un tuyau en élastomère, par une opération de refoulement. Dans un premier temps, on réalise une ébauche tubulaire en matériau élastomère non vulcanisé destinée à constituer le tuyau 1 après une opération de formage par refoulement d'une partie d'extrémité de l'ébauche suivie d'une opération de vulcanisation de l'ébauche en matériau élastomère. Sur la figure 5, on a représenté une partie d'extrémité 10a d'une ébauche tubulaire en matériau élastomère non vulcanisé 10, lors d'une première phase du procédé de formage suivant l'invention consistant à intro duire une tringle 9 à l'intérieur de la partie d'extrémité 10a de l'ébauche 10. La tringle 9 de forme générale cylindrique comporte une partie d'extrémité 9a de forme légèrement tronconique ayant un bout arrondi, cette partie d'extrémité facilitant l'introduction de la tringle 9 à l'intérieur de la partie d'extrémité 10a de l'ébauche 10 en matériau élastomère non vulcanisé. Comme il est visible sur la figure 6, après avoir introduit la tringle 9 à l'intérieur d'un tronçon d'extrémité de l'ébauche tubulaire 10, on dispose le tronçon de l'ébauche 10 à l'intérieur duquel est logée la tringle 9, entre les mors îla et llb d'un mandrin de serrage 11, puis on serre le mandrin 11 contre l'ébauche tubulaire 10 par déplacement des mors îla et llb en direction l'un de l'autre comme représenté par les flèches 12.L'ébauche tubulaire 10 serrée entre les mors îîa et lîb et la tringle 9 sont alors parfaitement maintenues entre les mors lîa et llb. Le tuyau 10 enfilé sur la tringle 9 est disposé entre les mors îla et llb de manière que sa partie d'extrémité 10a sur laquelle on doit réaliser le formage d'une butée de collier et d'un ergot se trouve en saillie par rapport à l'extrémité antérieure des mors îîa et llb. Les parties antérieures des mors îîa et îlb rapportées l'une contre l'autre constituent une enveloppe tubulaire ayant une surface extérieure sensiblement cylindrique. Comme il est visible sur la figure 7, le formage de l'extrémité 10a du tuyau 10 est réalisé en engageant le corps tubulaire 14 d'un outillage de formage 13 sur les deux parties antérieures des mors îla et llb, de manière que le corps 14 de l'outillage 13 soit parfaitement maintenu autour de la partie antérieure des mors îîa et llb et de la partie d'extrémité 10a du tuyau 10. L'outillage 13 comporte de plus un poinçon 15 monté coulissant dans l'alésage intérieur du corps 14 et engagé à glissement sur la tige 9. Un vérin non représenté permet de déplacer le poinçon 15 dans la direction axiale, comme indiqué par la flèche 16. Le déplacement du poinçon 16 dont la partie d'extrémité comporte une gorge annulaire 17 et une cavité 18 (voir figure 7A) permet de réaliser en une seule opération, le refoulement d'une portion de la paroi de la partie d'extrémité 10a du tuyau 10 pour réaliser la collerette annulaire 20 constituant la butée de collier, entre la partie d'extrémité de l'outil 15 et l'extrémité antérieure des mors îîa et llb. De plus, la matière élastomère non vulcanisée de la partie d'extrémité 10a de l'ébauche tubulaire 10 est refoulée de manière à remplir la cavité 18 pour constituer l'ergot 21 de la partie 10a du tuyau 10. A l'issue de l'opération de formage par refoulement, comme il est représenté sur la figure 8, on provoque le recul du poinçon 15 de l'outil 13, comme indiqué par la flèche 19 puis on déplace axialement l'ensemble de l'outil 13 dans la direction axiale, par glissement sur la tringle 9, de manière à dégager le corps d'outil 14 des parties d'extrémité antérieures des mors lla et llb. On peut alors écarter les mors lla et llb l'un de l'autre, comme indiqué par les flèches 22, de manière à relacher la pression exercée sur l'ébauche tubulaire 10. On peut alors séparer l'ébauche tubulaire 10 de la tringle 9 du dispositif de formage par simple traction. L'ébauche tubulaire dont la partie d'extrémité 10a a été formée pour réaliser la collerette 20 et l'ergot 21 est alors placée dans un four de manière à être portée à une température de vulcanisation de la matière élastomère. Le durcissement de la matière élastomère permet de fixer la forme de la collerette 20 et de l'ergot 21. Le tuyau en matière élastomère comportant une partie d'extrémité préformée permettant son montage sur un embout rigide peut être ainsi obtenu de manière rapide et peu coûteuse. Le coût de l'opération de préformage par refoulement de l'extrémité d'un tuyau en matière élastomère non vulcanisée suivie d'une vulcanisation par chauffage est de trois à quatre fois plus faible que le coût d'une opération de surmoulage de la partie d'extrémité d'un tuyau en matériau élastomère de manière à obtenir une butée de collier et un ergot. En outre, la réalisation de la butée et de l'ergot ne nécessite aucun apport de matière extérieure à l'ébauche. Il en résulte que le procédé suivant l'invention permet de diminuer d'environ 70 % le coût du formage de la partie d'extrémité d'un tuyau élastomère pour assurer son montage sur un embout rigide.En outre, l'opération est réalisée de manière très rapide et beaucoup plus simple que dans le cas d'une opération de surmoulage. L'invention est également relative au tuyau de matière élastomère comportant une partie d'extrémité munie d'une butée de collier et d'un ergot, obtenu par refoulement et vulcanisation selon le procédé de l'invention. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit. C'est ainsi que la partie d'extrémité du tuyau peut présenter une forme différente de celle qui a été décrite. Cette partie d'extrémité doit toutefois comporter une butée de collier constituée par une collerette annulaire en saillie radiale et un ergot en saillie dans la direction axiale. La forme de la section de la collerette et de l'ergot peut être différente de celles qui ont été décrites. La forme de la collerette et de l'ergot est définie par la forme de la partie d'extrémité du poinçon 15 de l'outil de refoulement. On peut également modifier la forme et la dimension de la collerette et de l'ergot en jouant sur l'amplitude de la course du poinçon de l'outil de refoulement. L'outillage de refoulement utilisé peut présenter une forme et une structure différentes de celles qui ont été décrites. La tringle engagée à l'intérieur de l'ébauche tubulaire du tuyau peut être indépendante de l'outillage de refoulement ou, au contraire, constituer une partie fonctionnelle de cet outillage assurant le guidage du poinçon. Le tuyau peut être réalisé en une matière élastomère quelconque pouvant subir un formage par refoulement à l'état non vulcanisé et un durcissement par vulcanisation à une température déterminée. Cette matière peut être constituée par un caoutchouc naturel ou synthétique. L'invention s'applique non seulement au cas des tuyaux utilisés dans des circuits de fluide d'un véhicule automobile mais également dans le cas de tout tuyau en matériau élastomère d'un circuit de fluide qui doit être fixé de manière étanche sur un embout rigide. REVENDICATIONS 1.- Procédé de formage d'une partie d'extrémité d'un tuyau en matière élastomère utilisée pour le montage du tuyau (1, 10) sur un embout rigide cylindrique (5) comportant un épaulement radial (6) et une encoche (7) de positionnement de direction axiale, caractérisé par le fait - qu'on forme une ébauche tubulaire (10) du tuyau (1), en un matériau élastomère à l'état non vulcanisé, - qu'on forme par refoulement sur une partie d'extrémité (10a) de l'ébauche tubulaire (10) du tuyau, une butée de collier (20) ayant la forme d'une collerette en saillie radiale et un ergot de positionnement en saillie axiale par rapport à la partie d'extrémité (10a) de l'ébauche tubulaire (10), et - qu'on vulcanise l'ébauche tubulaire (10) préformée par refoulement, à une température de vulcanisation de la matière élastomère. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on engage une tringle cylindrique (9) à l'intérieur de l'ébauche tubulaire (10), au moins dans sa partie d'extrémité (10a), - qu'on fixe l'ébauche tubulaire (10) entre les mors d'un mandrin de serrage (11), de manière que la partie d'extrémité (10a) de l'ébauche (10) se trouve en saillie par rapport à une extrémité du mandrin (11), - qu'on engage le corps tubulaire (14) d'un outillage de formage (13) autour de la partie d'extrémité (10a) de l'ébauche tubulaire (10), et - qu'on déplace axialement un outil de refoulement (15) dans le corps tubulaire (14) de l'outillage (13) de manière à former la butée de collier (20) et l'ergot de positionnement (21) dans la partie d'extrémité (10a) de l'ébauche tubulaire. 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par le fait qu'on réalise le guidage de l'outil de refoulement (15) pour son déplacement dans la direction axiale, à l'intérieur du corps tubulaire (14) de l'outillage de refoulement (13) et le long de la tringle (9) disposée coaxialement par rapport au corps tubulaire (14) de l'outillage (13). 4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que l'outil de refoulement (15) de l'outillage de formage (13) comporte une partie d'extrémité dans laquelle est prévue une gorge annulaire ayant pour axe l'axe de déplacement de l'outil- lage et une cavité (18) de direction axiale. 5.- Tuyau en matière élastomère comportant une partie d'extrémité (la) utilisée pour le montage du tuyau (1) sur un embout rigide (5) cylindrique comportant un épaulement radial (6) et une encoche de positionnement (7) de direction axiale, caractérisé par le fait qu'il comporte une butée de collier (2) ayant la forme d'une collerette en saillie radiale et un ergot de positionnement (3) en saillie axiale, dans la partie d'extrémité (la) du tuyau (10), venus de matière avec la paroi du tuyau (1) et réalisés par un préformage du tuyau (1) à l'état non vulcanisé, suivi d'une vulcanisation du tuyau (1). 6.- Tuyau suivant la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il constitue un élément d'un circuit de refroidissement d'un véhicule automobile.