Brevet FR2859268A1 — publié le 20050304

"Agencement pour le raccordement de l'extrémité inférieure d'un tuyau sur un embout comportant des moyens déformables élastiquement" La présente invention concerne un agencement pour le raccordement de l'extrémité inférieure d'un tuyau sur un embout, notamment d'un tuyau de circuit d'injection en carburant sous pression d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. L'agencement est du type comportant axialement de bas io en haut: - un embout tubulaire délimitant un siège supérieur, - une tête de liaison comportant une partie supérieure qui constitue un épaulement définissant avec l'extrémité inférieure du tuyau dont il est solidaire une zone dite de raccordement et une partie inférieure qui coopère de manière étanche avec le siège supérieur de l'embout, - un organe de serrage axial, traversé par le corps tubulaire du tuyau et comportant une face inférieure qui exerce sur ledit épaulement un effort axial de serrage orienté vers le bas. De tels agencements de raccordement sont notamment utilisés pour relier les différents organes du système d'injection d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. Dans le cas de systèmes d'injection directe ou indirecte conventionnels, ces tuyaux relient la pompe d'injection de carburant aux injecteurs, et dans le cas de systèmes à rampe commune ( common rail ), ces tuyaux relient alors la pompe d'injection à la rampe et la rampe aux injecteurs. On connaît de nombreux exemples d'agencement conventionnel de ce type dans l'état de la technique, notamment pour de telles applications. On peut distinguer principalement, les agencements ou raccords dont l'organe de serrage coopère directement avec la tête de liaison du tuyau, et les agencements ou raccords comportant une bague de centrage interposée entre l'organe de serrage et la tête de liaison. L'organe de serrage comporte usuellement une face d'appui et de serrage qui coopère avec une face d'appui de forme complémentaire que comporte la tête de liaison ou la bague de centrage, selon le type d'agencement. La possibilité de mouvement relatif dans un tel agencement est déterminée, après serrage, par la coopération entre les formes géométriques de chacune de ces faces d'appui. io On distingue ainsi parmi les agencements de l'état de la technique ceux qui comportent des surfaces d'appui du type cône/cône et ceux du type cône/sphère ou sphère/sphère . Les raccords de type cône/cône constituent, lorsque l'autre extrémité du tuyau est libre, une liaison pivotante c'est à dire mobile en rotation autour de l'axe des cônes. Cependant lorsque le tuyau comporte des raccords à chacune de ses extrémités, le raccordement s'effectue alors à l'aide de liaison par encastrement. Les raccords de type cône/sphère ou sphère/sphère constituent une liaison à rotule tant qu'une seule des extrémités du tuyau est raccordée, l'autre extrémité étant libre. Cependant lorsque les deux extrémités du tuyau sont raccordées, le tuyau ne conserve plus alors qu'une mobilité relative sous la forme d'un débattement autour d'une droite donnée passant par le centre de chacune des sphères des surfaces d'appuis des têtes de liaison. Or, quel que soit le type de raccord, l'étanchéité d'un tel agencement résulte, en position serrée ou de fonctionnement, de la coopération de formes entre les surfaces respectives de la partie inférieure de la tête de liaison et du siège de l'embout tubulaire, qui sont maintenues au contact l'une de l'autre par l'organe de serrage. Ainsi, pour chaque type de raccord, la qualité de l'étanchéité est-elle directement fonction de la manière dont s'effectue le serrage comme cela va être explicité ci-après. La figure 1 représente un exemple selon l'état de la technique d'un tuyau 12 comportant respectivement à chacune de ses extrémités un agencement 10 pour son raccordement sur des embouts 14 complémentaires par l'intermédiaire d'organes de serrage 18. Les agencements 10 sont ici de type cône/sphère , io c'est-à-dire que lorsque les deux extrémités du tuyau 12 sont raccordées sur les embouts 14, le tuyau 12 ne conserve plus alors qu'une mobilité relative correspondant à un débattement angulaire (a) autour d'une droite (D) donnée passant par le centre de chacune des sphères. La figure 2 représente en détail un tel agencement 10 de type cône/sphère qui est essentiellement constitué par un tuyau 12, un embout tubulaire 14, une tête de liaison 16 et un organe de serrage 18. L'agencement 10 est illustré en position non raccordée à la figure 2, c'est-à-dire avec un organe 18 non serré et, en position serrée à la figure 3, c'est-à-dire de fonctionnement après serrage de l'organe 18 sur l'embout 14. Comme visible à la figure 2, l'embout tubulaire 14 comporte un canal d'injection 20, un siège supérieur 22 de forme tronconique avec lequel est destiné à coopérer, de manière étanche après son serrage, une partie inférieure 24 de la tête de liaison 16 globalement de forme sphérique. L'embout tubulaire 14 présente une symétrie axiale selon l'axe X-X et la tête de liaison présente une symétrie axiale selon 30 l'axe Y-Y. La tête de liaison 16, encore appelée olive , comporte ainsi une partie inférieure 24 dans laquelle débouche un canal d'écoulement 26 du fluide sous pression pour assurer en position raccordée la communication entre le tuyau 12 et l'embout tubulaire 14. La tête de liaison 16 comporte une partie supérieure 28 qui constitue un épaulement annulaire 30 définissant une face supérieure d'appui 32 orientée vers le haut. L'épaulement 30 définit avec l'extrémité inférieure du corps tubulaire 34 du tuyau 12 dont il est solidaire, une zone 36 dite de raccordement. L'agencement 10 comporte un organe 18 de serrage axial io qui est monté de manière imperdable et traversé à jeu radial par le corps tubulaire 34 du tuyau 12 et la tête de liaison 16. L'organe de serrage est ici constitué d'un écrou 18, en variante constitué d'un écrou et d'une bague intermédiaire de centrage qui est interposée radialement entre l'écrou et le corps tubulaire 34 du tuyau 12. L'écrou 18 comporte une paroi intérieure 38 qui s'étend axialement entre un tronçon supérieur 40 et un tronçon inférieur 42 taraudé de serrage du tuyau 12 dont le taraudage 44 coopère avec un filetage 46 complémentaire de l'embout tubulaire 14. Le tronçon supérieur 40 s'étend radialement vers l'intérieur au-delà de la face intérieure 38 de l'écrou 18 et comporte une face inférieure d'appui et de serrage 48, ici de forme tronconique, qui s'étend globalement radialement vers l'intérieur. La face supérieure d'appui 32 de l'épaulement 30 de la tête de liaison 16 qui est ici de forme sphérique, est destinée à coopérer avec la face inférieure tronconique d'appui 48 de l'écrou 18 lors du serrage pour le raccordement. Le tronçon supérieur 40 de l'écrou 18 comporte une paroi intérieure 50 qui s'étend globalement axialement et qui délimite une ouverture supérieure 52 globalement circulaire centrée sur l'axe Y-Y. Après que l'on ait procédé au serrage de l'écrou 18 sur l'embout 14 selon un mouvement axial de haut en bas, l'agencement 10 se trouve en position serrée. La face inférieure d'appui 48 de l'écrou 18 de serrage exerce alors un effort de serrage globalement axial orienté vers le bas sur la face supérieure 32 de la tête de liaison 16 dont la partie inférieure sphérique 24 exerce elle-même cet effort axial s transmis par l'écrou 18 sur le siège tronconique 22 de l'embout 14 de manière à assurer avec étanchéité la mise en communication du canal 26 de la tête 16 et du canal 20 de l'embout 14. Les faces inférieure d'appui 48 et supérieure 32 sont de formes complémentaires et autorisent une liberté de débattement io angulaire entre d'une part l'ensemble constitué par la tête de liaison 16 solidaire du tuyau 12 et, d'autre part, par rapport à l'écrou 18 qui après serrage est solidaire de l'embout 14. Comme visible sur la figure 3, un désalignement s'est produit lors du serrage de sorte que l'axe de symétrie Y-Y du tuyau 12 et de la tête de liaison 16 et l'axe X-X de l'embout tubulaire 14 ne sont plus coaxiaux. Or il n'est alors pas possible de corriger un tel désalignement qui provoque notamment les différents inconvénients qui vont être explicités ci-après. Tout d'abord, la zone de la face supérieure d'appui 32 de la tête 16 qui est normalement matée par le serrage de l'écrou 18, se trouve réduite localement dans la zone radialement symétrique opposée à la zone d'appui, ce qui affecte la zone de contact d'étanchéité entre la partie inférieure 24 de la tête 16 et le siège 22 de l'embout 14 puisque, de manière analogue, cette dernière se trouve réduite localement. De plus, les contraintes mécaniques ne sont pas réparties régulièrement notamment dans la zone de raccordement 36. Ensuite, au voisinage de l'ouverture supérieure 52, la paroi extérieure 54 du corps tubulaire 34 du tuyau 12 est en appui avec une partie de la paroi intérieure 50 de l'écrou 18 sur une zone de contact 56 dans laquelle risquent dès lors d'apparaître localement des problèmes de fissuration entraînant l'apparition de fuites du fluide sous pression. Enfin, le désalignement provoque aussi un écart de position du tuyau 12 qui peut alors venir au contact d'une autre pièce, notamment dans le cadre d'un environnement tel que celui du compartiment moteur d'un véhicule automobile. Par conséquent, de tels agencements ne donnent pas entière satisfaction, notamment en terme de fiabilité, les retours de pièces défectueuses étant incompatibles avec les exigences actuelles de qualité et de sécurité. Le phénomène de fissuration est principalement localisé au niveau de la zone de contact 56 et/ou dans la zone de raccordement 36, c'est à dire les zones dans lesquelles s'exercent les contraintes mécaniques les plus importantes, d'autant que le tuyau 12 est soumis à des sollicitations vibratoires particulièrement importantes lorsque le moteur est en fonctionnement. Afin de résoudre certains de ces inconvénients, on peut réduire le diamètre de l'ouverture supérieure 52 de l'écrou 18. Toutefois, une telle solution n'est pas acceptable car l'agencement doit présenter au moins une certaine capacité de débattement pour permettre le serrage des écrous 18 d'un tuyau 12 comportant à chacune de ses extrémités un agencement 10. De plus, une telle solution ne permet pas de supprimer le risque de fissuration de la paroi tubulaire 34 du tuyau 12 dans la zone de contact 56. Afin de résoudre ces problèmes et inconvénients, l'invention propose un agencement de raccordement du type décrit précédemment, caractérisé en ce que des moyens déformables élastiquement selon la direction radiale sont interposés radialement entre l'organe de serrage et le tuyau. Grâce à l'invention, on diminue les risques de fissuration sans restreindre la capacité de débattement angulaire entre l'ensemble constitué par la tête de liaison solidaire du tuyau et l'organe de serrage de l'agencement. Avantageusement, l'invention permet d'assurer une fonction d'étanchéité relative et, en cas de fuite, restreint tout risque de pollution en fluide à l'extérieur de l'agencement, ce qui permet de supprimer la tôle anti-projection de carburant montée auparavant au profit d'un gain de poids et de coût, tant de la pièce que de son montage. De plus, la longueur libre du tuyau est réduite de sorte que les fréquences propres du tuyau sont avantageusement augmentées. io Avantageusement, on réduit les contraintes s'exerçant dans la zone de contact et on améliore la résistance à la fatigue due aussi à la pression interne exercée par le fluide sous pression. L'invention peut être mise en oeuvre de manière simple et économique, en ne modifiant que l'écrou formant organe de serrage ou en variante la bague de centrage lorsque l'agencement de raccordement en comporte une. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - les moyens déformables élastiquement sont déformables selon la direction axiale; - les moyens déformables élastiquement sont rapportés sur l'organe de serrage par tout moyen approprié, notamment par collage, par emboîtement élastique, par encliquetage ou par surmoulage; - l'organe de serrage est un écrou qui est monté vissé sur l'embout; - l'organe de serrage comporte une bague de centrage qui est interposée radialement entre la partie de l'organe de serrage formant écrou et le tuyau; - les moyens déformables élastiquement sont portés par la bague de centrage; - les moyens déformables élastiquement sont rapportés dans la partie supérieure de l'écrou ou de la bague de serrage et délimitent intérieurement avec le corps tubulaire situé en regard une zone d'appui décalée axialement vers le haut par rapport à la zone de raccordement de l'épaulement de la tête de liaison avec le tuyau; les moyens déformables élastiquement sont constitués s par un élément annulaire élastique tel qu'un anneau ou une bague réalisée en matériau élastomère ou polymère. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés lo dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un tuyau selon l'état de la technique qui comporte à chacune de ses extrémités un agencement de type cône/sphère pour son raccordement sur des embouts; - les figures 2 et 3 sont des vues en coupe axiale d'un agencement de raccordement selon la figure 1 qui illustrent respectivement l'agencement en position non raccordée et en position serrée; - les figures 4 et 5 sont des vues en coupe axiale d'un agencement de raccordement selon un premier mode de réalisation qui illustrent, respectivement en position non raccordée et en position serrée, un agencement comportant un anneau de section torique; les figures 6a et 6b sont des vues en coupe axiale illustrant une variante du premier mode de réalisation, qui représentent respectivement un organe de serrage comportant un anneau torique à lèvre à l'état libre et un agencement comportant un tel anneau en position serrée; - les figures 7a et 7b sont des vues en coupe axiale illustrant une autre variante du premier mode de réalisation, qui représentent respectivement un organe de serrage comportant un anneau torique de section irrégulière à l'état libre et un agencement comportant un tel anneau en position serrée; - les figures 8a et 8b sont des vues en coupe axiale illustrant un deuxième mode de réalisation, qui représentent respectivement un organe de serrage comportant un anneau plat à l'état libre et un agencement comportant un tel anneau en position serrée; - les figures 9a et 9b sont des vues en coupe axiale illustrant une variante du deuxième mode de réalisation, qui représentent respectivement un organe de serrage comportant un anneau en forme de coiffe à l'état libre et un agencement io comportant un tel anneau en position serrée; - les figures 10a et 10b sont des vues en coupe axiale illustrant un troisième mode de réalisation, qui représentent respectivement un organe de serrage comportant une bague à lamelles à l'état libre et un agencement comportant une telle bague en position serrée; - les figures 1 la et 1 1 b sont des vues en coupe axiale illustrant une variante du troisième mode de réalisation, qui représentent respectivement un organe de serrage comportant une bague à lamelles munie d'une lèvre à l'état libre et un agencement comportant une telle bague en position serrée; - les figures 12a et 12b sont des vues en coupe axiale illustrant une autre variante du troisième mode de réalisation, qui représentent respectivement un organe de serrage comportant une bague à lamelles rapportée par coopération de formes à l'état libre et un agencement comportant une telle bague en position serrée. Dans la description et dans les revendications, on utilisera à titre non limitatif pour en faciliter la compréhension les expressions telles que supérieur et inférieur, axial et radial, ainsi que les directions en référence aux figures et définitions données dans la description dans laquelle les éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. i0 On procédera, dans la description qui va suivre, par comparaison successive entre les modes de réalisation de l'invention et l'état de la technique illustré aux figures 1 à 3. Ainsi, comme visible à la figure 4, l'agencement 10 pour le raccordement de l'extrémité du tuyau 12 sur l'embout 14 comporte des moyens 60 déformables élastiquement selon la direction radiale qui sont interposés radialement entre l'écrou 18 et le tuyau 12. Dans ce premier mode de réalisation, les moyens io déformables élastiquement selon la direction radiale consistent en un anneau torique de section globalement circulaire qui est rapporté par collage sur l'écrou 18. Plus précisément, l'anneau 60 est ici logé dans un chanfrein 58 formé dans la face supérieure 62 de l'écrou 18, radialement à l'intérieur c'està-dire dans le prolongement de la paroi intérieure 50 du tronçon supérieur 40 délimitant l'ouverture 52 de l'écrou 18. La face supérieure 58 est orientée axialement vers le haut et radialement inclinée vers le corps tubulaire 34 du tuyau 12, 20 c'est-à-dire de forme tronconique concave. L'anneau élastique 60 est par exemple réalisé en élastomère, naturel ou synthétique. Comme visible sur la figure 5, l'anneau élastique 60 est, en position serrée, comprimé localement par le corps tubulaire 34 du tuyau 12 du fait de son positionnement après serrage. Ainsi, l'anneau 60 permet d'améliorer la qualité d'accostage de l'extrémité du tuyau 12 en permettant d'une part un meilleur positionnement de la zone de matière de la tête de liaison 16 matée par l'écrou 18 et en évitant, d'autre part, tout contact direct métal-métal entre le corps tubulaire 34 et l'écrou 18. De plus, dans le cas d'un tuyau 12 comportant à chacune de ses extrémités un agencement 10 pourvu d'un tel anneau élastique 60, chacun des anneaux 60 peut se déformer de sorte 2859268 Il que les écarts de position du tuyau sont réduits et son répartis sur chacun des anneaux 60 de sorte qu'il est dès lors possible de déterminer plus précisément une position moyenne du tuyau 12. Les figures 6a et 6b illustrent une première variante du premier mode de réalisation dans laquelle les moyens déformables élastiquement sont constitués par un anneau torique 60 comportant une lèvre 64. L'anneau torique 60 est rapporté par collage sur le io chanfrein 58 délimitant radialement l'ouverture 52. La lèvre 64 est de préférence en contact avec la paroi extérieure 54 du corps tubulaire 34 du tuyau 12 de manière à former des moyens antidispersion du fluide sous pression en cas de fuites de l'agencement 10. Les figures 7a et 7b illustrent une seconde variante du premier mode de réalisation dans laquelle les moyens déformables élastiquement sont constitués par un anneau 60 de section irrégulière globalement en forme d'étoile, et qui est rapporté par collage sur le chanfrein 58. Les figures 8a et 8b illustrent un deuxième mode de réalisation dans lequel les moyens déformables élastiquement sont constitués par un anneau plat 60 qui est rapporté par collage sur la face supérieure 62 de l'écrou 18. Les figures 9a et 9b illustrent une variante du second mode de réalisation selon la figure 8 dans laquelle les moyens déformables élastiquement sont constitués par un anneau 60 qui présente globalement la forme d'une coiffe . Plus précisément, l'anneau 60 comporte une partie supérieure 66 de forme tronconique s'étendant radialement au dessus de la face supérieure 62 et une jupe latérale inférieure 68 s'étendant axialement vers le bas qui est rapportée par collage sur la paroi extérieure 70 du tronçon supérieur 40 de l'écrou 18. Les figures 10a et 10b illustrent un troisième mode de réalisation dans lequel les moyens déformables élastiquement sont constitués par une bague à lamelles 60 qui est rapportée par collage sur la paroi intérieure 50 de la partie supérieure 40 de l'écrou 18 qui délimite l'ouverture 52 traversée par le corps tubulaire 34 du tuyau 12. Les figures 11a et 11b illustrent une variante du troisième mode de réalisation dans laquelle les moyens déformables élastiquement sont constitués par une bague annelée ou à lamelles 60 analogue à la figure 10 qui comporte une lèvre 64 formant des moyens anti-dispersion analogues à l'anneau de la lo figure 6. Les figures 12a et 12b illustrent une autre variante du troisième mode de réalisation dans laquelle les moyens déformables élastiquement sont constitués par une bague annelée ou à lamelles 60 analogue à celle de la figure 10, qui comporte radialement à l'extérieur, un bourrelet annulaire 72 qui est reçu dans un logement 74 de forme complémentaire que comporte la paroi intérieure 50 de manière à réaliser par coopération de formes un assemblage, par emboîtement élastique ou par encliquetage. Les moyens déformables élastiquement 60 sont de préférence réalisés en matière élastomère, polymère ou analogue. Avantageusement, le diamètre intérieur des moyens déformables élastiquement 60 est sensiblement inférieur au diamètre extérieur de la paroi tubulaire 34 du tuyau 12 de manière à assurer une fonction de frein limitant les déplacements axiaux de l'écrou 18 autour du tuyau 12 lorsque l'agencement n'est pas en position serrée. Ainsi l'écrou 18 n'est plus libre de se déplacer, sauf à être manipulé volontairement, comme par exemple lors du serrage pour effectuer un raccordement, et il n'est dès lors plus nécessaire de prévoir de dispositif de blocage temporaire des écrous 18 autour du tuyau 12. En variante, les moyens déformables élastiquement 60 sont rapportés sur une bague de centrage qui est interposée entre la paroi intérieure 38 de l'écrou 18 et le corps tubulaire 34 du tuyau 12. En variante, les moyens déformables élastiquement 60 sont surmoulés sur l'écrou 18 ou sur une bague de centrage. En variante, les moyens déformables élastiquement 60 sont, après serrage, solidaires de la paroi extérieure 54 du corps tubulaire 34, par exemple par collage, de manière à s'assurer par un simple contrôle visuel que l'écrou 18 n'a pas fait l'objet de manipulation volontaire par une personne non qualifiée, ou qu'il ne s'est pas desserré notamment sous l'action des vibrations. L'invention trouve notamment à s'appliquer aux circuits d'injection des moteurs diesel et ceci quel que soit le type d'injection comme par exemple circuit à injection indirecte ou injection directe, avec ou sans rampe commune. Bien entendu, la mise en oeuvre de l'invention ne se limite pas aux circuits d'injection qui n'est donnée qu'à titre d'exemple et n'est nullement limitatif, l'invention trouvant à s'appliquer d'une manière générale à tout agencement de raccordement de circuit hydraulique. REVENDICATIONS 1. Agencement (10) pour le raccordement de l'extrémité inférieure d'un tuyau (12) sur un embout (14), notamment d'un tuyau de circuit d'injection en carburant sous pression d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, du type comportant axialement de bas en haut: - un embout tubulaire (14) délimitant un siège supérieur (22), - une tête de liaison (16) comportant une partie supérieure (28) qui constitue un épaulement (30) définissant avec l'extrémité inférieure du tuyau (12) dont il est solidaire une zone dite de raccordement (36) et une partie inférieure (24) qui coopère de manière étanche avec le siège supérieur (22) de l'embout (14), - un organe de serrage axial (18), traversé par le corps tubulaire (34) du tuyau (12) et comportant une face inférieure (48) qui exerce sur ledit épaulement (30) un effort axial de serrage orienté vers le bas, caractérisé en ce que des moyens (60) déformables élastiquement selon la direction radiale sont interposés radialement entre l'organe de serrage (18) et le tuyau (12). 2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens déformables élastiquement (60) sont déformables selon la direction axiale. 3. Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens déformables élastiquement (60) sont rapportés sur l'organe de serrage (18) par tout moyen approprié, notamment par collage, par emboîtement élastique, par encliquetage ou par surmoulage. 4. Agencement selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que l'organe de serrage (18) est un écrou qui est monté vissé sur l'embout (14). 5. Agencement selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe de serrage (18) comporte une bague de centrage qui est interposée radialement entre la partie de l'organe de serrage (18) formant écrou et le tuyau (12). 6. Agencement selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens déformables élastiquement (60) sont portés par la 5 bague de centrage. 7. Agencement selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens déformables élastiquement (60) sont rapportés dans la partie supérieure (40) de l'écrou ou de la bague de serrage et délimitent intérieurement avec le corps tubulaire (34) situé en regard une zone d'appui décalée axialement vers le haut par rapport à la zone de raccordement (36) de l'épaulement (30) de la tête de liaison (16) avec le tuyau (12). 8. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens déformables élastiquement (60) sont constitués par un élément annulaire élastique tel qu'un anneau ou une bague réalisée en matériau élastomère ou polymère.