Brevet FR2868715A1 — publié le 20051014

La présente invention concerne un outil de rétreint pour le sertissage d'un dispositif d'échappement comprenant un organe de traitement des gaz d'échappement et une enveloppe périphérique sertie par rétreint autour de l'organe de traitement, cet outil comportant un organe de traitement des gaz et une enveloppe périphérique sertie par rétreint autour de l'organe de traitement, du type comportant: - un noyau de sertissage délimitant un espace de rétreint du dispositif d'échappement, lequel noyau comporte un ensemble de mors répartis suivant une couronne et délimitant, depuis une extrémité avant, une ouverture de passage pour le dispositif d'échappement, le noyau comportant en outre un moyeu de support axial auquel les mors sont solidarisés axialement depuis une extrémité arrière en étant mobiles radialement par rapport au moyeu de support entre une position écartée et une position resserré ; et - un siège annulaire délimitant un passage de réception du noyau, le siège et les mors comportant des surfaces d'appui complémentaires formant cames, ces surfaces étant propres à assurer un déplacement centripète des mors lors d'un déplacement axial dans un sens du noyau au travers du siège. De nos jours, les lignes d'échappement de véhicule automobile comportent des organes de traitement des gaz d'échappement tels que des dispositifs de traitement catalytique des gaz, ou encore des filtres à particules. Il est connu de disposer ces organes de traitement dans une '25 enveloppe métallique permettant de canaliser les gaz d'échappement. Pour assurer le montage de l'organe de traitement dans l'enveloppe, l'enveloppe est couramment sertie par rétreint autour de l'organe de traitement. A cet effet, l'organe de traitement est initialement entouré d'une nappe de fibres, puis l'ensemble est introduit dans une enveloppe métallique cylindrique de diamètre suffisant. L'organe de traitement, ainsi entouré de la nappe de maintien et de l'enveloppe cylindrique, est introduit dans un outil de rétreint permettant une compression centripète de l'enveloppe jusqu'à une déformation plastique de celle-ci autour de l'organe de traitement. Ainsi, l'organe de traitement est retenu en étant serré dans l'enveloppe, la nappe de fibres formant un insert, en étant interposée et comprimée entre l'organe de traitement et l'enveloppe. Pour la mise en oeuvre industrielle de tels traitements, il est connu d'utiliser un outil de rétreint comportant un noyau de sertissage déplaçable axialement dans un siège annulaire. Le noyau de sertissage comporte un ensemble de mors disposés suivant une couronne délimitant un espace de rétreint généralement cylindrique propre à recevoir le dispositif d'échappement pré-assemblé pour son sertissage. Les mors sont retenus seulement depuis une extrémité où ils sont liés à un moyeu de support. L'autre extrémité des mors délimite une ouverture axiale permettant l'introduction et le retrait du dispositif d'échappement. Les mors sont mobiles radialement par rapport au moyeu et au siège entre une position écartée permettant la mise en place ou le retrait du dispositif d'échappement et une position resserrée délimitant un espace d'extension radiale réduite pour le sertissage de l'enveloppe du dispositif d'échappement. Des surfaces de cames complémentaires sont disposées sur les surfaces en regard du siège annulaire et des mors, afin de permettre, par effet de cames, un rapprochement des mors, lors d'un déplacement axial dans un sens du noyau suivant l'axe du siège. Ainsi, par effet de coin, les mors se trouvent rapprochés lors du déplacement axial en prenant appui sur -25 la surface interne du siège annulaire. Les dispositifs d'échappement sont relativement longs. Par exemple, leur longueur est couramment comprise entre 20 cm et 30 cm. Ainsi, les mors présentent des tronçons de serrage propres à s'appliquer sur l'enveloppe qui s'étendent axialement sur une longueur légèrement supérieure à la longueur du dispositif d'échappement devant être serti. Les mors étant retenus seulement depuis l'une de leurs extrémités sur le moyeu porteur, les mors s'étendent essentiellement en porte-à-faux. L'outil de rétreint est couramment utilisé avec son axe longitudinal disposé horizontalement. Ainsi, les mors disposés dans la partie supérieure ont tendance, en l'absence de dispositifs d'échappement, à fléchir vers le bas depuis leur extrémité libre sous l'action de la gravité. Ainsi, on constate une déformation de l'outil de rétreint, dont les caractéristiques dimensionnelles sont difficilement maîtrisables. L'invention a pour but de proposer un outil de rétreint pour le sertissage d'un dispositif d'échappement, dont la flexion indésirable des mors est réduite. A cet effet, l'invention a pour objet un outil de rétreint, du type précité, caractérisé en ce que le noyau comporte des moyens de liaison des mors deux à deux adjacents, ces moyens de liaison étant disposés dans la moitié avant des mors du côté de l'ouverture de passage du dispositif d'échappement. Suivant des modes particuliers de réalisation, l'outil de rétreint comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - les moyens de liaison sont indépendants du siège annulaire; - les moyens de liaison comportent des tiges engagées dans alésages ménagés dans les mors et débouchant sur des flancs latéraux en regard des mors; - les tiges sont rigides; - les tiges sont déformables élastiquement; - les tiges sont rectilignes; - les tiges s'étendent dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'outil, et -25 l'axe de l'outil s'étend sensiblement dans le plan médiateur du segment délimité par la tige; - les mors présentent chacun un tronçon de serrage s'étendant depuis l'extrémité avant et un prolongement de liaison depuis l'extrémité arrière, et chaque mors n'est retenu sur le moyeu que depuis son extrémité arrière, le tronçon de serrage étant en porte à faux. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un outil de rétreint selon l'invention - la figure 2 est une vue en perspective à plus grande échelle de deux mors adjacents de l'outil de la figure 1; et - la figure 3 est une vue en coupe transversale des mors de l'outil de la figure 1. L'outil représenté sur les figures est destiné au sertissage d'un dispositif d'échappement, tel qu'un dispositif comportant un filtre à particules ou un organe de purification catalytique. Le filtre à particules ou l'organe de purification catalytique est formé par exemple d'une céramique poreuse délimitant un bloc généralement cylindrique dans lequel sont ménagés axialement des canaux adjacents obturés alternativement d'un côté et de l'autre. Dans le dispositif d'échappement, cette céramique est entourée d'une nappe de fibres autour de laquelle une enveloppe cylindrique métallique est rétreinte. La longueur de l'organe de traitement est comprise par exemple entre 10 cm et 40 cm, son diamètre étant compris entre 10 et 20 cm. L'outil de rétreint comporte essentiellement un noyau de rétreint 12 et un siège annulaire 14 tout deux essentiellement axisymétrique d'axe X-X. Ils sont disposés coaxialement et le noyau 12 est mobile axialement par rapport au siège 14 à l'intérieur de celui-ci. Comme connu en soi, le siège 14 est une partie fixe de l'outil. Le siège annulaire délimite intérieurement un passage 16 de section progressivement décroissant propre à recevoir le noyau 12. Ce passage 16 -25 est délimité par une surface 18 généralement tronconique d'axe X-X. La longueur du passage 16 est comprise entre 10 cm et 25 cm et est par exemple égale à 250 mm. Le diamètre du passage 16 varie entre 8 cm et 18 cm, le demi-angle au sommet de la surface tronconique 18 étant par exemple égal à 5,215 . De préférence, des canaux 20 de graissage s'étendent suivant la surface 18. Ces canaux convergent vers un conduit de graissage 22 débouchant sur la surface extérieure du siège annulaire 14. Les canaux 20 et le conduit de graissage 22 sont propres à assurer un apport de graisse sur l'essentiel de la surface 18. Le noyau 12 comporte un ensemble de mors 24 répartis suivant une couronne et, à une extrémité, un moyeu de support 26. Chacun des mors 24 est retenu sur le moyeu de support 26 depuis un prolongement de liaison 28 formé à son extrémité dite arrière. Ces mors sont mobiles radialement par rapport au support 26. Le noyau 12 est relié, depuis le support 16, à l'extrémité d'un mécanisme 30 de déplacement axial tel qu'un vérin. Ce dispositif est représenté seulement schématiquement sur la figure 1. Il est propre à assurer un déplacement axial du noyau 12 suivant l'axe X-X entre une position partiellement dégagée du passage 16 tel qu'illustré dans la partie supérieure de la figure 1 et une position engagée dans le passage 16, tel qu'illustré dans la partie basse de la figure 1. Les mors 24 sont répartis en couronne autour de l'axe X-X. Le nombre de mors est compris de préférence entre quatre et seize et, avantageusement, ce nombre est égal à huit ou douze. Chaque mors est formé d'un secteur annulaire délimité par deux flancs latéraux 31 s'étendant radialement parallèlement à l'axe X-X de l'outil. Les mors délimitent entre eux un espace 32 généralement cylindrique de rétreint du dispositif d'échappement pré-assemblé. Cet espace est accessible depuis une ouverture axiale 33. II est délimité par des surfaces cylindriques 34 ménagées sur la surface intérieure de chacun des mors 24 dans un tronçon de serrage des mors noté 35. Ces tronçons 34 sont délimités par une même génératrice s'étendant parallèlement à l'axe X-X. Le rayon de courbure de ces surfaces est compris entre 4 cm et 9 cm. Dans l'exemple considéré, il est de 5,08 cm. La longueur des surfaces cylindriques 34 mesurée suivant l'axe X-X est comprise entre 100 mm et 350 mm. Dans l'exemple considéré, elle est de 250 mm. Le tronçon de serrage 35 s'étend depuis leur extrémité libre des mors dite avant et notée 36. Les mors délimitent, à cette extrémité, l'ouverture 33 de passage du dispositif d'échappement pour son insertion avant rétreint ou son retrait après rétreint. Cette ouverture est délimitée dans le prolongement de l'espace cylindrique 32. A son autre extrémité, l'espace cylindrique 32 est délimité par un épaulement 38 formé dans le mors 24 au niveau du prolongement de liaison 28. Ainsi le tronçon de servage 35 de chaque mors s'étend de l'extrémité 36 à l'épaulement 38. Suivant sa surface externe, chaque mors 24 présente une surface de came 42 généralement tronconique. Cette surface est complémentaire de la surface convergente 18. Ainsi, le diamètre extérieur de la couronne de mors 24 augmente progressivement de l'extrémité libre 36 des mors vers l'extrémité arrière 28 de ces derniers. En arrière de l'épaulement 38, chaque prolongement 28 délimite un canal courbe 42 débouchant dans la partie centrale. Chaque canal est délimité par un fond 44 disposé vers l'extérieur du mors et bordé par deux flancs 46, 48. Ce canal s'ouvre vers l'axe X-X. Ainsi, une gorge périphérique est formée sur l'ensemble des mors par la succession de canaux 42 adjacents. Le moyeu de support 26 est engagé entre les prolongements 28 des mors. Les mors 24 sont liés au moyeu de support 26 par un agencement à glissière permettant aux mors un déplacement radial par rapport à l'axe XX. Des tampons élastiques radialement 52 sont disposés entre le moyen de support 26 et le fond 44 des canaux 42. Ces tampons élastiques sont propres à en assurer une sollicitation centrifuge des mors, c'est-à-dire qu'ils sont propres à écarter les mors 24 de l'axe X-X. Le moyeu de support 26 comporte axialement un trou taraudé permettant sa liaison axiale au mécanisme d'actionnement 30. Les tronçons de serrage 35 des mors sont retenus en porte-à-faux sur le support 24 en étant tenus seulement depuis le prolongement 28 des mors. Des moyens 60 de liaison deux à deux des mors adjacents 24 sont disposés entre les mors dans leur moitié avant, c'est-à-dire dans la moitié de la longueur des tronçons de serrage, du côté de l'extrémité libre 36 des mors. Ces moyens de maintien 60 comportent, dans l'exemple considéré et comme illustré sur la figure 2, une tige 61 engagée dans deux alésages coaxiaux 62 disposés en regard et ménagés dans les mors 24 adjacents. Ces alésages 62 débouchent en regard l'un de l'autre suivant les flancs latéraux 31 des mors. Les tiges sont formées par exemple de cylindres de section circulaire de diamètre compris entre 5 mm et 15 mm et de préférence sensiblement égal à 10 mm. La longueur des tiges rectilignes est comprise entre 5 cm et 10 cm, celle-ci étant par exemple de 35 mm. Les tiges 61 sont formées par exemple d'un matériau déformable élastiquement tel que du caoutchouc. En variante, ces tiges sont rigides et sont constituées de lames d'acier. Les alésages 62 présentent un diamètre très légèrement supérieur à celui des tiges 61 pour permettre un coulissement pratiquement sans jeu 15 des tiges dans les alésages. La longueur des alésages 62 est sensiblement égale à la moitié de la longueur des tiges 61. Les alésages 62 et les tiges 61 sont disposés dans un plan transversal à l'outil s'étendant perpendiculairement à l'axe X-X. Avantageusement, l'ensemble des tiges 61 est disposé dans un même plan. Les tiges s'étendent dans le plan précédemment défini de sorte que l'axe X-X appartienne au plan médiateur du segment délimité par chaque tige 61. Pour l'utilisation d'un tel outil, le noyau 12 est d'abord disposé dans sa position partiellement sortie du siège. Le dispositif d'échappement pré-25 assemblé formé de l'organe de traitement entouré de la nappe et insérés dans l'enveloppe sont ensemble introduits dans l'espace de rétreint 32. Le noyau 12 est alors engagé plus avant dans le passage 16 du siège 14 sous l'action du mécanisme de déplacement 30. Les mors 24 sont maintenus en appui contre la surface tronconique 18 du passage en étant plaqués contre celle-ci par les tampons élastiques 52. Lors du déplacement axial du noyau suivant l'axe X-X, les surfaces de cames complémentaires 18 et 40 assurent un déplacement centripète des mors 24 conduisant à un rapprochement progressif des mors de l'axe X-X et à un rétreint de l'enveloppe. Ce rétreint conduit à une déformation plastique et permanente de l'enveloppe. Pour le retrait du dispositif d'échappement, le noyau 12 est ressorti du passage du siège annulaire 14 et le dispositif d'échappement serti est extrait de l'espace de rétreint 32 depuis l'extrémité ouverte 33. La présence des tiges 61 montées coulissantes dans les alésages 62 autorise un déplacement radial des mors par rapport au moyeu 26. En revanche, ces tiges assurent une liaison des mors adjacents deux à deux, permettant une retenue de l'extrémité libre des mors, notamment des mors supérieurs, évitant ainsi un fléchissement des mors sous l'action de leur propre poids, ces derniers n'étant normalement retenus que depuis leur extrémité arrière et s'étendant ainsi essentiellement en porte-à-faux. Ainsi, les mors étant liés successivement deux à deux les uns aux autres, ceux-ci se maintiennent globalement depuis leur extrémité libre pour former un agencement exactement annulaire autour de l'axe X-X. Les tiges 60 retenues dans les alésages coaxiaux 62 assurent un maintien dimensionnel des mors suivant toute leur longueur. En variante, les tiges 60 sont solidarisées à demeure, c'est-à-dire de manière non coulissante à l'un des mors et sont montées coulissantes seulement dans un alésage disposé dans le mors en regard. REVENDICATIONS 1. Outil de rétreint (10) pour le sertissage d'un dispositif d'échappement comportant un organe de traitement des gaz et une enveloppe périphérique sertie par rétreint autour de l'organe de traitement, du type comportant: - un noyau de sertissage (12) délimitant un espace (32) de rétreint du dispositif d'échappement, lequel noyau (12) comporte un ensemble de mors (24) répartis suivant une couronne et délimitant, depuis une extrémité avant (36), une ouverture (33) de passage pour le dispositif d'échappement, le noyau (12) comportant en outre un moyeu de support axial (26) auquel les mors (24) sont solidarisés axialement depuis une extrémité arrière (28) en étant mobiles radialement par rapport au moyeu de support (26) entre une position écartée et une position resserré; - un siège annulaire (14) délimitant un passage (16) de réception du noyau (12), le siège (14) et les mors (24) comportant des surfaces d'appui complémentaires (18, 40) formant cames, ces surfaces étant propres à assurer un déplacement centripète des mors (24) lors d'un déplacement axial dans un sens du noyau (12) au travers du siège (14), caractérisé en ce que le noyau (12) comporte des moyens (60) de liaison des mors (24) deux à deux adjacents, ces moyens de liaison (60) étant disposés dans la moitié avant des mors (24) du côté de l'ouverture (33) de passage (16) du dispositif d'échappement. 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison (60) sont indépendants du siège annulaire (14). 3. Outil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de liaison (60) comportent des tiges (61) engagées dans alésages (62) ménagés dans les mors (24) et débouchant sur des flancs latéraux (31) en regard des mors (24). 4. Outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les tiges (61) sont rigides. 5. Outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les tiges (61) sont déformables élastiquement. 6. Outil selon une quelconque revendication 3 à 5, caractérisé en ce que les tiges (61) sont rectilignes. 7. Outil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les tiges (60) s'étendent dans un plan perpendiculaire à l'axe (X-X) de l'outil, et en ce que l'axe (X-X) de l'outil s'étend sensiblement dans le plan médiateur du segment délimité par la tige (61). 8. Outil selon une quelconque revendication, caractérisé en que les mors (24) présentent chacun un tronçon de serrage (35) s'étendant depuis l'extrémité avant (36) et un prolongement de liaison (28) depuis l'extrémité arrière (28), et en ce que chaque mors (24) n'est retenu sur le moyeu (26) que depuis son extrémité arrière (28), le tronçon de serrage (35) étant en porte à faux.