Brevet FR3002867A1 — publié le 20140912

Outil pour former une collerette à une extrémité d'un tube Domaine technique et état de l'art L'invention concerne un outil pour former une collerette à une extrémité d'un tube métallique par refoulement de matière. L'invention trouve une application avantageuse pour sertir par refoulement une plaque à une extrémité d'un tube. Ce mode d'assemblage permet d'éviter le recours au soudage, technique rédhibitoire notamment dans le cas de pièces prépeintes, de pièces articulées sur paliers plastiques ou de pièces durcies en surface par un traitement incompatible avec le soudage. Ce mode d'assemblage est par exemple utilisé pour réaliser des embases (encore appelées réhausses) pour sièges pour véhicules automobiles, embases justement réalisées à partir de pièces prépeintes, durcies en surface par un traitement incompatible avec le soudage et articulées sur paliers plastiques. Classiquement, pour réaliser le sertissage d'une plaque à l'extrémité d'un tube, l'extrémité du tube est insérée dans une perforation de la plaque, puis le tube est déformé pour former une collerette de matière d'un côté de la plaque et un bourrelet de l'autre côté de la plaque de sorte que la plaque soit immobilisée entre la collerette et le bourrelet rabattu de matière. La déformation est réalisée par compression de l'extrémité du tube, en utilisant un outil tel que celui représenté sur les figures la, lb. Un outil connu comprend une partie femelle une partie femelle 6 comprenant un évidement longitudinal dans lequel le tube 2 est immobilisé tout en laissant libre une extrémité 3 à sertir du dit tube. L'outil comprend également une partie mâle comprenant une dent 8 solidaire d'un support 7. La dent a une forme appropriée pour être insérée à l'intérieur du tube. La surface externe de la dent et la surface externe du support sont raccordées par un congé 43 présentant un rayon de courbure R. L'outil est utilisé avec une presse agencée pour entraîner en mouvement la partie mâle par rapport à la partie femelle (ou l'inverse) avec une force suffisante pour entraîner une déformation du tube métallique, et ce jusqu'à ce que la plaque soit serrée entre la partie femelle et la partie mâle. La qualité du sertissage se mesure à l'aune de sa résistance mécanique à la déformation, à l'arrachement. En particulier, la déformation de l'extrémité du tube et le mouvement de la matière doivent être maîtrisés lors du refoulement, de sorte à avoir un bourrelet et surtout une collerette formant un anneau d'un diamètre extérieur le plus grand possible. Si le rayon de courbure R est petit, l'extrémité du tube se déforme en s'enroulant sur elle-même (figure lb) ; la collerette obtenue finalement a un diamètre extérieur petit de sorte que sa résistance mécanique est faible. Inversement, si le rayon de courbure R est grand, l'extrémité de la plaque en contact avec le tube vient écraser et réduire l'épaisseur de la paroi du tube dans la zone de pliage (figure la), de sorte que la résistance mécanique de la collerette est trop faible. Ainsi les outils existants ne permettent pas de réaliser par refoulement de matière à l'extrémité d'un tube une collerette ayant une bonne résistance mécanique. Description de l'invention L'invention propose un nouvel outil permettant de réaliser à l'extrémité d'un tube une collerette annulaire ayant un grand diamètre extérieur et présentant ainsi une forte résistance mécanique. Plus précisément, l'invention propose un nouvel outil adapté pour former une collerette à une extrémité d'un tube (2) métallique par refoulement de matière, nouvel outil comprenant : - une partie femelle (10) comprenant un évidement longitudinal (11) dans lequel le tube peut être immobilisé, une extrémité (3) à sertir du dit tube restant libre, - une partie mâle comprenant un support (30) et une dent (40) s'étendant selon la direction longitudinale lorsque la partie femelle et la partie mâle sont en vis-à-vis, la dent comprenant une extrémité active (41) adaptée à pénétrer dans l'extrémité à déformer (3) du tube, Le nouvel outil est caractérisé en ce que : - dans le prolongement de la partie active (41), la dent (40) comprend un corps (42) ayant une section de dimensions supérieures à des dimensions de l'extrémité active (41) de la dent, une surface latérale externe de l'extrémité active (41) et une surface latérale externe du corps (42) de la dent étant reliés par un congé (43), - la dent est montée coulissante dans un évidement (34) du support (30) selon l'axe longitudinal entre : > une position initiale où le congé (43) forme une surface de guidage adaptée à guider l'extrémité du tube en cours de déformation en direction d'une face externe (31) du support (30) perpendiculaire à l'axe longitudinal, et > une position finale où le congé (43) forme avec une paroi de l'évidement (34) de la partie mâle (30) une rainure (38) dans laquelle la paroi du tube vient s'immobiliser. Le mot congé est traditionnellement utilisé pour définir le raccord plus ou moins arrondi qui existe à la rencontre de deux surfaces planes. Par extension, le mot congé est utilisé ici pour définir la surface de raccordement entre la surface latérale externe de l'extrémité active de la dent et la surface latérales externe du corps de la dent, surfaces qui ne sont pas planes, mais par exemple cylindriques, parallélépipédiques, etc. L'invention concerne également une installation comprenant un outil tel que décrit ci-dessus et comprenant également un moyen d'action agencé pour entraîner en translation la partie mâle (30) de l'outil par rapport à la partie femelle (10) de l'outil selon l'axe longitudinal de sorte à ce que la dent (40) de la partie mâle (30) pénètre à l'intérieur d'un tube immobilisé dans la partie femelle (10). Selon un mode de réalisation, le moyen d'action est une presse comprenant un moyen pour immobiliser une des parties, par exemple la partie femelle, et un moyen pour entraîner en translation d'autre des parties, par exemple la partie mâle. L'installation est utilisée de la manière suivante. Le tube est tout d'abord immobilisé dans l'évidement de la partie femelle. Puis la partie mâle est pressée contre la partie femelle. Lorsque la dente arrive au contact de la paroi du tube, la dent est dans sa position initiale. L'extrémité de la paroi du tube se déforme petit à petit en s'appuyant sur le congé puis sur la face externe du support pour former une collerette ; au fur et à mesure de sa déformation, la paroi du tube vient appuyer plus fortement sur le congé ce qui entraîne la dent en mouvement ; la rainure se forme petit à petit sur le pourtour du corps de la dent; la matière refoulée de la paroi du tube vient s'immobiliser petit à petit dans la rainure qui se remplit. Ainsi, comme on le verra mieux plus loin grâce aux figures, la paroi du tube n'est plus amincie en fin de mouvement mais a, au contraire, au niveau de la zone de raccordement entre la collerette formée et la partie non déformée de la paroi du tube, une épaisseur au moins égale à l'épaisseur initiale du tube, et ceci quel que soit le rayon du congé. Ainsi, avec l'outil et l'installation selon l'invention, il est possible de choisir pour le congé un rayon de courbure important pour réaliser une collerette annulaire de grand diamètre extérieur ayant une bonne résistance mécanique. La partie mâle peut comprendre un moyen de rappel élastique (37) adapté pour maintenir ou amener la dent dans la position initiale. Ainsi, lorsque les moyens d'action de l'installation rapproche la partie mâle de la partie femelle de l'outil, la paroi du tube qui se déforme entraîne un effacement de la dent, c'est-à-dire un mouvement de la dent depuis sa position initiale vers sa position finale, effacement contrôlé par la force de rappel du moyen de rappel élastique puis, après déformation de l'extrémité du tube, les moyens d'action de l'installation écartent la partie mâle de la partie femelle de l'outil et le moyen de rappel élastique repousse la dent vers sa position initiale. Selon un mode préféré de mise en oeuvre, le corps (42) de la dent (40) est terminé par une tête (44) de section de plus grandes dimensions que la section du corps (42) ; l'évidement (34) de la partie mâle est prolongé par une cavité (35) dans laquelle sont logés la tête (44) de la dent (40) et un ressort (37) de rappel ; le ressort maintient la tête de la dent en appui contre un épaulement (36) de la cavité (35) lorsque la dent est en position initiale, et la tête (44) de la dent comprime le ressort (37) lorsque la dent est en position finale. De préférence, le support (30) comprend encore une gorge (32) s'étendant sur la face externe (31) à la périphérie d'une ouverture de l'évidement (34), autour de la dent (40), la dite gorge débouchant sur la face externe (31) et dans l'évidement (34) du support (30). La gorge vient arrêter l'expansion de l'extrémité de la paroi du tube le long de la face externe du support, comme on le verra mieux plus loin. Ceci permet d'obtenir une collerette présentant une bordure extérieure parfaite, et d'obtenir une reproductibilité parfaite de la forme des collerettes obtenues sur une série de tubes déformés successivement. L'outil peut encore comprendre un moyen pour maintenir une plaque localisée entre la partie femelle et la partie mâle de l'outil. La position de la plaque définit la distance L sur laquelle la paroi du tube est déformée pour former la collerette. Sans cette plaque, la paroi du tube peut être déformée jusqu'à la partie femelle. En complément, la partie femelle (10) peut comprendre une gorge (13) s'étendant sur une face principale (12) de la partie femelle à la périphérie d'une ouverture de l'évidement (11) de la partie femelle, la dite gorge (13) débouchant sur la face principale (12) et dans l'évidement (11) de la partie femelle. Cette gorge permet un refoulement de matière pour former un bourrelet en complément de la collerette comme on le verra mieux plus loin. Cette gorge n'est nécessaire si seule la réalisation d'une collerette est envisagée. Brève description des figures L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit d'exemples de mise en oeuvre d'un outil et d'une installation selon l'invention. Ces exemples sont donnés à titre non limitatif. La description est à lire en relation avec les dessins annexés dans lesquels : - les figures la, lb montrent des outils selon l'art antérieur, en fin de course, - 2a à 5a montrent un outil dans différentes positions, - les figures 2b à Sb montrent un détail localisé en traits pointillés sur les figures 2a à 5a correspondantes Description de modes de réalisation de l'invention Une installation selon l'invention comprend : - un outil comprenant : > une partie femelle 10 comprenant un évidement longitudinal 11 dans lequel le tube 2 peut être immobilisé, une extrémité 3 à déformer du tube restant libre, et > une partie mâle comprenant un support 30 et une dent 40 s'étendant selon la direction longitudinale lors que la partie femelle et la partie mâle sont en vis-à-vis, e position de travail ; la dent comprend une extrémité active 41 adaptée à pénétrer dans l'extrémité à déformer du tube, et - un moyen d'action tel qu'une presse (non représentée), agencé pour entraîner en translation la partie mâle de l'outil par rapport à la partie femelle de l'outil selon l'axe longitudinal du tube de sorte à ce que la dent 40 de la partie mâle pénètre à l'intérieur du tube immobilisé dans la partie femelle. Dans l'exemple représenté, la partie femelle 10 comprend un évidement 11 longitudinal dans lequel le tube 2 peut être positionné, le diamètre de l'évidement 11 est ajusté pour que le tube soit immobilisé radialement et la longueur du tube est ajustée pour l'extrémité 3 du tube dépasse de la partie femelle d'une hauteur appropriée à la formation d'une collerette 5 et d'un bourrelet 4 ; l'évidement 11 débouche sur une face principale 12 de la partie femelle 10 ; la partie femelle 10 comprend également une gorge 13 s'étendant sur la face principale 12 de la partie femelle à la périphérie de l'ouverture de l'évidement ; la gorge 13 débouche sur la face principale 12 et dans l'évidement 11. Dans la partie mâle, l'extrémité 41 de la dent 40 a une section extérieure sensiblement égale à une section intérieure du tube 2 ; la dent s'étend depuis une face principale 31 de la partie mâle 30 selon la direction longitudinale ; dans le prolongement de la partie active 41, la dent 40 comprend un corps 42 ayant une section de dimensions supérieures aux dimensions de l'extrémité active 41 de la dent ; la surface latérale externe de l'extrémité active 41 et une surface latérale externe du corps 42 de la dent sont reliés par un congé 43 présentant une courbure R. La dent 40 est montée coulissante dans un évidement 34 du support 30 selon l'axe longitudinal entre : > une position initiale (figures 2a, 2b) où le congé 43 forme une surface de guidage adaptée à guider l'extrémité du tube en cours de déformation en direction d'une face externe 31 du support 30 perpendiculaire à l'axe longitudinal, et > une position finale (figures 5a, Sb) où le congé 43 forme avec une paroi de l'évidement 34 de la partie mâle 30 une rainure 38 dans laquelle la paroi du tube vient s'immobiliser. Le corps 42 de la dent 40 est terminé par une tête 44 de section de plus grandes dimensions que la section du corps 42 ; l'évidement 34 de la partie mâle est prolongé par une cavité 35 dans laquelle sont logés la tête 44 de la dent 40 et un ressort 37 de rappel ; le ressort maintient la tête de la dent en appui contre un épaulement 36 de la cavité 35 lorsque la dent est en position initiale, et la tête 44 de la dent comprime le ressort 37 lorsque la dent est en position finale. Dans l'exemple représenté, le tube 2 a une section circulaire, de même que l'extrémité active 41. Egalement, le corps et la tête de la dent 40 ont une section circulaire. Toutefois, un corps 42 et / ou une tête 44 ayant une section différente, par exemple une section carrée peuvent être envisagés. Dans l'exemple représenté encore, le support 30 comprend une gorge 32 s'étendant sur la face externe 31 à la périphérie d'une ouverture de l'évidement 34, autour de la dent 40, la dite gorge débouchant sur la face externe 31 et dans l'évidement 34 du support 30. Est également prévu (mais non représenté) un moyen pour maintenir une plaque à sertir localisée entre la partie femelle et la partie mâle de l'outil. Enfin, la partie femelle 10 comprend une gorge 13 s'étendant sur une face principale 12 de la partie femelle à la périphérie d'une ouverture de l'évidement 11 de la partie femelle, la dite gorge 13 débouchant sur la face principale 12 et dans l'évidement 11 de la partie femelle. L'installation est utilisée de la manière suivante. Le tube 2 est positionné à l'intérieur de l'évidement 11 de la partie femelle 10 et la plaque 1 à sertir est positionnée sur l'extrémité 3 du tube (figures 2). Puis les deux parties 10, 30 sont rapprochées l'une de l'autre et la matière constituant le tube se déforme petit à petit, de la manière suivante. Dans un premier temps (figures 3), la dent étant dans sa position initiale, le bord de la paroi du tube s'évase, guidé le long du congé 43 jusqu'à atteindre la paroi externe 33 de la gorge 32, la collerette 4 commence à se former. Dans un deuxième temps, la dent 40 commence à s'enfoncer dans la partie mâle (figures 4), la paroi du tube se plisse selon une direction de pli radiale du côté de la partie femelle 10 pour former le bourrelet 5, et en parallèle la paroi du tube se plisse selon une direction de pli sensiblement longitudinale pour remplir la rainure 38 ; une nervure se forme dans la rainure 38, nervure qui va d'une part immobiliser le métal repoussé et ainsi faciliter la fin de la formation de la collerette 4 et du bourrelet 5, et d'autre part renforcer l'épaisseur de matière au niveau de la zone sertie (figures 5) et donc renforcer la résistance mécanique du sertissage.15 REVENDICATIONS1. Outil adapté pour former une collerette à une extrémité d'un tube (2) métallique par refoulement de matière, outil comprenant : - une partie femelle (10) comprenant un évidement longitudinal (11) dans lequel le tube peut être immobilisé, une extrémité (3) à sertir du dit tube restant libre, - une partie mâle comprenant un support (30) et une dent (40) s'étendant selon la direction longitudinale lorsque la partie femelle et la partie mâle sont en vis-à-vis, la dent comprenant une extrémité active (41) adaptée à pénétrer dans l'extrémité à déformer (3) du tube, outil caractérisé en ce que : - dans le prolongement de la partie active (41), la dent (40) comprend un corps (42) ayant une section de dimensions supérieures à des dimensions de l'extrémité active (41) de la dent, une surface latérale externe de l'extrémité active (41) et une surface latérale externe du corps (42) de la dent étant reliés par un congé (43), - la dent est montée coulissante dans un évidement (34) du support (30) selon l'axe longitudinal entre : > une position initiale où le congé (43) forme une surface de guidage adaptée à guider l'extrémité du tube en cours de déformation en direction d'une face externe (31) du support (30) perpendiculaire à l'axe longitudinal, et > une position finale où le congé (43) forme avec une paroi de l'évidement (34) de la partie mâle (30) une rainure (38) dans laquelle la paroi du tube vient s'immobiliser. 2. Outil selon la revendication 1 dans lequel la partie mâle comprend un moyen de rappel élastique (37) adapté pour maintenir ou amener la dent dans la position initiale. 3. Outil selon la revendication 2 dans lequel le corps (42) de la dent (40) est terminé par une tête (44) de section plus grandes dimensions que la section du corps (42), dans lequel l'évidement (34) de la partie mâle est prolongé par une cavité (35) dans laquelle sont logés la tête (44) de la dent (40) et un ressort (37) de rappel, le ressort maintenant la tête de la dent en appui contre un épaulement (36) de la cavité (35) lorsque la dent est en position initiale, et la tête (44) de la dent comprimant le ressort (37) lorsque la dent est en position finale. 4. Outil selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel le support (30) comprend une gorge (32) s'étendant sur la face externe (31) à la périphérie d'une ouverture de l'évidement (34), autour de la dent (40), la dite gorge débouchant sur la face externe (31) et dans l'évidement (34) du support (30). 5. Outil selon l'une des revendications précédentes, comprenant également un moyen pour maintenir une plaque à sertir localisée entre la partie femelle et la partie mâle de l'outil. 6. Outil selon l'une des revendications précédentes dans lequel la partie femelle (10) comprend une gorge (13) s'étendant sur une face principale (12) de la partie femelle à la périphérie d'une ouverture de l'évidement (11) de la partie femelle, la dite gorge (13) débouchant sur la face principale (12) et dans l'évidement (11) de la partie femelle. 7. Installation comprenant un outil selon l'une des revendications précédentes et comprenant également un moyen agencé pour entraîner en translation la partie mâle (30) de l'outil par rapport à la partie femelle (10) de l'outil selonl'axe longitudinal de sorte à ce que la dent (40) de la partie mâle (30) pénètre à l'intérieur d'un tube immobilisé dans la partie femelle (10). 8. Installation selon la revendication 7 dans lequel le moyen d'entraînement est agencé pour entraîner en translation la partie mâle par rapport à la partie femelle avec une force supérieure à une force de rappel du moyen élastique de la partie mâle de l'outil. 9. Installation selon l'une des revendications 7 ou 8 dans laquelle le moyen d'entraînement est agencé pour entraîner en translation la partie mâle par rapport à la partie femelle jusqu'à ce que la plaque soit serrée entre la partie mâle et la partie femelle.