EP0949977B1 - Procede pour l'emmanchement en croix d'une piece cylindrique dans une piece tubulaire et ensemble de deux pieces correspondant - Google Patents

Procede pour l'emmanchement en croix d'une piece cylindrique dans une piece tubulaire et ensemble de deux pieces correspondant Download PDF

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EP0949977B1
EP0949977B1 EP97952995A EP97952995A EP0949977B1 EP 0949977 B1 EP0949977 B1 EP 0949977B1 EP 97952995 A EP97952995 A EP 97952995A EP 97952995 A EP97952995 A EP 97952995A EP 0949977 B1 EP0949977 B1 EP 0949977B1
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EP
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tubular part
hole
tubular
partitions
flanged edge
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EP97952995A
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Daniel Valin
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ArcelorMittal Tubular Products Vitry SAS
Original Assignee
Vallourec Composants Automobiles Vitry SA
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/04Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods
    • B21D39/044Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods perpendicular
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    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
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    • Y10T403/7001Crossed rods
    • Y10T403/7003One rod is encompassed by the other

Definitions

  • the present invention relates to a method for press fitting of an at least locally cylindrical part in a tubular piece, generally transversely by with respect thereto, according to the preamble of claim 1, as well as an assembly formed by two pieces fitted crosswise, according to the preamble of claim 10.
  • At least locally cylindrical part is meant here a part whose outer surface is, at least locally, at the level of its fitting with the tubular part, a cylindrical surface, i.e. a surface which, whatever the nature, circular or otherwise, of the outline of its cross section, is formed of parallel generatrices.
  • This at least locally cylindrical part which, by measuring convenience, will be hereinafter more simply cylindrical part, can be solid, hollow or tubular.
  • a hollow or tubular part it can serve as housing at least any other component.
  • tubular part a part, which, all by being generally elongated in the form of a tube, by being open to one at less of its ends, can be more or less conformed, being by more or less curved or curved example, and which, transversely, presents any section.
  • the assemblies formed of a cylindrical piece fitted in a cross in such a tubular piece can find for themselves their own application, in particular because of the particular assembly of the parts which constitute, but they can also find their application in the assembly of other components linked to one or other of these parts, by example in automotive construction.
  • this tubular piece forming, generally, around its hole, by the very fact of its tubular structure, two partitions, that of these partitions which, during the fitting of the cylindrical part, is located side of the engagement of this cylindrical piece cashes first of all the corresponding fitting force and is thus itself susceptible to be the object of some distortion.
  • the tools used for this make is a punch whose end is blunt in the shape of a blade, so that, during the formation of the fallen edge, the partition concerned is simply pushed back laterally, on either side of this blade.
  • the fallen edge obtained does not extend over the entire perimeter of the hole it borders, and, secondly, that, height null at the two ends of a diameter of this hole, its height varies from one to the other of these ends, to the detriment of the homogeneity of the reinforcement obtained for holding the cylindrical part in the tubular part, and therefore definitive, at the expense of this reinforcement.
  • the present invention generally relates to a provision to avoid such deformation and further leading to other advantages.
  • the contact surface between this tubular part and the part cylindrical is significantly increased, to the benefit of holding the assembly, and, preferably, there is formed such an edge fallen on one and the other of the partitions of the tubular part, over the entire perimeter of the hole corresponding, and of substantially constant height all around it.
  • the fallen edge (s) thus used can be formed by stamping, the spacer wedge present inside the tubular part forming therein a matrix suitable for allowing such stamping, without deformation of the partition concerned.
  • the spacer wedge is placed in the tubular piece before the formation of this hole, and a hole is formed, in this case a pilot hole, in this tubular part by simple die cutting of it.
  • the tools to be used for such a die cut is advantageously very simple and inexpensive.
  • this tool is advantageously likely to be used works on a standard machine, in this case a simple press, and, more particularly, on a simple hydraulic press, without any layout specific.
  • the present invention also relates to an assembly formed by two pieces fitted in a cross as defined in claim 10.
  • such an assembly is normally advantageously free from any deformation, the spacer spacer implementation effectively rebutted from the inside during engagement at least locally cylindrical part in the hole of the tubular part, that of the partitions of this tubular piece which is located on the side of this
  • an assembly 10 which, as is better visible in FIG. 1, is formed of two pieces fitted crosswise, namely a cylindrical piece 11 and a tubular part 12.
  • the cylindrical part 11 is, in a way general, defined as being a part whose external surface 13 is at less locally, at its fitting with the tubular part 12, a cylindrical surface.
  • this outer surface 13 is assumed to have a circular contour and to be keep on going.
  • cylindrical part 11 is also assumed to be full, like a bar.
  • the tubular part 12 meanwhile, has, overall, a direction of elongation D, towards which the generators of the surface outer 13 of the cylindrical part 11 extend substantially orthogonally.
  • This direction of elongation D is shown diagrammatically in lines interrupted in Figures 1, 2, 4A, 4B, 4C, 4D, 4E and 4F.
  • the length L1 of the tubular part 12 along its direction of elongation D may be greater or less.
  • the tubular part 12 is, at As an example, a slender piece, insofar as this length L1 is relatively large, especially compared to its width L2.
  • the cross section of the tubular part 12 can be any.
  • this cross section is, for example, largely flattened in a buttonhole, substantially perpendicular to the generatrices of the external surface 13 of the part cylindrical 11.
  • this cross section is uniform over the entire length L1 of the tubular part 12.
  • the cross section of the tubular part 12 can on the contrary be more or less modulated according to its length L1.
  • tubular part 12 is, for example, straight or substantially straight.
  • this tubular part 12 can just as easily be more or less consistent.
  • it can be more or less curved or curved.
  • the tubular part 12 has, overall transversely, and, more precisely, generally transversely by relative to its direction of elongation D, for the intervention of the part cylindrical 11, a hole 14, which envelops the overall contour of the part cylindrical 11, the cross member right through, and in which, according to arrangements described in more detail later, the cylindrical part 11 is forcibly engaged.
  • This hole 14 therefore affects either of the two partitions 15 that the tubular part 12 forms generally transversely around it, and, in the embodiment shown, it has a circular outline.
  • the hole 14 intervenes, by way of example, at a distance from both ends of the tubular part 12.
  • both partitions 15 of this tubular part 12 are substantially flat, at least at least near hole 14.
  • E be the internal thickness of the tubular part 12 at its hole 14, i.e. the distance internally separating one from another partitions 15 at the level of this hole 14.
  • a fallen edge 18, which, integral with this partition 15, extends in the direction of the other partition 15 of the tubular part 12, substantially perpendicular to this other partition 15.
  • a spacer block 16 is also inserted in the tubular part 12, also described in more detail later, capable of internally buttressing this tubular part 12 in the vicinity of hole 14.
  • a fallen edge 18 is formed over the entire perimeter of the hole 14.
  • the spacer block 16 inserted in the tubular part 12 intervenes at least in the direction of elongation D of it.
  • the spacer block 16 is circularly continuous and it therefore intervenes without discontinuity all around the hole 14.
  • a ring In the general form of a ring, it has, in plan, a overall outline generally similar to that of hole 14, and, of diameter greater than that of the latter, it extends coaxially around it.
  • the spacer 16 may, for example, have in axial section, a profile in rectangle or square, and, in practice, this profile can be the most commonly used, this spacer block 16 can for example be formed by a section of tube, preferably metallic, machined or not.
  • the spacer 16 has, in axial section, an isosceles trapezoid profile.
  • the spacer block 16 comprises, overall, in this embodiment, in addition to the flats 19, which truncate it transversely at its axial ends while being sufficiently wide so that its compressive strength is not compromised, on the one hand, an inner surface 20, which is generally cylindrical, and, on the other hand, a outer surface 21, which has a middle portion 22 itself generally cylindrical, and, each arranged respectively on the one hand and on the other, axially, from this middle part 22, two facets overall tapered 23.
  • the spacer block 16 used has preferably good compressive strength and good rigidity.
  • it is made of metal or synthetic material tough.
  • this spacer 16 being placed in place in the tubular part 12 before the formation of this hole 14, a pilot hole 14 ', in this tubular part 12, by simple die-cutting of it, Figures 4B and 4C.
  • a second advantage is then taken from the spacer 16, for the formation of the fallen edge 18.
  • this edge is preferably formed dropped 18 by stamping of the partition 15 concerned.
  • the spacer spacer 16 serves as a matrix for the relevant partition 15 of the tubular part 12.
  • a fallen edge 18 is formed on one and the other of partitions 15 of tubular part 12, on at least part of the perimeter of the hole 14, and, in practice, over the whole of it.
  • the spacer block 16 is inserted in the tubular part 12, along arrow F1 of this FIG. 4A, being introduced into this tubular part 12 from one of the ends, from this, until it comes substantially to the right of the location provided for the hole 14 to be formed.
  • this insertion can advantageously be done without high precision, the spacer 16 coming from itself is centered by relative to this location when the hole 14 is formed.
  • the spacer 16 has a height H substantially equal to the internal thickness E of the tubular part 12, or even slightly greater than this thickness E, so that it is forcibly engaged between the two partitions 15 and that it is therefore duly stuck between them.
  • maintaining the spacer block 16 in position can be insured, or strengthened, by other means, and, for example, by means mechanical, such as fingerprints obtained by local stamping of the tubular part 12.
  • FIGS. 4B to 4E the training is carried out from hole 14 and that of the fallen edges 18.
  • the tools used for this purpose operate in practice on a standard machine, in this case a simple hydraulic press.
  • This tool 25 comprises, successively, bottom to top, a first stepped punch 26 having a first section 27, by the free end 28 from which it is able to cut a pilot hole 14 'to the cookie cutter, a second section 29, with progressive transverse profile, by which it is capable of ensuring a stamping, and a third section 30, by which it is able to perfect this stamping.
  • the diameter D2 of the first section 27 is much smaller than that D1 of the hole 14 to be formed, while the diameter D3 of the third section 30 is substantially equal to this diameter D1, while being slightly less than this.
  • the free end 28 of the first section 27 of the punch 26 is circularly divided into at least two lips 31, the edges are connected in continuity with each other and thus form the thread or cutting edge of the whole.
  • dihedral 32 which is concave, and of which the edge extends substantially transversely relative to the axis of the punch 26.
  • the first section 27 of the punch 26 therefore generally has a inverted V configuration.
  • each of its lips 31 is cut transversely by a flat 33.
  • the tool 25 also includes, for buttressing the part tubular 12 to be worked, a matrix 34 hollowed out of a hole 35 whose diameter D4 is substantially equal to the diameter D2 of the first section 27 of the punch 26 while being slightly greater than this diameter D2.
  • the punch 26 which extends directly above the hole 35 of the die 34, is controlled to move in the direction of the latter, along arrow F2 of Figure 4B.
  • the punch 26 successively ensures, first of all, the cutting of the other partition 15 of the tubular part 12, called below first partition 15, FIG. 4B, with a slight inward folding from the edge 18 ′ thereof intended to form a fallen edge 18, then the cutting of the second partition 15, FIG. 4C.
  • waste 36 from the first partition 15 of the tubular part 12 remains temporarily attached thereto, so that it is not not likely to interfere with the route of this first section 27 before this only attacks the second partition 15 of the tubular part 12, which avoids that it can inadvertently disturb the cutting of the latter.
  • the waste 36 After detaching from the first partition 15, the waste 36 is discharged through the hole 35 of the matrix 34, together with the waste 37 in from the second partition 15, FIG. 4C.
  • the punch 26 completes the inward drawdown of the fallen edge 18 from the first partition 15, and, as shown in Figure 4C, this drawdown is then confirmed by the third section 30.
  • the tool 25 includes a second punch 38 capable of ensuring then successively a stamping and a calibration of the tubular part 12.
  • the tubular part 12 is placed on a new matrix 39 perforated with a hole 40 whose diameter D5 is substantially equal to that D1 of the hole 14 to be formed while being slightly greater than the latter.
  • the second punch 38 is a floor punch.
  • first section 41 generally frustoconical
  • second section 42 generally cylindrical, capable of ensuring the folding down from the fallen edge 18 coming from the second partition 15 of the room tubular 12, it presents, successively, from top to bottom, alternating with connecting sections 43, 43 ′ ... etc ..., at least one other section 44, 44 '... etc ..., generally cylindrical, with a diameter greater than that of second section 42, for a successive calibration, in several passes, of the hole 14 then obtained.
  • the second punch 38 which extends directly above the hole 40 of the matrix 39, is controlled to move in the direction of the latter, along arrow F3 of Figures 4D and 4E.
  • the developed fitting effort is controlled by strain gauges.
  • the set 10 comprises, between the two partitions 15 that its tubular part 12 forms around its hole 14, a spacer 16 which, in a manner general, extends over at least a portion of the perimeter of this hole 14, and that, for at least one of the partitions 15, this hole 14 is located, in a way general, bordered, on at least a portion of its perimeter, by a fallen edge 18, which, integral with this partition 15, extends in the direction of the other partition 15 of the tubular part 12, substantially perpendicular thereto.
  • the fallen edge 18 extends over the entire perimeter of the hole 14 of the tubular part 12, of a integral with the partition 15 concerned thereof, and there is thus an edge fallen 18 for both of the partitions 15 of this tubular part 12.
  • this hole 14 is defined by the edges fallen 18 from the partitions 15, and, more precisely, by the external, free surface, of these fallen edges 18.
  • the fallen edges 18 extend as close as possible to the spacer 16, being substantially in contact with it.
  • the free edges of the fallen edges 18 extend at a distance from each other, the height h of these fallen edges 18, which is the same for both of them them, being less than half the height H of the spacer 16.
  • the free edges of the fallen edges 18 can at least locally be from place to place in contact with one another, to strengthen the resistance to sinking when engaging the part cylindrical 11, parallel to the action also exerted in this regard by the spacer 16.

Description

La présente invention concerne un procédé pour l'emmanchement à force d'une pièce au moins localement cylindrique dans une pièce tubulaire, globalement transversalement par rapport à celle-ci, selon le préambule de la revendication 1, aussi bien qu'un ensemble formé de deux pièces emmanchées en croix, selon le préambule de la revendication 10.
Par pièce au moins localement cylindrique, on entend ici une pièce dont la surface extérieure est, au moins localement, au niveau de son emmanchement avec la pièce tubulaire, une surface cylindrique, c'est-à-dire une surface qui, quelle que soit la nature, circulaire ou autre, du contour de sa section transversale, est formée de génératrices parallèles.
Cette pièce au moins localement cylindrique, qui, par mesure de commodité, sera dite ci-après plus simplement pièce cylindrique, peut être pleine, creuse ou tubulaire.
Dans le cas d'une pièce creuse ou tubulaire, elle peut servir de logement à au moins un quelconque autre composant.
Corollairement, on entend ici, par pièce tubulaire, une pièce, qui, tout en étant globalement allongée en forme de tube, en étant ouverte à l'une au moins de ses extrémités, peut être plus ou moins conformée, en étant par exemple plus ou moins courbe ou cintrée, et qui, transversalement, présente une section quelconque.
Les ensembles formés d'une pièce cylindrique emmanchée en croix dans une telle pièce tubulaire peuvent trouver par eux-mêmes leur propre application, en raison notamment de l'assemblage particulier des pièces qui les constituent, mais ils peuvent également trouver leur application dans l'assemblage d'autres composants liés à l'une ou l'autre de ces pièces, par exemple dans la construction automobile.
Pour leur emmanchement, on pratique au travers de la pièce tubulaire, perpendiculairement à la direction d'allongement de celle-ci, un trou apte à envelopper le contour hors tout de la pièce cylindrique, et, par exemple à la presse, on soumet conjointement cette pièce cylindrique et cette pièce tubulaire à un mouvement relatif dont il résulte que la pièce cylindrique s'engage sous contrainte dans le trou de la pièce tubulaire d'un côté de celle-ci cependant que la pièce tubulaire est contrebutée extérieurement du côté opposé au précédent.
Diverses difficultés sont à surmonter lors d'un tel emmanchement.
Tout d'abord, pour éviter une déformation intempestive de la pièce tubulaire lors de la formation dans celle-ci du trou nécessaire à cet emmanchement, il faut normalement procéder par usinage, au prix de la mise en oeuvre d'un outillage relativement complexe et coûteux.
Ensuite, cette pièce tubulaire formant, globalement, autour de son trou, du fait même de sa structure tubulaire, deux cloisons, celle de ces cloisons qui, au cours de l'emmanchement de la pièce cylindrique, est située du côté de l'engagement de cette pièce cylindrique encaisse au premier chef l'effort d'emmanchement correspondant et est ainsi elle-même susceptible d'être l'objet d'une certaine déformation.
Si tel est le cas, la section transversale de la pièce tubulaire autour de son trou se trouve modifiée, ce qui peut être préjudiciable à la qualité de la liaison mécanique normalement assurée entre la pièce cylindrique et elle, et, donc, à la tenue de l'ensemble.
En toute hypothèse, la déformation, ainsi apparente, de la pièce tubulaire ne peut manquer de jeter un certain discrédit sur cette tenue, et l'ensemble concerné doit donc normalement être mis au rebut.
En outre, même en l'absence de toute déformation de l'une ou l'autre des cloisons de la pièce tubulaire, la surface de contact entre cette pièce tubulaire et la pièce cylindrique se réduit à celle de la tranche des cloisons de cette pièce tubulaire autour de son trou.
Or c'est de cette surface de contact que dépend la qualité de la liaison mécanique recherchée.
Il s'avère, dans la pratique, que, au moins pour certaines applications, dans lesquelles les pièces en cause sont soumises à un effort d'arrachement et/ou à des vibrations, cette surface de contact peut s'avérer insuffisante pour assurer la bonne tenue de l'ensemble.
Pour pallier, au moins en partie, ce dernier inconvénient, il a été proposé, dans le brevet suisse No 383 303 (voir préambules des revendications 1 et 10), de former un bord tombé autour du trou de la pièce tubulaire, sur l'une au moins des cloisons de cette pièce tubulaire, et, en pratique, sur l'une et l'autre de celles-ci.
En pratique, dans ce brevet suisse, l'outillage mis en oeuvre pour ce faire est un poinçon dont l'extrémité est épointée en forme de lame, en sorte que, lors de la formation du bord tombé, la cloison concernée est simplement refoulée latéralement, de part et d'autre de cette lame.
Il en résulte, d'une part, que le bord tombé obtenu ne s'étend pas sur la totalité du périmètre du trou qu'il borde, et, d'autre part, que, de hauteur nulle aux deux extrémités d'un diamètre de ce trou, sa hauteur varie de l'une à l'autre de ces extrémités, au détriment de l'homogénéité du renforcement obtenu pour la tenue de la pièce cylindrique dans la pièce tubulaire, et, donc, en définitive, au détriment de ce renforcement.
En outre, et surtout, le risque d'une déformation intempestive de l'une ou l'autre des cloisons de la pièce tubulaire lors de l'emmanchement de la pièce cylindrique dans le trou de celle-ci reste quasi inchangé.
La présente invention a d'une manière générale pour objet une disposition permettant d'éviter une telle déformation et conduisant en outre à d'autres avantages.
Cet object est atteint selon l'invention tout d'abord par un procédé pour l'emmanchement à force d'une pièce au moins localement cylindrique, dite ici par simple commodité pièce cylindrique, dans une pièce tubulaire, globalement transversalement par rapport à celle-ci, ce procédé étant du genre suivant lequel, un trou enveloppe du contour hors tout de la pièce cylindrique devant traverser de part én part la pièce tubulaire en affectant l'une et l'autre des deux cloisons que cette pièce tubulaire forme globalement transversalement autour de lui, on forme, sur une portion au moins du périmètre de ce trou, pour l'une au moins des cloisons de la pièce tubulaire, un bord tombé qui, solidaire de cette cloison, s'étend en direction de l'autre cloison de la pièce tubulaire, et on soumet conjointement la pièce cylindrique et la pièce tubulaire à un mouvement relatif dont il résulte que la pièce cylindrique s'engage sous contrainte dans le trou de la pièce tubulaire d'un côté de celle-ci cependant que cette pièce tubulaire est contrebutée extérieurement du côté opposé au précédent, caractérisé en ce que, antérieurement à la formation du bord tombé sur la pièce tubulaire, on insert dans celle-ci une cale entretoise apte à la contrebuter intérieurement au voisinage du trou sur une portion au moins du périmètre de celui-ci.
Grâce à cette cale entretoise, toute déformation est évitée pour celle des cloisons de la pièce tubulaire qui serait susceptible d'une telle déformation, c'est-à-dire pour celle de ces cloisons située du côté suivant lequel se fait l'engagement de la pièce cylindrique.
Corollairement, grâce au bord tombé bordant le trou de la pièce tubulaire, la surface de contact entre cette pièce tubulaire et la pièce cylindrique se trouve notablement augmentée, au bénéfice de la tenue de l'ensemble, et, préférentiellement, il est formé un tel bord tombé sur l'une et l'autre des cloisons de la pièce tubulaire, sur la totalité du périmètre du trou correspondant, et de hauteur sensiblement constante tout autour de celui-ci.
Le ou les bords tombés ainsi mis en oeuvre peuvent être formés par emboutissage, la cale entretoise présente à l'intérieur de la pièce tubulaire formant dans celle-ci une matrice propre à permettre un tel emboutissage, sans déformation de la cloison concernée.
Suivant l'invention, il peut si désiré être avantageusement tiré un parti supplémentaire de cette cale entretoise pour la formation même du trou initialement requis dans celle-ci.
Suivant cette possibilité, la cale entretoise est mise en place dans la pièce tubulaire avant la formation de ce trou, et on forme un trou, en l'espèce un avant-trou, dans cette pièce tubulaire par simple découpe à l'emporte-pièce de celle-ci.
A la différence de l'outillage à mettre en oeuvre pour un usinage, l'outillage à mettre en oeuvre pour une telle découpe à l'emporte-pièce est avantageusement très simple et peu coûteux.
Il n'entraíne en outre avantageusement pas de problème de copeaux, et il est peu sujet à l'usure.
Enfin, cet outillage est avantageusement susceptible d'être mis en oeuvre sur une machine standard, en l'espèce une simple presse, et, plus particulièrement, sur une simple presse hydraulique, sans aucun aménagement spécifique.
Il en résulte, globalement, une grande économie de mise en oeuvre et de réalisation.
La présente invention a encore pour objet un ensemble formé de deux pièces emmanchées en croix tel que défini dans la revendication 10.
Suivant l'invention, un tel ensemble est normalement avantageusement exempt d'une quelconque déformation, la cale entretoise mise en oeuvre contrebutant efficacement, de l'intérieur, lors de l'engagement de la pièce au moins localement cylindrique dans le trou de la pièce tubulaire, celle des cloisons de cette pièce tubulaire qui se situe du côté de cet
Les objets de l'invention, leurs caractéristiques et leurs avantages, ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels :
  • la figure 1 est une vue en perspective d'un ensemble formé de deux pièces emmanchées en croix suivant l'invention ;
  • la figure 2 est, à échelle supérieure, une vue partielle en coupe longitudinale de cet ensemble, suivant le plan II-II de la figure 1 ;
  • la figure 3 est, à échelle différente, une vue en perspective de la cale entretoise mise en oeuvre dans cet ensemble, représentée isolément ;
  • les figures 4A, 4B, 4C, 4D, 4E et 4F sont des vues partielles en coupe longitudinale, qui, en correspondance avec celle de la figure 2, illustrent diverses phases successives de la réalisation de l'ensemble suivant l'invention ;
  • la figure 5 est une vue partielle en perspective d'un des poinçons mis en oeuvre pour cette réalisation ;
  • la figure 6 est une vue partielle en perspective d'un autre des poinçons également mis en oeuvre ;
  • la figure 7 est une vue partielle en coupe longitudinale, qui, en référence à celle de la figure 2, se rapporte à une variante de mise en oeuvre de l'invention.
  • Tel qu'illustré sur ces figures, il s'agit, globalement, de la réalisation d'un ensemble 10, qui, ainsi qu'il est mieux visible sur la figure 1, est formé de deux pièces emmanchées en croix, à savoir une pièce cylindrique 11 et une pièce tubulaire 12.
    Comme précisé ci-dessus, la pièce cylindrique 11 est, d'une manière générale, définie comme étant une pièce dont la surface extérieure 13 est au moins localement, au niveau de son emmanchement avec la pièce tubulaire 12, une surface cylindrique.
    Dans la forme de réalisation représentée, la section transversale de cette surface extérieure 13 est supposée avoir un contour circulaire et être continue.
    Mais elle peut tout aussi bien avoir un autre contour et/ou être plus ou moins échancrée.
    Dans la forme de réalisation représentée, la pièce cylindrique 11 est supposée par ailleurs être pleine, à la manière d'une barre.
    Mais il pourrait tout aussi bien s'agir d'une pièce creuse, et par exemple tubulaire, à la manière d'une douille, pour servir de logement à un quelconque autre composant non représenté.
    La pièce tubulaire 12, quant à elle, présente, globalement, une direction d'allongement D, vis-à-vis de laquelle les génératrices de la surface extérieure 13 de la pièce cylindrique 11 s'étendent sensiblement orthogonalement.
    Cette direction d'allongement D est schématisée en traits interrompus sur les figures 1, 2, 4A, 4B, 4C, 4D, 4E et 4F.
    La longueur L1 de la pièce tubulaire 12 suivant sa direction d'allongement D peut être plus ou moins grande.
    Dans la forme de réalisation représentée, la pièce tubulaire 12 est, à titre d'exemple, une pièce longiligne, dans la mesure où cette longueur L1 est relativement importante, notamment par rapport à sa largeur L2.
    La section transversale de la pièce tubulaire 12 peut être quelconque.
    Dans la forme de réalisation représentée, cette section transversale est, à titre d'exemple, largement aplatie en boutonnière, sensiblement perpendiculairement aux génératrices de la surface extérieure 13 de la pièce cylindrique 11.
    En outre, dans cette forme de réalisation, cette section transversale est uniforme sur toute la longueur L1 de la pièce tubulaire 12.
    Mais il n'en est pas nécessairement ainsi, la section transversale de la pièce tubulaire 12 pouvant au contraire être plus ou moins modulée suivant sa longueur L1.
    Il suffit que, au niveau de la pièce cylindrique 11, elle présente une largeur L2 suffisante pour recevoir celle-ci.
    Enfin, dans la forme de réalisation représentée, la pièce tubulaire 12 est, à titre d'exemple, rectiligne ou sensiblement rectiligne.
    Mais il n'en est pas non plus nécessairement ainsi.
    Au contraire, cette pièce tubulaire 12 peut tout aussi bien être plus ou moins conformée.
    Par exemple, elle peut être plus ou moins courbe ou cintrée.
    Quoi qu'il en soit, la pièce tubulaire 12 présente, globalement transversalement, et, plus précisément, globalement transversalement par rapport à sa direction d'allongement D, pour l'intervention de la pièce cylindrique 11, un trou 14, qui, enveloppe du contour hors tout de la pièce cylindrique 11, la traverse de part en part, et dans lequel, suivant des dispositions décrites plus en détail ultérieurement, la pièce cylindrique 11 est engagée à force.
    Ce trou 14 affecte donc l'une et l'autre des deux cloisons 15 que la pièce tubulaire 12 forme globalement transversalement autour de lui, et, dans la forme de réalisation représentée, il a un contour circulaire.
    Soit D1 son diamètre.
    Dans la forme de réalisation représentée, le trou 14 intervient, à titre d'exemple, à distance de l'une et de l'autre des extrémités de la pièce tubulaire 12.
    Mais il n'en est pas nécessairement ainsi.
    Enfin, dans la forme de réalisation représentée, et eu égard à l'aplatissement de la section transversale de la pièce tubulaire 12, les deux cloisons 15 de cette pièce tubulaire 12 sont sensiblement planes, au moins au voisinage du trou 14.
    Mais il n'en est pas non plus nécessairement ainsi.
    Soit E l'épaisseur interne de la pièce tubulaire 12 au niveau de son trou 14, c'est-à-dire la distance séparant intérieurement l'une de l'autre ses cloisons 15 au niveau de ce trou 14.
    Antérieurement à l'engagement de la pièce cylindrique 11 dans le trou 14 de la pièce tubulaire 12, et suivant des modalités décrites plus en détail ultérieurement, on forme, sur une portion au moins du périmètre du trou 14, pour l'une au moins des cloisons 15 de la pièce tubulaire 12, un bord tombé 18, qui, solidaire de cette cloison 15, s'étend en direction de l'autre cloison 15 de la pièce tubulaire 12, sensiblement perpendiculairement à cette autre cloison 15.
    Suivant l'invention, antérieurement à la formation de ce bord tombé 18, on insert, dans la pièce tubulaire 12, une cale entretoise 16, également décrite plus en détail ultérieurement, apte à contrebuter intérieurement cette pièce tubulaire 12 au voisinage du trou 14.
    Préférentiellement, et cela est le cas dans la forme de mise en oeuvre représentée, on forme un bord tombé 18 sur la totalité du périmètre du trou 14.
    Préférentiellement, également, la cale entretoise 16 insérée dans la pièce tubulaire 12 intervient au moins suivant la direction d'allongement D de celle-ci.
    Autrement dit, elle intervient au moins dans la zone médiane des cloisons 15 de la pièce tubulaire 12, de part et d'autre du trou 14 de cette pièce tubulaire 12.
    Dans la forme de réalisation représentée, la cale entretoise 16 est circulairement continue et elle intervient donc sans discontinuité tout autour du trou 14.
    Se présentant sous la forme générale d'un anneau, elle a, en plan, un contour hors tout globalement similaire à celui du trou 14, et, de diamètre supérieur à celui de celui-ci, elle s'étend coaxialement autour de lui.
    La cale entretoise 16 peut, par exemple, avoir en section axiale, un profil en rectangle ou en carré, et, en pratique, ce profil peut être le plus couramment utilisé, cette cale entretoise 16 pouvant par exemple être formée par un tronçon de tube, de préférence métallique, usiné ou non.
    Mais, dans la forme de réalisation représentée, la cale entretoise 16 a, en section axiale, un profil en trapèze isocèle.
    Plus précisément, la cale entretoise 16 comporte, globalement, dans cette forme de réalisation, outre des méplats 19, qui la tronquent transversalement à ses extrémités axiales tout en étant suffisamment larges pour que sa résistance à la compression ne soit pas compromise, d'une part, une surface intérieure 20, qui est globalement cylindrique, et, d'autre part, une surface extérieure 21, qui comporte une partie médiane 22 elle-même globalement cylindrique, et, disposées chacune respectivement de part et d'autre, axialement, de cette partie médiane 22, deux facettes globalement tronconique 23.
    C'est, pour l'essentiel, la surface intérieure 20 qui a, en plan, un contour hors tout, en l'espèce circulaire, globalement similaire à celui du trou 14 de la pièce tubulaire 12.
    Axialement, la cale entretoise 16 mise en oeuvre présente de préférence une bonne résistance à la compression et une bonne rigidité.
    Par exemple, elle est réalisée en métal ou en matière synthétique dure.
    Suivant l'invention, il est tiré un premier parti de cette cale entretoise 16 lors même de ta formation du trou 14 de la pièce tubulaire 12.
    En effet, suivant l'invention, cette cale entretoise 16 étant mise en place dans la pièce tubulaire 12 avant la formation de ce trou 14, on forme un avant-trou 14', dans cette pièce tubulaire 12, par simple découpe à l'emporte-pièce de celle-ci, figures 4B et 4C.
    Il est tiré ensuite un deuxième parti de la cale entretoise 16, pour la formation du bord tombé 18.
    En effet, suivant l'invention, on forme préférentiellement ce bord tombé 18 par emboutissage de la cloison 15 concernée.
    Dans l'un et l'autre cas, c'est-à-dire tant lors de la formation de l'avant-trou 14' que lors de la formation du bord tombé 18, la cale entretoise 16 sert de matrice pour la cloison 15 concernée de la pièce tubulaire 12.
    Préférentiellement, et cela est le cas dans la forme de mise en oeuvre représentée, on forme un bord tombé 18 sur l'une et l'autre des cloisons 15 de la pièce tubulaire 12, sur une partie au moins du périmètre du trou 14, et, en pratique, sur la totalité de celui-ci.
    Cela étant, pour la mise en oeuvre de l'invention, il peut, par exemple, être procédé comme suit.
    Dans un premier temps, figure 4A, la cale entretoise 16 est insérée dans la pièce tubulaire 12, suivant la flèche F1 de cette figure 4A, en étant introduite dans cette pièce tubulaire 12 à partir de l'une des extrémités, de celle-ci, jusqu'à venir sensiblement au droit de l'emplacement prévu pour le trou 14 à former.
    En pratique, cette insertion peut avantageusement se faire sans grande précision, la cale entretoise 16 venant d'elle-même se centrer par rapport à cet emplacement iors de la formation du trou 14.
    Préférentiellement, cependant, il est assuré un maintien convenable de la cale entretoise 16 dans la pièce tubulaire 12.
    Par exemple, d'un de ses méplats 19 à l'autre, la cale entretoise 16 a une hauteur H sensiblement égale à l'épaisseur E interne de la pièce tubulaire 12, voire même légèrement supérieure à cette épaisseur E, en sorte qu'elle est engagée à force entre les deux cloisons 15 et qu'elle se trouve dès lors dûment coincée entre celles-ci.
    Mais, si désiré, le maintien en position de la cale entretoise 16 peut être assuré, ou affermi, par d'autres moyens, et, par exemple, par des moyens mécaniques, tels que des empreintes obtenues par un emboutissage local de la pièce tubulaire 12.
    Dans un deuxième temps, figures 4B à 4E, on procède à la formation du trou 14 et à celle des bords tombés 18.
    L'outillage mis en oeuvre à cet effet intervient en pratique sur une machine standard, en l'espèce une simple presse hydraulique.
    Cet outillage 25 comporte, successivement, de bas en haut, un premier poinçon 26 étagé présentant un premier tronçon 27, par l'extrémité libre 28 duquel il est apte à découper un avant-trou 14' à l'emporte-pièce, un deuxième tronçon 29, à profil transversal progressif, par lequel il est apte à assurer un emboutissage, et un troisième tronçon 30, par lequel il est apte à parfaire cet emboutissage.
    Le diamètre D2 du premier tronçon 27 est nettement inférieur à celui D1 du trou 14 à former, tandis que le diamètre D3 du troisième tronçon 30 est sensiblement égal à ce diamètre D1, tout en étant légèrement inférieur à celui-ci.
    Préférentiellement, l'extrémité libre 28 du premier tronçon 27 du poinçon 26 est circulairement fractionnée en au moins deux lèvres 31, dont les bords sont reliés en continuité l'un avec l'autre et forment ainsi le fil ou tranchant de l'ensemble.
    Dans la forme de réalisation représentée, seules deux lèvres 31 sont prévues.
    Elles forment, intérieurement, un dièdre 32, qui est concave, et dont l'arête s'étend sensiblement transversalement par rapport à l'axe du poinçon 26.
    Le premier tronçon 27 du poinçon 26 a donc globalement une configuration en V renversé.
    Dans la forme de réalisation représentée, l'extrémité de chacune de ses lèvres 31 est abattue transversalement par un méplat 33.
    L'outillage 25 comporte, également, pour contrebuter la pièce tubulaire 12 à travailler, une matrice 34 évidée d'un trou 35 dont le diamètre D4 est sensiblement égal au diamètre D2 du premier tronçon 27 du poinçon 26 tout en étant légèrement supérieur à ce diamètre D2.
    Une fois la pièce tubulaire 12 appliquée, par l'une de ses cloisons 15, dite ci-après deuxième cloison 15, sur la matrice 34, en étant dûment maintenue sur celle-ci par des moyens de bridage de type usuel non représentés, le poinçon 26, qui s'étend à l'aplomb du trou 35 de la matrice 34, est commandé en déplacement en direction de celle-ci, suivant la flèche F2 de la figure 4B.
    Par son premier tronçon 27, le poinçon 26 assure successivement, tout d'abord, la découpe de l'autre cloison 15 de la pièce tubulaire 12, dite ci-après première cloison 15, figure 4B, avec un léger rabattement vers l'intérieur du bord 18' de celle-ci destiné à former un bord tombé 18, puis la découpe de la deuxième cloison 15, figure 4C.
    Ainsi qu'on le notera, grâce à la configuration en V renversé de ce premier tronçon 27, le déchet 36 en provenance de la première cloison 15 de la pièce tubulaire 12 reste momentanément attenant à celle-ci, en sorte qu'il n'est pas susceptible d'interférer avec le trajet de ce premier tronçon 27 avant que celui-ci n'attaque la deuxième cloison 15 de la pièce tubulaire 12, ce qui évite qu'il puisse venir intempestivement perturber la découpe de cette dernière.
    Après s'être détaché de la première cloison 15, le déchet 36 est évacué par le trou 35 de la matrice 34, conjointement avec le déchet 37 en provenance de la deuxième cloison 15, figure 4C.
    Par son deuxième tronçon 29, le poinçon 26 complète le rabattement vers l'intérieur du bord tombé 18 en provenance de la première cloison 15, et, comme représenté sur la figure 4C, ce rabattement se trouve ensuite confirmé par le troisième tronçon 30.
    L'outillage 25 comporte un deuxième poinçon 38 apte à assurer ensuite successivement un emboutissage et un calibrage de la pièce tubulaire 12.
    Pour l'intervention de ce deuxième poinçon 38, et, comme représenté sur les figures 4D et 4E, la pièce tubulaire 12 est placée sur une nouvelle matrice 39 ajourée d'un trou 40 dont le diamètre D5 est sensiblement égal à celui D1 du trou 14 à former tout en étant légèrement supérieur à celui-ci.
    Comme le premier poinçon 26, le deuxième poinçon 38 est un poinçon étage.
    Outre un premier tronçon 41, globalement tronconique, et un deuxième tronçon 42, globalement cylindrique, aptes à assurer le rabattement du bord tombé 18 en provenance de la deuxième cloison 15 de la pièce tubulaire 12, il présente, successivement, de haut en bas, en alternance avec des tronçons de raccordement 43, 43'... etc..., au moins un autre tronçon 44, 44'... etc..., globalement cylindrique, de diamètre supérieur à celui du deuxième tronçon 42, pour un calibrage, successif, en plusieurs passes, du trou 14 alors obtenu.
    Par exemple, et tel que représenté, il est prévu plusieurs tronçons 44, 44'... etc..., dont les diamètres respectifs vont en croissant.
    Pour son action, le deuxième poinçon 38, qui s'étend à l'aplomb du trou 40 de la matrice 39, est commandé en déplacement en direction de celle-ci, suivant la flèche F3 des figures 4D et 4E.
    Il suffit, ensuite, également à la presse, de soumettre conjointement la pièce cylindrique 11 et la pièce tubulaire 12 à un mouvement relatif dont il résulte que la pièce cylindrique 11 s'engage sous contrainte dans le trou 14 de la pièce tubulaire 12, suivant la flèche F4 de la figure 4F, en intervenant, pour ce faire, d'un premier côté de cette pièce tubulaire 12, tout en contrebutant extérieurement cette pièce tubulaire 12, du côté opposé au précédent, par une matrice 45 ajourée d'un trou 46 dont le diamètre D6 est légèrement supérieur à celui D1 du trou 14 de la pièce tubulaire 12.
    Préférentiellement, l'effort d'emmanchement développé est contrôlé par des jauges de contrainte.
    Ainsi qu'on le notera, il n'est mis en oeuvre, qu'un seul et même poinçon, en l'espèce le premier poinçon 26, pour la découpe à l'emporte-pièce d'un avant-trou 14' dans la pièce tubulaire 12 et pour l'emboutissage de l'une des cloisons 15 de celle-ci.
    Il va de soi cependant que, si désiré, ces deux opérations peuvent également être assurées par des poinçons différents.
    Quoi qu'il en soit, il résulte de ce qui précède que l'ensemble 10 suivant l'invention comporte, entre les deux cloisons 15 que sa pièce tubulaire 12 forme autour de son trou 14, une cale entretoise 16 qui, d'une manière générale, s'étend sur une portion au moins du périmètre de ce trou 14, et que, pour l'une au moins des cloisons 15, ce trou 14 se trouve, d'une manière générale, bordé, sur une portion au moins de son périmètre, par un bord tombé 18, qui, solidaire de cette cloison 15, s'étend en direction de l'autre cloison 15 de la pièce tubulaire 12, sensiblement perpendiculairement à celle-ci.
    Dans les formes de réalisation représentées, le bord tombé 18 s'étend sur la totalité du périmètre du trou 14 de la pièce tubulaire 12, d'un seul tenant avec la cloison 15 concernée de celle-ci, et il y a ainsi un bord tombé 18 pour l'une et l'autre des cloisons 15 de cette pièce tubulaire 12.
    En outre, ce bord tombé 18 a, à compter de la surface interne des cloisons 15, une hauteur h constante, tout autour du trou 14.
    Ainsi qu'on le notera, ce trou 14 se trouve défini par les bords tombés 18 des cloisons 15, et, plus précisément, par la surface externe, libre, de ces bords tombés 18.
    Ainsi formée par ces bords tombés 18, la surface de contact par laquelle la pièce cylindrique 11 et la pièce tubulaire 12 sont en prise l'une avec l'autre est dès lors notablement supérieure à celle des seules tranches des cloisons 15 de cette pièce tubulaire 12.
    Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 1 à 6, les bords tombés 18 s'étendent au plus près de la cale entretoise 16, en étant sensiblement au contact de celle-ci.
    Préférentiellement, même, ils s'appuient radialement sur la cale entretoise 16.
    Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 1 à 6, les tranches libres des bords tombés 18 s'étendent à distance l'une de l'autre, la hauteur h de ces bords tombés 18, qui est la même pour l'un et l'autre d'entre eux, étant inférieure à la moitié de la hauteur H de la cale entretoise 16.
    Mais il n'en est pas nécessairement ainsi.
    Par exemple, figure 7, les tranches libres des bords tombés 18 peuvent au moins localement être de place en place au contact l'une de l'autre, pour renforcer la résistance à l'enfoncement lors de l'engagement de la pièce cylindrique 11, parallèlement à l'action également exercée à cet égard par la cale entretoise 16.
    Dans tous les cas, il est recherché, pour la cale entretoise 16, une résistance maximale à la compression, tant axialement que radialement.
    La présente invention ne se limite d'ailleurs pas aux formes de mise en oeuvre et de réalisation décrites et représentées, mais englobe toute variante d'exécution, sans sortir du cadre de l'invention telle que définie dans les revendications.

    Claims (19)

    1. Procédé pour l'emmanchement à force d'une pièce au moins localement cylindrique (11), dite ici par simple commodité pièce cylindrique, dans une pièce tubulaire (12), globalement transversalement par rapport à celle-ci, du genre suivant lequel, un trou (14) enveloppe du contour hors tout de la pièce cylindrique (11) devant traverser de part en part la pièce tubulaire (12) en affectant l'une et l'autre des deux cloisons (15) que cette pièce tubulaire (12) forme globalement transversalement autour de lui, on forme, sur une portion au moins du périmètre de ce trou (14), pour l'une au moins des cloisons (15) de la pièce tubulaire (12), un bord tombé (18), qui, solidaire de cette cloison (15), s'étend en direction de l'autre cloison (15) de la pièce tubulaire (12), et on soumet conjointement la pièce cylindrique (11) et la pièce tubulaire (12) à un mouvement relatif dont il résulte que la pièce cylindrique (11) s'engage sous contrainte dans le trou (14) de la pièce tubulaire (12) d'un côté de celle-ci cependant que cette pièce tubulaire (12) est contrebutée extérieurement du côté opposé au précédent, caractérisé en ce que, antérieurement à la formation du bord tombé (18) sur la pièce tubulaire (12), on insert dans celle-ci une cale entretoise (16) apte à la contrebuter intérieurement au voisinage du trou (14) sur une portion au moins du périmètre de celui-ci.
    2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on forme le bord tombé (18) par emboutissage de la cloison (15) concernée de la pièce tubulaire (12).
    3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisé en ce que, la cale entretoise (16) étant mise en place dans la pièce tubulaire (12) avant la formation du trou (14) dans celle-ci, on forme un avant-trou (14') dans cette pièce tubulaire (12) par simple découpe à l'emporte-pièce de celle-ci.
    4. Procédé suivant les revendications 2, 3, prises conjointement, caractérisé en ce que l'on ne met en oeuvre qu'un seul et même poinçon (26) pour la découpe à l'emporte-pièce d'un avant-trou (14') dans la pièce tubulaire (12) et pour l'emboutissage de l'une des cloisons (15) de celle-ci.
    5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que on introduit la cale entretoise (16) dans la pièce tubulaire (12) à partir de l'une des extrémités de celle-ci.
    6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on forme un bord tombé (18) sur la totalité du périmètre du trou (14).
    7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on forme un bord tombé (18) sur l'une et l'autre des cloisons (15) de la pièce tubulaire (12).
    8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'on ne met en oeuvre qu'un seul et même deuxième poinçon (38), étage, apte à assurer successivement un emboutissage et un calibrage pour former le bord tombé (18).
    9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le poinçon (38) présente un premier tronçon (41) globalement tronconique, un deuxième tronçon (42) globalement cylindrique, et, en alternance avec des tronçons de raccordement (43, 43'... etc...), au moins un autre tronçon (44, 44'... etc...), globalement cylindrique, de diamètre supérieur à celui du deuxième tronçon (42), pour un calibrage, successif, en plusieurs passes, du trou (14) alors obtenu.
    10. Ensemble formé de deux pièces (11, 12) emmanchées en croix, à savoir une pièce (11) au moins localement cylindrique, dite ici par simple commodité pièce cylindrique, et une pièce tubulaire (12) présentant un trou (14) dans lequel la pièce cylindrique (11) est engagée à force, ledit trou (14) se trouvant bordé, sur une portion au moins de son périmètre, et pour l'une au moins des cloisons (15) que la pièce tubulaire (12) forme autour de lui, par un bord tombé (18) qui, solidaire de cette cloison (15), s'étend en direction de l'autre cloison (15) de la pièce tubulaire (12), caractérisé en ce qu'il comporte, entre les deux cloisons (15) de la pièce tubulaire (12), une cale entretoise (16) qui s'étend sur une portion au moins du périmètre du trou (14).
    11. Ensemble suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le bord tombé (18) s'étend sur la totalité du périmètre du trou (14) de la pièce tubulaire (12).
    12. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 10, 11, caractérisé en ce que le bord tombé (18) a une hauteur (h) sensiblement constante tout autour du trou (14).
    13. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le bord tombé (18) est d'un seul tenant avec la cloison (15) concernée de la pièce tubulaire (12).
    14. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le bord tombé (18) s'étend au plus près de la cale entretoise (16).
    15. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte un bord tombé (18) pour l'une et l'autre des cloisons (15) de la pièce tubulaire (12).
    16. Ensemble suivant la revendication 15, caractérisé en ce que les tranches libres des deux bords tombés (18) s'étendent à distance l'une de l'autre.
    17. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 10 à 16, caractérisé en ce que la cale entretoise (16) intervient au moins. suivant la direction d'allongement (D) de la pièce tubulaire (12).
    18. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 10 à 17, caractérisé en ce que la cale entretoise (16) est circulairement continue.
    19. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 10 à 18, caractérisé en ce que la surface intérieure (20) de la cale entretoise (16) a, en plan, un contour hors tout globalement similaire à celui du trou (14) de la pièce tubulaire (12).
    EP97952995A 1996-12-31 1997-12-23 Procede pour l'emmanchement en croix d'une piece cylindrique dans une piece tubulaire et ensemble de deux pieces correspondant Expired - Lifetime EP0949977B1 (fr)

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