Brevet FR2306385A1 — publié le 19761029

la presente invention concerne un procédé de fabrication de joints d'étanchéité statique ou dynamique, et, dSune façon plus gnérale,de portées de contact frottant et d'étanchéité. Elle concerne également les joints ou les portées obtenus à l'aide dudit procédé. D'une manière générale,on sait que les joints d'étanchéité, en particulier les joints glissants ou tournants, de même que les susdites portées de contact, doivent posséder deux propriétés bien distinctes. Ils doivent comprendre une surface d'étanchéité déformable capable d'épouser exactement, lorsqu'elle est soumise à une pression, les formes de la pièce sur laquelle elle vient s'appliquer de manière à réaliser l'étanchéité, et posséder en outre des propriétés pour ermettre son glissement sans frottement sur la susdite pièce. Ces joints ou postées d'étanchéité doivent présenter également une certaine élasticité interne pour permettre de reporter la pression d'étanchéité sur la surface d'étanchéité, en général normalement à celle-ci. Ces deux propriétés étant di-.ficilement conciliables (élasticité et glissement sans frottement), la réalisation d'un joint ou d'une portée d'étanchéité dynamique en un seul matériau ne peut être qu'un compromis qui ne permet pas d'obtenir des résultats satisfaisants dans de bien nombreux cas. C'est la raison pour laquelle on a réalisé des joints en juxtaposant deux matériaux possédant respectivement les deux propriétés précédemment mentionnées, par exemple un joint comprenant un sommier en élastomère sur lequel est déposée une pellicule en plastomère. Toutefois, en raison de la difficulté que pose leur réalisation, ces types de joints n'ont zas fourni les résultats escomptés (défauts de fabrication ou prix de revient trop élevés) l'invention a donc essentiellement pour but de supprimer ces inconvénients. A cet effet elle propose un procédé de fabrication de conception simple qui permet obtenir de tels joints ou portées à la précision et aux dimensions voulues, et ce, pour un prix de revient peu élevé. Ce procédé de fabrication présente en outre l'avantage de permettre la réalisation de joints directement sur la pièce à la quelle ils sont destinés, ou, au contraire, de façon discrète, par exemple pour une production en série de joints ou de portées interchangeables. En conséquence, le procédé selon l'invention consiste successivement - à réaliser une ébauche en un matériau présentant les proprié- tés de la surface d'étanchéité mais de dimensions légèrement supérieu res à celle-ci , - à disposer cette ébauche à l'intérieur d'un moule dont au moins une partie de la surface interne est, de préférence mais non nécessairement, au moins en partie, aux cotes correspondantes du joint fini, ladite ébauche pouvant faire partie du susdit moule - à mouler, par compression, transfert ou injection,une matière élastique, après avoir éventuellement traité, pour obtenir une adhérisation, la surface de l'ébauche venant en contact avec ladite matière élastique - et enfin à usiner l'ensemble ainsi réalisé pour l'amener aux dimensions recherchées du joint ou de la portée. Selon une caractéristique de l'nvention,la portion de la surface interne du moule,qui est aux dimensions de la portion correspondante du joint fini, est obtenue à l'aide de la pièce pour laquelle le joint ou la portée est prévu, ou bien à l'aide d'un calibre ou d'un gabarit aux cotes de ladite pièce. Ainsi, dans le cas où la pièce forme partie du moule, la surface de moulage de cette pièce peut être traitée en vue d'obtenir une bonne adhérisation avec la matiere élastique, de sorte qu'au cours de l'usinage consécutif au moulage, l'ébauche de l'ensemble du joint ou de la porté d'étanchéité soit tenue par la pièce elle-même, ce qui permet d'obtenir une meilleure précision de l'ensemble et de supprimer les défectuosités d'une mise en place après coups sur la pièce. Au contraire, dans le cas ou on utilise un calibre ou un gabarit, on évite l'adhérisation de la matière élastique sur ce calibre ou -sur ce gabarit de manière à pouvoir ôter le joint ou la portée finie après usinage. Selon une autre caractéristique de l'invention, la susdite ébau che en matériau présentant les propriétés de la surface d'étanchéité est réalisée en plastomère,tandis que la matière élastique est en élastomère. Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ciaprès, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente en coupe axiale partielle un vérin équipé d'un joint réalisé selon 11 invention - la figure 2 est une coupe partielle i plus grande échelle du joint utilisé dans le montage représenté figure 1 - la figure 5 est une coupe longitudinale partielle d'un tiroir monobloc, par exemple d'un distributeur à tiroir piloté, équipé de portées de contact frottant et d'étanchéité. Avec référence à la figure 1, le joint d'étanchéité 1 de forme annulaire à section polygonale est adhérisé par sa surface périphérique interne 2 sur un alésage 3 du corps 4 du piston qui coulisse dans le cylindre 5. le joint t est retenu axialement, d'une partspar un épaulement 6 ménagé à la partie inférieure du corps 4 et par une calotte 7 circulaire, fixement reliéeeoaxiale- ment audit corps 4 et débordant de celui-ci. La surface périphérique externe 8 du joint 1 présente une forme dentelée avec arasement des dents 9 à un diamètre légèrement supérieur au diamètre du cylindre 5 (figure 2) de manière à obtenir des surfaces de contact soumises à des contraintes de compression pour assurer une étanchéité coulissante, entre ledit piston et ledit cylindre 5. Le joint 1 est réalisé d'une partspar un sommier en élastomère rigidement lié au corps 4 du piston 5 et,d'autre part, aux extrémités des dents 9 arasées, respectivement par des couches annulaires 12 de plastomèrepsr exemple en polytétrafluoréthylène. Ainsisseale la surface périphérique externe des arasements, c'està-dire des couches annulaires 12 en pîastomère,vient en contact avec le cylindre 5 du piston. On notera que les gorges 13 à section triangulaires ménagées dans l'élastomère et dans le plastomère entre les susdites couches annulaires 12 servent pour permettre la détente et l'expansion thermique. On notera que le joint 1 comprend,en outre,dans sa partie venant en contact avec ltépaulement 6,unappui anti-extrusion 14 faisant corps avec la couche annulaire 12 en plastomère qui lui est adjacente. Ainsi, dans l'exemple représenté figure 1, le sommier en élastomère exerce en permanence une pression radiale sur les couches annulaires 12 en plastomère contre la surface interne du cylindre 5, du fait de la compression initiale du joint 7 lors de l'introduction du piston dans le cylindre 5. Comme précédemment mentionné,ce joint 1 peut titre réalisé et à la fois mis en place, selon un procédé comprenant trois opérations. la première de ces opérations consiste en la réalisation d'une ébauche 15 en plastomère de forme cylindrique avec un léger épaulement interne servant l'appui anti-estrksion 14. Telle que représentéefigure 2,la section de cette ébauche 15 englobe la partie en trait interrompus 16, les couches annulaires 12 en plastomère, et l'appui anti-extrusion 14. Dans une deuxième opération on dispose l'ébauche coaxialement au corps 4 du piston dépourvu de la calotte 7, autour de l'alésage 3 et, en la maintenant fixement dans cette position, on effectue le moulage de l'élastomère 11 dans la cavité ainsi délimitée. Bien entendu,pour obtenir une bonne adhérisation de l'élastomère i1 sur le plastomère et/ou sur le corps 4 du piston, il est nécessaire,avant le moulage,d'effectuer un traitement sur la surface interne de l'ébauche 15 et/ou sur la- surface de l'alé- sage 3. On obtient ainsi un ensemble compact dont les différents éléments corps 4 du piston, élastomère 11, ébauche 15 sont rigidement liés. On peut donc usiner l'ébauche de joint ainsi réalisée par exemple à l'aide d'un tour,en utilisant le piston lui-mEme comme support du joint. Ce procédé présente l'avantage de permettre de larges tolé- rances dans l'usinage du piston puisque l'usinage final et précis du joint permet de compenser les malformations éventuelles du corps du piston. Tans le cas ou l'on désire obtenir selement le joint 1, par exemple lorsqu'il est impossible d'usiner le joint sur la pièce qui lui est destinée, on utilise un gabarit ou un calibre à la place de la pièce et on évite au moment du meulage l'adhérisation de l'6lastomère sur le calibre. D'une manière analogue oa effectue l'usinage en se servant du gabarit ou du calibre comme support et on peut ensuite buter le joint de ce dernier. Il est à noter que la matière servant à réaliser l'ébauche peut titre très variée et adaptée à la pièce sur laquelle elle vient en contact. il serait possible d'utiliser par exemple au lieu d'un plastomère une couche métallique pouvant être considérable ment amincie pour permettre ses déformations en vue de ltétanchéi- té, au cours de l'usinage final. Avec référence à la figure 3, le tiroir 18,pouvant être utilisé pour un distributeur, se compose essentiellement d'un noyau métallique cylindrique 19 portant une série d'épaulements 20 délimitant des logements dans lesquels sont disposés des segments 21. Ces segments 21 sont constitués respectivement par des sommiers 22 en élastomère adhérisés sur le corps 19 et sur lesquels sont adhérisées des portées de contact frottant et d'étanchéités 23 par exemple en polytétrafluoréthylène renforcé ou non. Dans l'exemple représenté ces portées 23 sont partiellement enchassées dans ltélastomère.Elles peuvent être réalisées d'une façon inverse à celle précédemment mentionnée en surmoulant les sommiers 22 en élastomère sur le corps 19 après avoir eonvenablement traité la surface périphérique externe du corps 19 pour obtenir une bonne adhérisation, et en surmoulant ensuite sur l'élastomère convenablement traite pour adhérisation, des blocs de plastomère. On usine ensuite l'ensemble de manière à amener les portées de contact 23 ainsi que leurs sommiers 22 aux dimensions et aux formes désirées. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Procédé de fabrication de joints d'étanchéité ou de portées de contact frottant et d'étanchéité caractérisé en ce qu'il consiste successivement à réaliser une ébauche en un matériau présentant les propriétés de la surface d'étanchéité mais de dimensions légèrement supérieures à celle -ci, à disposer cette ébauche à l'intérieur d'un moule dont au moins une partie de la surface interne est, de préférence mais non nécessairement, au moins en partie, aux cotes correspondantes du joint fini, ladite ébauche pouvant faire partie du susdit moule, à mouler, par compression, transfert ou injection une matière élastique,après avoir éventuellement traité, pour obtenir une adhérisation la surface de l'ébauche venant en contact avec ladite matière élastique, et enfin à usiner l'ensemble ainsi réalisé pour l'amener aux dimensions recherchées du joint ou de la portée. 2.- Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion de la surface interne du moule qui est aux dimensions de la portion du joint fini, est obtenue à l'aide de la pièce pour laquelle le joint ou la portée est prévu, ou bien à l'aide d'un calibre ou d'un gabarit aux cotes de ladite pièce. 3.- Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans le cas où la pièce forme partie du moule, la surface de moulage de cette pièce peut titre traitée en vue d'obtenir une bonne adhérisation avec la matière élastique, de sorte qu'au cours de l'usinage consécutif au moulage, l'ébauche de l'ensemble du joint ou de la porté d'étanchéité soit tenue par la pièce elle-meme. 4.- Procédé de fabrication selon la revendication 2,caractérisé en ce que dans le cas ou on utilise un calibre ou un gabarit, on évite l'adhérisation de la matière élastique sur ce calibre ou sur ce gabarit de manière à pouvoir tter le joint ou la portée finie après usinage. 5.- Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que les joints d'étanchéités ou les portées de contact sont obtenus en surmoulant tout d'abord la matière élastique sur le corps de la pièce ou sur un gabarit, en surmoulant ensuite sur la matière élastique au moins un bloc en matière propre à assurer une étanchéité statique ou dynamique et en usinant ensuite l'ensemble,matière élastique, matière d'étanchéité de ma nière à amener lesdits joints ou lesdites portes aux-dimensions et aux formes désirées, les surfaces de contact entre la matière élastique et le corps et entre la matière plastique et la matière d'étanchéité pouvant être convenablement traitées en vue d'obtenir une bonne adhérisation. 6.- Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la matière élastique est en élastomère et la matière d'étanchéité est en plastomère, par exemple en polytétrafluoréthylène chargé ou non. 7.- Joint ou portée de contact frottant obtenu par le procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend un sommier en matière élastique sur lequel est adhérisée au moins une couche en matière d'étanchéité, la forme dudit joint et de ladite portée etant obtenue par usinage. 8.- Joint ou portée selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est adhérisé sur la pièce à laquelle il est destiné. 9.- Joint ou portée d'étanchéité selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la susdite couche en matière d'étanchéité est partiellement enchassée dans la matière élastique.