Brevet FR2441772A1 — publié le 19800613

L'invention a trait à des garnitures d'étanchéité pourvues-de bossages dont la résistance est améliorée et qui résistent à l'affaissement sous compression, ce qui conforte leurs caractéristiques d'étanchéité. On utilise très largement des garnitures d'étanchéité pour former des joints entre deux surfaces adjacentes, par exemple entre blocs moteurs et culasses dans les moteurs à combustion interne, et analogue. Les garnitures d'étanchéité utilisées pour de telles applications doivent former un Joint efficace entre un nombre relativement important de cavités de liaison dans lesquelles circulent des fluides de types différents, sous des pressions différentes, pour que ces fluides ne se mélangent pas ou ne se répandent pas à ltextérieur. Le plus souvent, les garnitures d'étanchéité se composent d'un corps métallique et sont pourvues dtun ou plusieurs bossages d'étanchéité.Ces bossages sont des parties saillantes formées sur le corps de la garniture pour présenter une petite surface de contact entre cette garniture et les surfaces en regard, afin d'accroitre la force de compression par unité de surface et permettre ainsi la réalisation d'un joint plus efficace. Dans le brevet américain NO 3.352.564, de Johnson, on décrit une garniture d'étanchéité comportant des bossages particuliers obtenus par déformation du corps métallique, par exemple autout des ouvertures de cylindre, pour que ce corps soit inflêc vers l'extérieur et vers l'intérieur par rapport au plan de la partie métallique contigtle de cette garniture. Un bossage réalisé de cette façon comporte une partie saillante et définit une partie évidée correspondante sur l'autre face de la garniture. L'un des problèmes inhérents aux garnitures d'étanchéité pourvues de bossages du type illustré dans le brevet Johnson est que ces bossages s'aplatissent lorsqu'ils sont comprimés. Dans cette éventualité, la charge que l'on suppose concentrée dans la région du bossage tend à se répartir sur une plus large surface de la garniture, ce qui diminue l'efficacité du joint. La garniture d'étanchéité conforme à l'invention, des tinée à former un joint entre deux surfaces en regard, comporte un corps avec deux surfaces principales opposées d'éliml- tant au moins une ouverture, Un bossage au moins est formé dans le corps de la garniture. Ce bossage se compose d'au moins une partie saillante se prolongeant extérieurement à partir d'une surface principale et d'un évidement correspondant formé intérieurement à partir de l'autre surface principale. La garniture d'étanchéité, et en particulier la partie bosselée de cette garniture, est destinée à entre placée entre deux surfaces en regard et à être comprimée pour former un joint entre ces deux surfaces.Un matériau de remplissage, tel qu'un mastic, est placé dans l'évidement du bossage de sorte que, quand le bossage est comprimé entre les deux surfaces en regard, le mastic s'oppose à ce que le bossage s'aplatisse et perde beaucoup de sa capacité d'étanchéité supposée, ce qui conforte les caractéristiques d'étanchéité. En évitant l'aplatissement des bossages, les forces de compression entre les deux surfaces en regard tendent à rester concentrées au niveau de ces bossages, soit au niveau de la surface supérieure de la partie saillante et des parties de surface adjacentes aux bords de l'évidement. Ainsi, en prévoyant l'emploi d'un matériau de remplissage pour les évidements des bossages, on empêche l'aplatissement de ces bossages, et la garniture forme un joint beaucoup plus efficace entre les surfaces à raccorder, telles qu'un bloc-cylindre et une culasse. L'invention sera maintenant décrite en se reportant aux dessins annexés qui représentent - figure 1, une vue en plan d'une garniture d'étanchéité comportant des bossages avec matériau de remplissage, conformément à l'invention, - figure 2, une vue en coupe, agrandie, selon la ligne 2-2 de la figure 1, illustrant un bossage à l'état non comprimé, - figure 2a, une vue en coupe analogue à celle de la figure 2 illustrant une variante de bossage, - figure 3, une vue illustrant le bossage de la figure 2 à l'état comprimé, et - figure 3A, une vue illustrant le bossage de la figure 2A à l'état comprimé. La garniture d'étanchéité particulière représentée figures 1 et 2, conforme à l'invention, comporte un corps prinF cipal ou base 12 avec une première face supérieure 14 et une seconde face inférieure 16. Le corps principal 12 peut être constitué par une plaque d'acier ayant une épaisseur d'environ 0,5 mm d'épaisseur. Toutefois, ce corps peut, selon l'application à laquelle la garniture est destinée, être constitué par d'autres matériaux et avoir d'autres formes, tel(le)s que ceux et celles qui caractérisent les dispositifs décrits dans les brevets américains NO 3.565.449 et 3.108.818. Le corps 12 définit un certain nombre d'ouvertures correctement situées, parmi lesquelles une ouverture principale et des trous de fixation et analogue.Dans la garniture 10 destinée à être utilisée comme garniture de tubulures d'admission, le corps 12 présente une ouverture principale 20 et des trous 22 pour la- fixation. Le corps 12 est pourvu d'un bossage continu 30 qui, selon l'exemple de réalisation recommandé de la figure 1, est à une certaine distance de l'ouverture principale 20. Le corps 12 présente également un bossage continu 31 qui est à une certaine distance du bord extérieur 33 de la garniture. Les bossages sont formés de manière connue, par exemple par emboutissage de la plaque en métal, ou en autre matériau, qui constitue le corps 12. Les bossages de scellement peuvent avoir diverses profondeurs et dimensions, en fonction de l'application à laquelle la garniture est destinée. On voit plus clairement figure 2 que le bossage 30 se dépit par une partie saillante 32 prolongeant extérieurement la surface principale 14 et un évidement correspondant 34 formé intérieurement à partir de la surface principale 16. Le bossage 31 est de forme identique. Conformément à l'invention, on dispose dans l'évide- ment 34 un matériau de remplissage 36, de préférence un mastic tel qu'un matériau élastomère élastique. On peut utiliser, par exemple, le matériau vendu par Dow Corning sour la marque "Sylgard 187". Ce matériau est vendu sous la forme d'un système à deux composants pouvant ttre coulé et peut, d'une manière générale, se définir comme un produit de condensation d'un polysiloxane organique fluide, linéaire, à groupes hydroxyle terminaux, avec un ester de silicate d'alkyle. On utilise généralement, pour faciliter la vulcanisation, un catalyseur comportant un sel métallique d'un acide monocarboxylique. Dans l'exemple représenté figure 2, le mastic 36 remplit pratiquement l'évidement, sa surface extérieure libre 38 étant légèrement en retrait par rapport à la surface principale 16. Dans une variante de réalisation, la surface 38 du mastic peut se trouver de niveau avec la surface 16 du corps 12 de la garniture, et, dans une autre variante, la surface extérieure 38 peut, en fonction de la nature du matériau de remplissage et des caractéristiques d'étanchéité souhaitées, se trouver au-delà de la surface 16 du corps 12. D'une manière générale, la surface 38 du matériau de remplissage 36 ne devrait pas faire saillie à un point tel que ce matériau s'écrase et sorte en excès, tendant à perdre ses caractéristiques d'étanchéité, lorsque la garniture est comprimée. On a représenté figure 3 la garniture de la figure 1 réalisant une étanchéité entre deux surfaces en regard 40 et 42. Comme on peut le voir, le bossage 30 de la figure 2 a été comprimé entre les surfaces 40 et 42 jusqu'à ce que le matériau de remplissage 36 vienne buter contre la partie en regard de la surface 42. La force de compression est alors répartie sur la totalité de la largeur du bourrelet ou bossage, concentrant ainsi l'effet d'étanchéité au niveau de bossage. Lorsque le matériau de remplissage est constitué par un mastic tel qu'un caoutchouc au silicone, ce dernier tendra à s'étaler suffsamment pour remédier aux éventuelles imperfections des surfaces en regard ou du corps de la garniture, ce qui évite toute fuite au niveau de ces imperfections. Dans les garnitures à bossages connues, la force de compression tend à se concentrer en des points tels que Pp et soit au centre de la face supérieure de la partie saillante et sur les bords de l'évidement sur l'autre face de la garniture. Lorsqu'on applique une force de compression, le bourrelet ou bossage tend, dans ce cas, à s'aplatir puisque le contact se fait quasiment en ces points. De ce fait, dans beaucoup de cas, la charge résultante, plutôt que d'être concentrée au niveau du bourrelet comme prévu, se répartit assez largement sur la totalité de la surface du corps de la garniture, là où charge et garniture sont telles qu'un joint efficace n'est pas obtenu ou maintenu.Un défaut de concentration de charge au niveau du bossage se traduit, en effet, fréquemment par des fuites dues à des éraflures ou autres imperfections, soit dans le bossage, soit dans les surfaces à moindre. De plus, lorsque le bossage en fait s'écrase, il est possible qu'il ne puisse se rétablir dans la zone d'étanchéité, et cela se révèle lorsque les garnitures, particulièrement les garnitures à corps métallique, sont ôtées des dispositifs sur lesquels elles ont été utilisées. Ce manque à se rétablir met en évidence la perte d'élasticité qui en est cause, et, par suite, la perte des caractéristiques d'étanchéité efficace souhaitées. Au contraire, avec les bossages remplis conformes à l'invention, il y a rétablissement important et significatif, mis en évidence lorsqu'on ôte la garniture des dispositifs sur lesquels elle a été utilisée, le bossage restant prononcé plutôt que d'être aplati. Il est clair également que l'effet de scellement du bossage se trouve dans la zone de la partie saillante et s'y concentre, plutôt que de se répartir sur la totalité du corps de garniture comme il arrive fréquemment avec les garnitures à bossages connues.Par ailleur lorsqu'on utilise un matériau de remplissage, tel qu'un élastomère ou analogue, les imperfections dans le bossage, dans la surface du bossage, ou dans les surfaces à joindre, se trouvent réellement palliées, interdisant toute fuite éventuelle comme il peut s'en produire avec les garnitures à bossages classiques; On a dit précédemment que les bossages peuvent être correctement formés par déformation permanente du corps de la garniture. Le corps de garniture des figures 2 et 3 est constitué par une plaque métallique. Dans la variante illustrée figures 2A et 3A, le corps de garniture 112 se compose d'une plaque métallique mince ou âme 114, sur chaque face de la quelle sont plaquées des couches minces 116 d'un matériau en feuille constitué par de l'amiante liée avec du caoutchouc. Le bossage 130 est défini par une partie saillante 132 formée extérieurement à partir de la surface principale 118 et par un évidement correspondant 134 formé intérieurement à partir de la surface principale 120. L'évidement est pratiquement rempli par un matériau de remplissage 136, tel qu'un élastomère au silicone. Ce matériau est légèrement en retrait par rapport à la surface 120. La garniture d'étanchéité 112 peut titre utilisée sur les mêmes dispositifs que la garniture d'étanchéité 12, et présente les mêmes améliorations de ses caractéristiques en service. Dans le brevet américain 3.477.867 de Hillier, on décrit un procédé pouvant convenir pour déposer le mastic ou matériau de remplissage dans les cavités ou évidements que forment les bossages. Il s'agit d'un procédé d'impression utilisant un écran et permettant de déposer un matériau de remplissage liquide et vulcanisable sur la garniture, dans la zone qui se trouve pratiquement adjacente aux bords d'une ouverture de la garniture. Ce procédé peut être adapté à l'invention, le matériau de remplissage étant déposé, à l'aide d'une trame de soie, directement dans les évidements des bossages. On a dit précédemment que le matériau de remplissage au silicone peut Autre en retrait, de niveau, ou saillant, par rapport à la surface principale à partir de laquelle est formé l'évidement des bossages. Du fait que la garniture, dans les exemples de réalisation recommandi, est destinée à être utilisée à des températures ambiantes élevées, il est préférable d'utiliser un élastomère au silicone résistant aux températures élevées, bien que leur résistance à l'extrusion ne soit pas aussi grande que celle d'autres matériaux tels que les résines époxy au nitrile. La forme géométrique du bossage tendant à empêcher l'extrusion du matériau de remplissage au silicone, il est possible d'utiliser des silicones plus prédisposés à l'extrusion à température élevée, dans les cas où les résines époxy au nitrile seraient autrement plus recommandables. Toutefois, on peut utiliser des matériaux de rem plissage autres que les silicones lorsque les conditions de température ne posent pas de problème, et on peut utiliser également des matériaux de remplissage autres que des élastomères, selon les nécessités des applications particulières envisagées. Il est bien entendu que d'autres variantes peuvent être envisagées dans le cadre de l'invention, cette dernière n'étant limitée que par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1 - Garniture d'étanchéité à bossages pour former un joint entre deux surfaces en regard l'une de l'autre, laquelle garniture est destinée à être comprimée entre ces deux surfaces et comporte un corps avec deux surfaces principales opposées délimitant au moins une ouverture, caractérisée en ce que ce corps présente au moins un bossage défini par une partie saillante formée à partir de l'une des surfaces principales et par un évidement correspondant formé à partir de l'autre surface principale, un matériau de remplissage étant placd dans l'évidement de sorte que, lorsque le bossage est comprimé entre les deux surfaces en regard, le matériau de remplissage empêche son aplatissement, ce qui concentre l'effet de scellement au niveau du bossage et améliore les caractéristiques d'étanchéité de la garniture. 2 - Garniture selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau de remplissage remplit pratiquement l'évidement du bossage. 3 - Garniture selon la revendication l, caractérisée en ce que le bossage est continu et forme un anneau fermé entourant complètement au moins une ouverture. 4 - Garniture selon la revendication 3, caractérisée en ce que le bossage est à une certaine distance de l'ouverture. 5 - Garniture selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau de remplissage est un mastic. 6 - Garniture selon la revendication 5, caractérisée en ce que le matériau de remplissage est un matériau élas tomère. 7 - Garniture selon la revendication 6, caractérisée en ce que le matériau de remplissage est un élastomère au silicone. 8 - Garniture selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps de garniture est constitué par une feuille métallique sur une face de laquelle, au moins, est plaquée une couche de matériau contenant de l'amiante. 9 - Garniture selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'une couche de matériau contenant de l'amiante est plaquée sur chacune des faces de la plaque métallique. 10 - Garniture d'étanchéité à bossages pour former un joint entre deux surfaces en regard l'une de l'autre dont l'une au moins limite une ouverture, laquelle garniture est destinée à etre comprimée entre ces surfaces en regard l'une de l'autre et comporte un corps sous forme d'une feuille métallique avec deux surfaces principales opposées délimitant au moins une ouverture adaptée à l'ouverture précitée, caractérisée en ce que le corps présente un seul bossage allongé entourant au moins une partie de l'ouverture, à certaine distance de cette ouverture, lequel bossage est destiné à former le joint à son niveau et présente une partie saillante formée extérieurement à partir d'une des surfaces principales et un évidement correspondant formé intérieurement à partir de l'autre surface principale, un matériau d'étanchéité élastique en élastomère étant déposé, par un procédé d'impression avec écran, dans l'évidement de manière à le remplir partiellement, ce matériau élastomère formant support pour le bossage afin d'éviter son aplatissement, de sorte que l'effet d'étanchéité est concentré au niveau du bossage lorsque la garniture est comprimé entre les deux surfaces en regard l'une de l'autre, interdisant toute fuite entre ces surfaces et am- liorant les caractéristiques d'étanchéité de la garniture. 11 - Garniture selon la revendication 10, caractéris en ce que le matériau de remplissage est un silicone. 12 - Garniture selon la revendication 10, caractérisée en ce que le matériau de remplissage remplit pratiquement l'évidement.