Brevet FR2518013A1 — publié le 19830617

Dans les dispositifs d'étanchéité plats auxquels sont imposées des conditions de service sévères, comme c'est le cas par exemple pour les dis- positifs d'étanchéité des têtes de cylindres des moteurs modernes, on en vient de plus en plus à insérer, dans les ouvertures de la plaque d'étanchéité qui constitue le corps du dispositif d'étanchéité plat, des éléments d'étanchéité constitués par un matériau élastomère, car les forces d'étanchéité dont on dispose sont souvent faibles, de sorte qu'il faut que l'étanchéité soit assurée déjà pour d'assez faibles compressions L'utilisation d'éléments d'étanchéité de ce genre dans des plaques d'étanchéité métalliques ou dans des plaques d'étanchéité composites, comme par exemple ies plaques d'étanchéité courantes en métal et ciment, posait cependant jusqu'à présent, des problèmes au stade de la fabrication, par exemple pour le montage des moteurs, o le dispositif d'étanchéité plat doit constituer une unité et pouvoir être utilisé comme tel et ne pas être constitué par plusieurs parties. Il est connu de réaliser l'insertion des éléments d'étanchéité en question dans la plaque d'étanchéité par collage, par vulcanisation ou par en- foncement sur des surfaces préparées à cet effet, mais on a également essayé des procédés compliqués comme la pulvérisation d'un élément d'étanchéité au niveau du bord de l'ouverture d'une plaque d'étanchéité ou l'application par vulcanisation d'un élément d'étanchéité sur un anneau d'insertion métallique que l'on insère ensuite dans la plaque d'étanchéité et dont le bord est rabattu ensuite sur le bord de l'ouverture Les inconvénients de tous ces procédés de fabrication sont assez évidents, puisque ce sont soit des procédés compliqués et longs, soit des procédés impliquant l'utilisation d'installations d'un prix élevé C'est également vrai dans le cas des éléments d'étanchéité de forme annulaire et de contour extérieur concave destinés à être enfoncés dans les ouvertures d'une plaque d'étanchéité, qui étaient jusqu'à présent fabriqués par pulvérisation, ce qui non seulement implique l'utilisation d'installations d'un prix élevé, mais entrarne également une forte augmentation de la proportion de chutes du matériau élastomère, ce qui est un gros inconvénient notamment dans le cas de matières premières d'un prix élevé comme les élastomères au fluor dont les avantages sont connus. Le but de l'invention est de proposer un procédé simple d'application économique qui permette de fabriquer, à partir d'un matériau élastomère, 2 2518013 des éléments d'étanchéité présentant au moins une surface de délimitation dont la section soit concave ou convexe au moins dans certaines zones, de sorte que par exemple un élément d'étanchéité annulaire de ce type ayant une surface de délimitation de section concave puisse s'enfoncer sans difficulté dans l'ouverture d'une plaque d'étanchéité. Ce but est atteint, suivant l'invention, en prenant comme point de départ un procédé de fabrication d'un élément d'étanchéité à partir d'une ébauche constituée par un matériau élastomère dans laquelle on réalise au moins une surface de délimitation de l'élément d'étanchéité en pratiquant une coupe, notamment par estampage, dans une direction transversale par rapport à l'une des surfaces de l'ébauche, du fait qu'à proximité de la surface de déli- mitation, de section convexe ou concave, qui doit être réalisée et à peu près perpendiculairement à la surface de l'ébauche, on exerce sur cette ébauche une pression telle que le matériau élastomère soit refoulé transversalement par rapport à la surface de coupe prévue et à travers cette surface et que la coupe s'effectue pendant que la pression s'exerce et est maintenue L'idée de base de l'invention est donc de pouvoir couper ou estamper droit à travers l'ébauche et cependant, d'obtenir une surface de délimitation de section incurvée du fait qu'avant d'effectuer la coupe, on refoule le matériau élastomère à tra- vers la surface de coupe prévue et qu'ensuite, en maintenant les choses en l'état, on effectue la coupe ou l'estampage, de sorte que, lorsque le matériau élastomère n'est plus soumis à aucune charge, la surface de coupe se déforme de manière à prendre le contour que doit avoir la surface de délimitation que l'on veut obtenir Les explications précédentes permettent de comprendre que, lorsqu'on exerce une pression des deux côtés de là surface de coupe prévue, c'est uniquement la différence de pression au-dessus de l'emplacement de la coupe qui importe puisque c'est elle qui détermine le refoulement du matériau élastomère, de préférence incompressible, à travers la surface de coupe prévue. Le procédé suivant l'invention permet de fabriquer d'une manière simple des éléments d'étanchéité de forme quelconque, par exemple des élé- ments d'étanchéité ayant, vus par en-dessus, la forme de disques circulaires, d'anneaux circulaires, d'ovales, de rectangles ou également d'éléments linéaires, et d'utiliser tous les matériaux qui réagissent surtout d'une manière élastique et sont largement incompressibles La pression qui doit être appliquée avant et pendant 3 a coupe oii l'estampage peut litre produite par un dispositif hydraulique en pneumatique et la charge ou La déformation de L'ébauche, qui donne ultérieurement à la surface de délimitation le contour voulu', peut se régler soit par la charge à appliquer sur l'ébauche soit, mieux encore, par le trajet de déformation d'un pilon ou d'un appareil analogue, cette dernière solution étant préférable du fait qu'on peut laisser le pilon se déplacer jusqu'à une butée sans avoir à tenir compte de la force nécessaire à ce mouvement Pour la réalisation de la surface de coupe, comme sa sec- tion est rectiligne lorsque l'ébauche est soumise à une pression, on peut utiliser n'importe quel outil de coupe ou d'estarnpage, par exemple un cou- teau d'estampage tubulaire, un couteau à ruban plat ou tout appareil analogue. Pour estamper par exemple, dans une plaque de matériau élasto- mère, un élément d'étanchéité, en forme de disque dont la surface extérieure ait un contour concave ou convexe symétrique par rapport au plan'médian de la plaque, il faut empêcher que, lors de l'application de la pression, le maté- riau élastomère se déplace déjà au niveau des deux surfaces principales On y parvient par une augmentation suffisante du frottement entre l'ébauche, le pilon à pression et la surface d'appui qui lui fait face, Il est donc recommandé de maintenir solidement le matériau élastomnère au moins au niveau de l'une des deux S urfaces de l'ébauche traversées par la surface de coupe prévue, au moins d'un côté de la surface de coupe, de manière à limiter le refoulement du matériau élastomère à travers la surface de coupe prévue à l'intérieur de l'ébauche Les explications précédentes montrent que le procédé suivant l'in- ve-ntion permet par exemple d'obtenir par estampage des éléments d'étanchéité ayant extérieurement la forme de troncs de cône en maintenant le matériau élastomère de l'ébauche au niveau de l'une des surfaces principales et en per- mettant un déplacemaent vers l'extérieur du matériau élastomère au niveau de la surface principale opposée de l'ébauche. Il est avantageux d'exercer sur l'ébauche une pression qui réduise son épaisseur de 30 à 70 pouir cent car la pression de coupe exercée par le couteau d'estampage devient alors négligeable, c'est-à-dire que la pression de coupe ne modifie plus alors le contour de la surface de délimitation déter- minée par la pression exercée avant la coupe ou l'estampage. Les autres caractéristiques, avantages et particularités de l'in- vention sont mis en évidence par la 4 é 25 18013 description ci-après de deux modes de réalisation de l'invention, faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La Figure 1 représente, en coupe, une partie d'un dispositif d'étan- chéité plat dont la plaque d'étanchéité comporte des ouvertures et dans lequel sont enfoncés des éléments d'étanchéité, en forme d'anneaux circulaires, fabriqués suivant l'invention. La Figure 2 représente le mode d'application de la pression de déformation sur l'ébauche en forme de plaque avant l'estampage d'un élément d'étanchéité en forme d'anneau circulaire. La Figure 3 représente les mêmes pièces que la Figure 2, mais après l'opération d'estampage et alors que la pression est encore maintenue sur l'élément d'étanchéité. La Figure 4 représente les mêmes pièces que la Figure 3, lorsque qu'aucune pression ne s'exerce plus sur l'élément d'étanchéité dans lequel on peut réaliser ensuite d'une manière connue, par estampage, une ouverture centrale de forme cylindrique. La Figure 5 représente, d'une manière analogue la fabrication d'un élément d'étanchéité en forme d'anneau circulaire comportant des surfaces extérieures et intérieures concaves. La Figure 6 est une coupe de l'élément d'étanchéité fabriqué comme l'indique la Figure 5. La Figure 1 représente une plaque d'étanchéité 10, qui comporte par exemple deux ouvertures circulaires 12 et 14 Dans ces ouvertures on a enfoncé un élément d'étanchéité 16 ou 18 -en forme d'anneau circulaire, dont la surface extérieure 16 a ou 18 b a un contour de section concave, de sorte que l'élément d'étanchéité se tient tout seul dans l'ouverture 12 ou 14 corres- pondante lorsqu'il y a été introduit par pression. Les Figures 2 à 4 illustrent le mode de fabrication de l'élément d'étanchéité 16 Il est entendu que cet élément est constitué par un matériau essentiellement élastique et incompressible. On commence par placer la plaque 20 en matériau élastomère choisi qui sert d'ébauche sur un support 22 et on la soumet ensuite à l'action d'un pilon 23 de telle manière que le matériau élastomère est refoulé vers l'exté- rieur, comme l'indiquent les lignes en pointillé, 24, à travers la surface de 2518013 coupe prévue 26 à réaliser Les conditions de refoulement indiquées par les lignes 24 sont réalisées lorsque le matériau élastomère ne peut pas se déplacer au niveau des deux surfaces principales 20 a et 20 b de la plaque 20, ce que l'on obtient très simplement en utilisant un pilon 23 et un support 22 dont les surfaces ont des coefficients de frottement très élevés pour le maté- riau élastomère de la plaque 20. Pendant que l'on maintient la pression exercée par le pilon 23, un outil d'estampage 30 ayant la forme d'un tube cylindrique coupe une surface 26 de section droite (Figure 3) Lorsque la pression est supprimée et que l'élément d'étanchéité 32 ainsi produit est extrait de la plaque 20, la surface de coupe 26 prend, en raison du rétablissement de la forme de l'élément d'étanchéité, une forme extérieure 16 a ayant une section de contour concave, de sorte qu'on peut encore y découper par estampage une ouverture centrale cylindrique pour transformer l'élément d'étanchéité 32 en élément d'étan- chéité 16. La Figure 6 représente un élément d'étanchéité 50 en forme d'anneau circulaire ayant une surface extérieure 50 a dont le contour a une section con- cave et une surface intérieure 50 b ayant également une section concave Un élément d'étanchéité de ce type peut également se fabriquer très simplement par le procédé suivant l'invention, comme le montre la Figure 5. On commence par soumettre une plaque 60 en matériau élastomère à l'action d'un pilon 62 ayant la forme d'un anneau circulaire et, pendant que l'on maintient sa pression, on réalise les deux surfaces périphériques 50 a et b, d'abord droites au moyen de deux couteaux d'estampage, 64 et 66, en forme d'anneaux circulaires, l'un extérieur, l'autre intérieur Après sup- pression de la pression et extraction de l'élément d'étanchéité 50 hors de la plaque, cet élément prend la forme indiquée par la Figure 6. Le procédé qui fait l'objet de l'invention convient également à la fabrication d'éléments d'étanchéité ayant une surface de délimitation partiel- lement cylindrique, partiellement concave ou convexe, lorsque le poinçon a une forme telle que la pression n'est exercée sur l'ébauche que le long d'une ou de plusieurs parties de la surface de coupe prévue, du côté de la surface de coupe o la surface de délimitation prévue doit être réalisée. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'un élément d'étanchéité à partir d'une ébauche constituée par un matériau élastomère, dans lequel l'une au moins des surfaces de délimitation de l'élément d'étanchéité est obtenue en prati- quant une coupe, notamment par estampage, dans une direction transversale par rapport à l'une des surfaces de l'ébauche, caractérisé en ce qu'à proxi- mité de la surface de délimitation qui doit être réalisée et à peu près perpen- diculairement à la surface de l'ébauche, on exerce sur cette ébauche une pression telle que le matériau élastomère est refoulé transversalement par rapport à la surface de coupe prévue et à travers cette surface et que la coupe est effectuée pendant que la pression s'exerce et est maintenue. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pres- sion est produite par un pilon séparé d'un outil de coupe ou d'estampage. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la pression est exercée sur l'ébauche le long de toute la surface de coupe prévue et sur l'un des côtés de cette surface. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour la réalisation d'une surface de délimitation partiellement cylindrique et partiellement concave ou convexe, la pression n'est exercée sur l'ébauche que le long d'une partie de la surface de coupe prévue et du côté de cette sur- face de coupe oh la surface de délimitation doit s'incurver. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, carac- térisé en ce que le matériau élastomère est maintenu au moins d'un côté de la surface de coupe, au niveau de l'une au moins des surfaces de l'ébauche tra- versées par la surface de coupe prévue. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'une au moins des surfaces de l'ébauche que traverse la surface de coupe prévue est comprimée contre une surface ayant un fort coefficient de frottement pour le matériau élastomère. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, carac- térisé en ce que la pression exercée sur l'ébauche est telle que l'épaisseur en est réduite de 30 à 70 pour cent. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, carac- térisé en ce que l'on utilise un matériau élastomère pratiquement incompressible.