Brevet FR2569456A1 — publié le 19860228

Joint d'étanchéité L'invention concerne un joint d'étanchéité comprenant une bague d'étanchéité qui peut eAtre enfilée sur une tige d'une vis et présente une partie d'étanchéité tournée vers une tête de la vis et une partie d'étanchéité opposée à la tête. Les joints d'étanchéité connus de ce genre qu'on enfile sur la tige dune vis doivent le plus souvent, avant le serrage définitif de la vis, être orientés ou centrés, ce qui complique le montage. Pour le serrage de la vis il est nécessaire ou au moins à recommander d'utiliser une clé dynamométrique, faute de quoi on n'obtient pas une étanchéité parfaite et durable. Si la vis n'est pas suffi- samment serrée au montage, il peut en résulter un défaut d'étanchéité qui rend nécessaire au moins un resserrage de la vis.Si au contraire la vis est serrée trop fort au montage, la bague d1étanchéité subit un effort un effort excessif et est pressée vers l'extérieur. Pour remédier à ces inconvénients, on utilise diverses têtes de vis spéciales présentant une gorge de logement annulaire dans laquelle la bague d'étanchéité est positionnée et suppor tée de façon centrée. L'utilisation des bagues d'étan- chéité connues nécessite ainsi le respect de mesures supplémentaires qui ne sont pas insignifiantes , ou l'utilisation de vis spéciales.Un autre inconvénient est qu'iL n1 est plus possible après coup de contrôler gisuellement sur une vis serrée si une bague d'étanchéité a bien été mise en place dans la gorge de logement de la tête de vis. Le but de l'invention est de perfectionner le Joint d'étanchéité défini ci-dessus de façon à obtenir, en faisant l'économie de vis et de dispositions d'assemblage spéciales et en utilisant des moyens simples, un montage de joint sans complication et absolument sur avec des vis différentes à volonté, de préférence courantes dans le commerce, et sans outillage spécial. Ce résultat est obtenu selon l'invention en ce que la bague d'étanchéité élastique est fixée par sa surface cir conférentielie extérieure à une surface intérieur d'une bague extérieure, dont la dureté (résistance à la pression) est sensiblement plus grande que celle de la bague d'étanchéité, et que les deux parties d'étanchéité de la bague d'étanchéité au repos font saillie aux extrémités par rapport à des surfaces d'appui opposées de la bague exté rieur D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-après et des dessins annexés dans lesquels :: - la figure 1 est une vue de dessus d'un joint d'étanchéité selon l'invention, et - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure t, une vis traversant le joint et une pièce de base étant représentées en trait interrompu Le joint d'étanchéité 1 représenté dans les figures comporte une bague d'étanchéité intérieure 2 entourée par une bague extérieure 3. Le joint 1 est enfilé sur la tige 4 d'une vis 5 qui comporte une tête 6. Â l'opposé de la tête 6 se trouve une pièce de base 7 dans un trou 8 de laquelle est introduite la tige 4 de la vis 5. La tige 4 peut coopérer par une extrémité filetée non représentée avec un filetage correspondant de la pièce de base 7. il est également possible de serrer la vis en direction axiale sur la pièce de base 7 au moyen d'un écrou non représenté. Dans la représentation selon la figure 2 la vis 5 est serrée sur la pièce de base 7 juste assez pour que la distance entre la surface d'étanchéité 9 de la tête 6 et la superficie 10 de la pièce de base 7 soit égale à l'épais seur de la bague d'étanchéité 2 en direction axiale0 La bague d'étanchéité 2 se trouve ainsi dans un état de repos. Si on serre davantage la vis 5 de façon à la solliciter axialement en direction de la pièce de base 7, la distance entre la surface d'étanchéité 9et la superficie 10 se réduit, ce qui conduit à une compression de la bague d'é étanchéité 2. La bague extérieure 3 possède une-surface d'appui supé- rieure Il tournée vers la surface d'étanchéité 9 et à 11 opposé une surface d'appui parallèle 12 tournée vers la superficie 10. En outre la bague extérieure 3 comporte une surface intérieure circulaire 13 et une surface extérieure 14 également circulaire. Dans l'exemple de réali- sation décrit les surfaces d'appui 11 et 12 et la surface intérieure 13 ainsi que la surface extérieure 14 sont de longueur égale et disposées à angles droits de sorte que la bague extérieure 9 présente une section transver sale rectangulaire et plus spécialement carrée. Le diamètre de la bague extérieure 3 est calculé de telle sorte que sa surface extérieure 14 affleure à la face circonférentielle extérieure 15 de la tige 6 de la vis 5. La bague extérieure 3 peut avantageusement ere fabriquée dans un matériau métallique, par exemple en acier, de préférence un acier spécial inoxydable. il peut également être approprié de fabriquer la bague extérieure 3 en un métal non ferreux, par exemple en aluminium ou en laiton. En outre il peut également etre approprie pour une fabrication particulièrement économique, de réaliser la bague extérieure 3 en une matière plastique dure, par exemple en polyamide ou analogue, qui peut aussi être renforcée par des fibres de verre ou être améliorée par d'autres charges, par exemple du sable silicieux. Une caractéristique importante est que la bague extérieure 3 possède une résistance à la pression relativement élevée, de telle sorte que lors du serrage de la vis 5 un écartement convenable est assuré par rapport à la pièce de base 7, la surface d'étanchéité 9 et la superficie 10 étant respectivement en contact avec les surfaces d'appui Il et 12, de sorte que la bague d'étanchéité 2 ne peut pas outre davantage comprimée et qu'une sollicitation excessive est empêchée. La bague d'étanchéité 2 est élastique et est constituée avantageusement par un élastomère synthétiquedu genre caoutchouc. ta dureté de l'élastomère synthétique dans lequel est fabriquée la bague d'étanchéité 2 est de préférence d'environ 40 à 90 Shore A. Pour remplir la fonction d'étanchéité entre la vis 5 et la pièce de base 7, la bagne d'étanchéité 2 est ainsi sensiblement plus molle que la bague extérieure 3, - qui présente une dureté ou une résistance à la pression considérablement plus élevée, pour résister également à de forts couples de serrage de la vis 5 en maintenant l'écartement convenable entre la surface d'étanchéité 9 et la superficie 10. La rondelle d'étanchéité 2 en élastomère présente une portion de paroi intérieure 16 en forme de couronne et une surface circonférentielle extérieure 17 également en forme de couronne. le diamètre de la bague d'étanchéité 2 dans la région de la portion de paroi intérieure 16 est calculé de telle sorte que la portion de paroi intérieure 16 entoure étroitement la surface circonférentielle 18 de la tige 4. Le joint 1 se maintient ainsi de lui-même sur la tige 4 de la vis 5, sur laquelle il est monté de façon imperdable. Ceci fournit en même temps un autocentrage permanent parfait du joint 1, de sorte que lors du montage aucune manipulation supplémentaire n'est à exécuter par l'opérateur pour l'orientation ou le centrage du joint 1.Le diamètre de la surface circonférentielle extérieure 17 de la bague d'étanchéité 2 est calculé de façon à être sensiblement égal au diamètre dans la région de la surface intérieure 13 de la bague extérieure 3. Belon l'invention la bague d'étanchéité 2 est fermement liée (fixée) à la bague extérieure 3. Cette liaison ou fixation de la bague d'étanchéité 2 à la bague extérieure 3 peut avantageusement être obtenue ou améliorée par un traitement préalable mécanique ou chimique des matériaux. A cet égard il peut entre avantageux de dépolir mécanique- ment ou d'attaquer par traitement chimique par exemple à l'aide d'un solvant pour améliorer l'adhérence ou de dépolir par traitement acide la superficie de la surface intérieure 3 de la bague extérieure 3 et/ou la surface cironféren- tielle extérieure 17 de la bague d'étanchéité 2. Il peut aussi entre avantageux de lier la surface de paroi inté- rieure 13 et la surface circonférentielle extérieure 17 au moyen d'une colle additionnelle, de préférence fluide. Pour les applications exigeant une qualité élevée on peut par exemple utiliser une colle à base de résine époxy résistant à une température permanente supérieure à 150 Celsius. La bague d'étanchéité 2, qui à l'état monté est soutenue axialement de façon absolument sûre intérieurement par la surface circonférentielle 18 de la tige 4 et extérieure- ment par la surface intérieure 13 de la bague extérieure 3, présente sur ses côtés frontaux des portions d'étanchéité opposées l'une à l'autre 19, 20, qui ont en section transversale une configuration à peu prbs triangulaire et possè- dent chacune deux surfaces inclinées 21 et 22, lesquelles sont disposées avantageusement selon un angle d'environ 900 l'une par rapport à l'autre.Le sonnet de l'angle dans la région de jonction des deux surfaces inclinées 21 et 22 forme ainsi une lèvre d'étanchéité 23 qui entoure à distance selon une circonférence la tige 4 de la vis 5 et est en contact étanche avec la surface d'étanchéité 9 de la tête 6 ou à l'opposé avec la superficie 10 de la pièce de base 7. La surface inclinée 21 descendant vers l'extérieur à partir de la lèvre d'étanchéité 23 est orientée de façon à venir aboutir à la partie en angle 24 formée par la surface d'appui Il ou 12 et par la surface intérieure 13 de la bague d'extérieure 3. La surface inclinée 22 descendant vers l'intérieur à partir de la lèvre d'étanchéité 23 est un peu plus longue que la surface inclinée extérieure 21, de sorte que la portion de paroi intérieure 16 de la bague d'étanchéité 2 est tm peu plus courte en direction axiale que sa surface circonférentielle extérieure 17. On voit en outre à la figure 2 que dans l'exemple de réalisation représenté l'épaisseur de la bague d'étanchéité 2 entre la portion de paroi intérieure 16 et la surface circonférentielle 17 est à peu près égale ou un peu supérieure à l'épaisseur de la bague extérieure 9 entre la surface intérieure 13 et sa surface extérieure 14. Dans la région de la lèvre d'étanchéité de forme circulaire 23, le diamètre de la bague d'étanchéité 20 est prévu supérieur d'en- viron la moitié de l'épaisseur de la bague d'étanchéité 2 entre sa portion de paroi intérieure 16 et sa surface circonférentielle extérieure 17 au diamètre dans la région de la portion de paroi intérieure 16. Grâce à la géométrie particulière de la lèvre d'étanchéité et à la configuration selon l'invention du joint 1, celui-ci est tenu de fanon autocentrée sous la tête 6 sur la tige 4 de la vis 5. te joint 1 selon l'invention peut avantageuse ment eAtre utilisé aussi bien dans des systèmes sous vide que dans des systèmes sous pression, car la vis 5 peut être serrée avec une grande force, la force de serrage entre la tette 6 et la pièce de base 7 étant absorbée par la bague extérieure 3. Un resserrage de la vis 5 n'est donc pas nécessaire. Pour une production de masse économique, le joint 1 peut en raison de sa configuration être enfilé entièrement automatiquement sur la vis 5 par des dispositifs d'amenée appropriés.On peut largement utiliser des vis courantes dans le commerce et aucun traitement mécanique supplémentaire des surfaces d'étanchéité, par exemple pour la mise en place d'une gorge de logement, n'est nécessaire. À l'état monté on peut par la suite déterminer sans difficulté de l'extérieur si le joint 1 est effectivement placé entre la tête 6 et la pièce de base 7 et n'a pas été oublié.Un avantage supplémentaire est que le joint 1 en raison de sa configuration selon ltinvention joue aussi le rôle de frein de vis quand la vis 5 est serrée, car la vis 5 est maintenue fermement dans sa position, même en cas d'effortsde vibration et analogues, par les forces transversales exercées par la bague d'étan- chéité 3 sur la tige 4. Le frein de vis est assisté par la friction entre la surface d'appui 11 et la surface d'étan- chéité 9 d'une part et entre la surface d'appui 12 et la superficie 10 d'autre part. Le joint selon l'invention se distingue en particulier par l1autocentrage résultant de la géométrie selon l'invention de la revre d'étanchéité. De plus il n'est pas besoin de chanfrein ni d'évidement pour recevoir le joint; et un avantage est que le joint mis en place est également visible de l'extérieur. Enfin un avantage important est qu'au démontage de la vis le joint reste fixé sous la tige de vis et ne peut donc pas se perdre. Revendications 1. Joint d'étanchéité comprenant une-bague d'étanchéité (2)qui peut être enfilée sur une tige (4) d'une vis (5) et présente une partie d'étanchéité (19) tournée vers une tête (6) de la vis et une partie d'étanchéité (20) opposée à la tête, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité élastique (2) est fixée par sa surface circonférentielle extérieure (17) à une surface intérieure (13) dune bague extérieure (3), dont la dureté (résistance à la pression) est sensiblement plus grande que celle de la bague d'étanché3té. (2), et que les deux parties d'étanchéité (19, 20) de la bague d'étanchéité (2) au repos font saillie aux extrémités par rapport à des surfaces d'appui opposées (11, 12) de la bague extérieure (3). 2. Joint d'étanchéité selon la revendication 1, earacté- risé en ce que la fixation de la bague d'étanchéité (2) à la bagne extérieure (3) est obtenue par un traitement préalable mécanique ou chimique, par exemple un dépolissage ou une attaque superficielle, de la surface circonférentielle extérieure (17) de la bague d'étanchéité (2) et/ou de la surface intérieure (13) de la bague extérieure (3). 3. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité (2) fixée à la surface intérieure (13) de la bague extérieure (3) est en. élastomère synthétique du type caoutchouc et présente une dureté d'environ 40 à 90 Shore A. 4. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bague extérieure (3) liée à la bague d'étanchéité en élastomère (2) est en matériau métallique. 5. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bague extérieure (3) liée à la bague d'étanchéité en élastomère (2) est en métal non ferreux, par exemple en aluminium. 6. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bague extérieure (3) liée à la bague d'étanchéité en élastomère (2) est en un matériau non métallique, en particulier une matière plastique telle qu'un polyamide. 7. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité en élastomère (2) fixée à la bague extérieure (3) entoure étroitement par une portion de paroi intérieure (16) la surface circonférentielle (18) de la tige (4) de la vis (5) et est supportée radialement intérieurement etexté- rieurement entre la tige (4) et la surface intérieure (13) de la bague extérieure (3). 8. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les parties d'étanchéité (195 20) de la bague d'étanchéité (2) faisant saillie par rapport aux surfaces d'appui (11, 12) de la bague exté rieure (3) présentent une lèvre d'étanchéité (23) de forme circulaire dans la zone de jonction de deux surfaces inclinées (21, 22) formant un angle et ont en section transversale une configuration à pen près triangulaire. 9. Joint d'étanchéité selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux surfaces inelinées (21, 22) de la partie d'étanchéité triangulaire (19, 20) sont disposées i peu près à un angle de 900 l'une de l'autre. 10. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le diamètre de la bague d'étan- chéité (2) dans la région de la livre d'étanchéité (23) de forme circulaire est plus petit d'environ la moitié de l'épaisseur de la bague d'étanchéité (2) entre sa portion de paroi intérieure (16) et la surface intérieure (13) de la bague extérieure (3) que dans la région de la surface circonférentielle extérieure (17). 11. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'épaisseur de la bague d'étanchéité (2) entre la portion de paroi intérieure (16) et la surface circonférentielle extérieure (17) est à peu près égale à l'épaisseur de la bague extérieure (3) entre la surface intérieure (13) et Sa surface extérieure (14). 12. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à il, caractérisé en ce que la bague extérieure (3) entourant la bague d'étanchéité (2) a une section transversale rectangulaire, avantageusement carrée, 13. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications I à 12, caractérisé en ce que la portion de paroi intérieure (16) de la bague d'étanchéité (2) est plus courte en direction axiale que la surface circonférentielle extérieure (17). 14. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'une (21) des surfaces inclinées de la portion d'étanchéité triangulaire (19, 20) de la bague d'étanchéité (2) aboutit à la portion d'angle (24) de la bague extérieure (3) formée par la surface d'appui (11, 12) et la surface intérieure (13). 15. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la surface extérieure (14) de la bague extérieure (3) est disposée en direction axiale en affleurement de la face circonférentielle extérieure (15) de la tête (6) de la vis (5).