Brevet FR2578924A1 — publié le 19860919

Moyen de liaison de conduite étanche avec bague d'étan- chéité comportant une surface plane et une surface de segment de sphère." La présente invention concerne un moyen de liaison de conduite étanche au fluide pour des extrémités de conduite, en regard, serrées l'une contre l'autre, et qui comportent en regard chaque fois une surface de contact entourant un orifice du canal correspondant et s'etendant transversalement à celui-ci, avec au moins un joint d'étanchéité qui entoure les deux orifices de canal et est prévu entre les deux surfaces de contact. Les moyens de liaison de conduite les plus utilisés sont les liaisons par brides, liaisons dans lesquelles deux extrémités antagonistes de con- duite comportent chacune une bride dont la surface tournée vers l'autre bride est une surface de contact. Les deux brides sont réunies par exemple par des vis et un joint est collé entre les surfaces de-contact. Souvent, il faut des moyens très importants pour arriver à des extrémités de conduite parfaitement alignées. Il est certes possible en géné- ral dans le cas d'extrémités de conduite relativement minces, et qui sont libres, de déformer celles-ci pour avoir un alignement réciproque; mais dans le cas d'extrémités de conduite, courtes, importantes ou même massives en forme de blocs, cette solution n'est pas possible. Les liaisons de conduite sont particulièrement délicates dans le cas d'un coude accentué qui relie dans les installations hydrauliques de véhicules motorisés, deux raccords alignés l'un sur l'autre en sortie de coude; en effet, dans ce cas on ne dispose que de très peu de place pour assurer l'étanchéité aux pressions élevées; de plus, la liaison est exposée aux vibrations et aux secousses et de plus on ne peut dépasser les tolérances habituelles dans le domaine de la construction automobile. Pour relier de tels raccords alignés l'un sur l'autre en sortie de coude, on ne peut utiliser que de façon très limitée des tuyaux, car il leur faut des rayons de courbure importants et dans le cas de grand diamètre, ils ne résistent pas aux pressions et de plus les conditions ambiantes, agressives les exposent à une usure importante à l'endroit de leur utilisation. Il est aussi possible d'utiliser des éléments de tube ayant deux articulations à rotule: les extrémités de tels éléments de tube peuvent être alignées l'une sur l'autre permettant de réaliser une liaison de deux raccords de tube n'exigeant qu'un très faible rayon de courbure. De tels éléments de tube sont toutefois extrêmement coûteux à la fabrication et détériorent les conditions d'écoulement du fluide et en outre posent de graves problèmes d'étanchéité à cause des nombreuses surfaces à rendre étanches. Partant de cette situation de la question, la présente invention a pour but de dévelop- per un moyen de liaison de tube du type décrit ci- dessus de façon à permettre de relier simplement et de façon étanche à la pression les extrémités de con- duite décalées angulairement et/ou suivant leur axe. A cet effet, l'invention concerne un moyen de liaison caractérisé en ce que la premiere surface de contact est une surface plane, en ce que la seconde surface de contact est une surface périphéri- que en forme de zone sphérique entourant l'orifice du canal correspondant et en ce qu'entre les deux surfaces de contact, on inserre une bague intermédiaire qui pré- sente comme surfaces actives une surface plane et une surface périphérique en forme de zone de sphère, de façon complémentaire aux surfaces de contact. Le moyen de liaison de conduite selon l'invention comporte une bague intermédiaire avec deux surfaces actives en regard et dont l'une est plane et l'autre est sphérique soit de façon concave, soit de façon convexe. La surface sphérique est consti- tuée par la surface périphérique d'une zone de sphère, c'est-à-dire la surface périphérique d'une tranche plane découpée dans une sphère. La surface de contact de chaque extrémité de conduite adjacente à chaque surface d'atta- que est complémentaire aux surfaces d'attaque voisines c'est-à-dire que l'une des surfaces de contact adjacen- tes à la surface de contact active est plane et l'autre surface de contact est sphérique, de façon à coopérer avec la surface active correspondante. Grâce aux deux surfaces sphériques qui coopèrent, la bague intermé- diaire peut être basculée angulairement par rapport à la surface de contact adjacente de forme sphérique sans réduire la coopération étroite entre les deux sur- faces complémentaires. De la même manière, la surface active, plane, peut être coulissée par rapport à la surface active plane, transversalement à la direction de l'axe de la liaison des conduites sans réduire la coopération étroite entre ces deux surfaces complémen- taires. La bague intermédiaire et les surfaces de contact de forme complémentaire permettent ainsi de compenser à la fois des décalages des axes parallèles 4, et des erreurs d'angle d'alignement. Les difficultés exposées ci-dessus qui se présentent notamment à la liaison de deux rac- cords correspondants, inclinés l'un par rapport à l'au- tre dans un circuit hydraulique de véhicule peuvent ainsi être résolues par un coude simple, réalise avec de faibles tolérances ou un bloc comportant un canal coudé, et dont au moins l'un des orifices comporte un moyen de liaison selon l'invention pour le raccord hydraulique correspondant. Ce coude ou ce bloc peut alors être relié de façon simple et durable à l'instal- lation hydraulique telle qu'une transmission hydrauli- que d'un véhicule. L'invention concerne ainsi non seu- lement le moyen de liaison de conduite ci-dessus mais explicitement également une installation hydraulique de véhicule à moteur ayant deux orifices faisant un angle entre eux et qui sont reliés en utilisant au moins un tel moyen de liaison à l'aide d'un coude ou analogue, ainsi que de façon explicite un tel coude. Selon des réalisations de l'in- vention, la surface extérieure de la bague intermé- diaire est de forme soit concave, soit convexe. Chacun de ces modes de réalisation présente des avantages dans certaines conditions: si la bague intermédiaire présente une surface active convexe, cette bague est poussee par la pression régnant dans la conduite et qui tend à ouvrir cette bague, en prise étroite avec la surface de contact concave complémentaire de l'ex- trémité correspondante de la conduite. Ce mode de réalisation améliore l'étanchéité en particulier dans le cas de pressions très élevées. I1 est de plus pos- sible et le cas échéant avantageux de réaliser la bague intermédiaire elle-meme en un matériau souple, ductile, assurant l'étanchéité, par exemple en cuivre. Par le serrage des deux extrémités de conduite, cette bague est appliquée fortement contre les surfaces de contact complémentaires des extrémités de conduite lors du serrage des deux extrémités de conduite; la pression interne engendrée à l'intérieur de la liaison des conduites améliore ainsi l'étanchéité. Si la bague intermédiaire est concave, elle permet dans le cas d'une hauteur cons- tructive très réduite, de compenser des erreurs d'an- gle très importantes entre les deux extrémités de conduite. Suivant un autre développement de l'invention, la bague intermédiaire n'est pas étanche d'elle-même mais comporte un joint supplémen- taire sous la forme d'une bague d'étanchéité. Cette bague d'étanchéité peut avantageusement coopérer avec les deux surfaces antagonistes des extrémités de con- duite, en étant logée de préférence dans le perçage de la bague intermédiaire. Dans ce dernier cas, il est avantageux d'utiliser un matériau particulièrement souple pour réaliser le joint d'étanchéité, matériau qui est pressé par la pression interne dans les inter- valles entre la bague intermédiaire et les surfaces de contact. Lorsque les conditions constructi- ves ne permettent pas une telle bague d'étanchéité, il est néanmoins possible de réaliser au moins une rainure annulaire et de préférence deux rainures annu- laires dans chacune des surfaces de contact de la bague d'étanchéité et de placer dans chacune de ces rainures annulaires un joint d'étanchéité qui assure l'étanchéité par rapport à la surface de contact cor- respondante. Les deux extrémités de conduite peuvent par exemple être serrées par des éléments de serrage qui sont reliés de façon articulée aux deux extrémités de conduite. Il est également possible de prévoir initialement des passages dans l'une des ex- trémités de conduite, de réunir alors les deux extré- mités de conduite et de réaliser dans le prolongement exact des perçages, dans l'autre extrémité de conduite, des perçages correspondants dans lesquels on taraude un filetage. On peut ainsi visser à l'aide de simples vis de liaison les deux extrémités de conduite même si celles-ci sont fortement inclinées l'une par rap- port à l'autre. Enfin, il est également possible lors- que les erreurs ne sont que réduites, de serrer les deux extrémités de conduite à l'aide de vis de serrage relativement longues qui se déforment également dans le sens souhaité lors du serrage. Pour permettre toutefois de réunir de façon très simple deux extrémités de conduite qui sont non seulement décalées angulairement mais également de façon axiale importante, il est prévu selon une autre caractéristique de l'invention, de prévoir dans une extrémité de conduite, autour de la bague intermédiaire, un certain nombre de taraudages d'axe pour l'essentiel parallèle à celui de l'extrémité de la conduite et présentant un écartement suffisant par rapport à la bague intermédiaire pour permettre à celui-ci d'être décalé de façon appropriée transversa- lement à l'axe de l'extrémité de la conduite pour celle des extrémités de conduite qui présente une sur- face de contact plane. L'autre extrémité de conduite est réalisée suivant une autre caractéristique préféren- tielle de l'invention à la manière d'une bride et comporte des perçages traversants pour les vis qui sont vissées dans les taraudages, les perçages traversants ou passages ayant un diamètre suffisamment grand pour autoriser les décalages respectifs des deux extrémités de conduite transversalement à leur axe. Les têtes des vis de fixation s'appuient contre la face arrière de la bride par l'in- termédiaire de rondelles hémisphériques ayant elles- mêmes un perçage dont le diamètre est supérieur à celui du corps des vis de fixation. Cela permet d'appliquer les ron- delles contre la face arrière de la bride par l'inter- médiaire de leur surface plate. La tête des vis de fixation s'appuie alors sur la face sphérique suivant un contact linéaire, ce qui donne un appui géométri- quement correct quelle que soit la position relative des deux extrémités de conduite. Suivant un autre développement de l'invention, il est particulièrement avantageux que le perçage traversant de la bride comporte sur sa face arrière un avant-trou et est soit sphérique, soit de préférence conique, la rondelle hémisphérique s'appuyant par sa surface sphérique dans l'avant-trou. La tête de vis s'applique alors étroitement contre la surface supérieure de la rondelle. Une telle disposition donne une grande surface de transmission d'effort et résis- te également à des efforts importants qui sont néces- saires pour réunir des extrémités de conduite à très haute pression. La présente invention sera décri- te de façon plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale d'un moyen de liaison de conduite selon l'invention au niveau des extrémités de conduite à réunir. - les figures 2 et 3 représentent chacune une vue schématique d'autres modes de réalisa- tion de moyens de liaison de contact selon l'invention. - les figures 4 à 6 représentent des coupes schématiques de joints d'étanchéité préfé- rentiels du moyen de liaison de conduite selon l'in- vention. La figure 1 est une coupe longi- tudinale d'un moyen de liaison de conduite selon l'in- vention pour une première extrémité de conduite 1 et une seconde extrémité de conduite 2 qui s'appuient l'une contre l'autre de façon correcte sur le plan géométrique, à l'aide d'une bague intermédiaire 3 bien que les deux extrémités de conduite 1, 2 soient déca- lées l'une de l'autre d'un angle d'erreur d'alignement a et d'un décalage d'axe parallèle égal à a. Les deux extrémités de conduite 1, 2 ont chacune un canal annulaire de diamètre sensi- blement égal. La première extrémite de conduite 1 présente une surface de contact 4, plane qui forme un plan radial par rapport à l'axe de l'ouverture de l'extrémité de conduite 1. La bague intermédiaire 3 dont le perçage central présente un diamètre supérieur à celui de chacune des deux extrémités de conduite 1 et 2, comporte une surface active plane qui forme un plan radial par rapport à son axe médian. La surface active plane de la bague intermédiaire 3 s'applique étroite- ment sur la surface de contact plane 4. La seconde extrémité de conduite 2 comporte une bride radiale 6 dont la surface d'ex- trémité. est pour l'essentiel située dans un plan radial à l'axe médian de l'ouverture de l'extrémité de con- duite 2. De façon adjacente à l'ouverture de la con- duite, cette surface d'extrémité comporte une surface conique 5, concave qui correspond à la forme géométri- que d'une zone de sphère. Le rayon de cette zone de sphère est choisi suffisamment grand pour pouvoir com- penser les angles d'erreur d'alignement prévisibles. Le rayon ne doit toutefois pas être trop grand pour que la bague intermédiaire 3 ne puisse plus être en- traînée à des fins de réglage par le coulissement laté- ral de l'extrémité de conduite 2. La bague intermédiaire 3 présente une surface sphérique convexe 5 complémentaire à la surface sphérique concave 7 de l'extrémité de conduite et coopérant étroitement avec celle-ci. La hauteur de la bague intermédiaire 3 est choisie de façon à pou- voir compenser l'angle d'erreur d'alignement prévisi- ble sans que les deux extrémités de conduite 1 et 2 ne butent l'une contre l'autre. L'extrémité de conduite 1 com- porte deux taraudages 8 d'axes parallèles à celle-ci et qui entourent cette ouverture de conduite à inter- valles réguliers, tel que le plus grand décalage trans- versal prévisible de la bague intermédiaire 3 ne ren- contre pas les vis 9 vissées dans les taraudages 8. De façon complémentaire aux tarau- dages 8, la bride 6 comporte des passages 10 dont le diamètre est choisi suffisamment grand pour que la bride puisse avoir le décalage axial a le plus grand possible sans être gênée par les vis de fixation 9 passant par les passages 10. Du côté de la bride 6 opposé à la première extrémité de conduite 1, les passages 10 ont un avant-trou conique. Ces avant-trous reçoivent, sur les surfaces sphériquesdesrondelles hémisphériques 11 qui ont le cas échéant un diamètre légèrement plus grand que celui des perçages 10. I1 est également pos- sible pour arriver à une fixation stable de la rondelle hémisphérique 11 dans l'avant-trou des passages 10, de les réaliser avec un diamètre plus grand que celui du passage au niveau de la rondelle hémisphérique 1I. Le plus grand décalage axial a, possible entre les deux extrémités de conduite 1, 2 est limité si la paroi du perçage dans la rondelle hémisphérique 11 s'appuie con- tre le corps de la vis de fixation 9. La tête 12 de la vis de fixation 9 s'appuie par un anneau élastique et une rondelle plane contre la surface de la rondelle hémisphérique 11 tour- née vers cette tête 12; celle-ci se met dans une position angulaire par rapport au passage 10 de la bride 6 de façon à réaliser un appui étroit de la tête de vis 12, de la rondelle élastique, de la rondelle plane et de la surface plane de la rondelle hémisphé- rique 11. La surface plane et la surface sphérique 17) de l'anneau intermédiaire 3 comportent respectivement une rainure annulaire concentrique à l'axe médian et reçoit un joint d'étanchéité qui assure l'étanchéité entre le fond de la rainure et la surface de contact 4, 5 correspondante. La position des rainures annulaires est choisie de façon que dans le cas de l'erreur d'alignement le plus grand, on réalise néanmoins un appui entre la bague d'étanchéité correspondante et la surface de contact en regard. Pour des raisons de simplification, le moyen de vissage représenté de façon isolée à la figure 1 entre les deux extrémités de conduite 1, 2 n'a pas été repris dans les figures suivantes. La figure 2 montre un autre mode de réalisation du moyen de liaison de conduite selon l'invention: dans ce cas, l'extrémité de conduite 1 comporte une surface de contact plane 4 comme dans le mode de réalisation de la figure 1 alors que l'extré- mité de conduite 2 présente une surface de contact 5' convexe et la surface active correspondante de la bague intermédiaire 3 est réalisée de façon convexe complémentaire. Cette disposition permet de n'avoir qu'un très faible écartement entre les ouvertures des deux extrémités de conduite 1, 2, de sorte que les efforts de compression dirigés radialement sur la bague intermédiaire 3 sont relativement faibles. Si l'on choisit un diamètre inté- rieur suffisamment grand pour la bague intermédiaire 3, on obtient entre les deux extrémités de conduite 1, 2 une fente annulaire étroite, profonde pour recevoir un joint d'étanchéité 13. Le diamètre intérieur de la bague intermédiaire 3 et de cette manière aussi le diamètre du joint d'étanchéité 13 se déterminent en fonction de l'erreur d'angle d'alignement a, le plus grand, prévi- sible (voir figure 1) en veillant à ce que le joint d'étanchéité 13 reste toujours pincé entre les deux surfaces de contact 4 et 5'. Pour le reste, le mode de réalisation de la bague intermédiaire 3 selon la figu- re 2 permet de compenser des angles d'erreur d'aligne- ment beaucoup plus grands, car la distance entre la bride 6 et l'extrémité de conduite 1 opposée peut alors être relativement importante, si la bague intermédiaire 3 est relativement plate. La figure 3 montre un autre mode de réalisation analogue à celui de la figure 1 à la différence que la surface de contact sphérique concave est réalisée dans l'extrémité de conduite 1 et la sur- face radiale de la bride 6 de l'extrémité de conduite 2 est une surface plane. Dans le cas o l'extrémité de conduite 1 est constituée par le bloc du bottier d'une installation hydraulique d'un véhicule à moteur, on peut pendant la fabrication de ce bloc de bottier qui doit être faite de toutes les façons avec une grande précision et les moyens en machine correspondants, réaliser la surface concave sphérique dans l'extrémité de conduite 1 sans que cela n'entraîne des travaux complémentaires importants. L'extrémité de conduite 2 forme dans le cas mentionné une partie de coude qui est de préférence réalisée comme une simple pièce de fonte. Il suffit dans ce cas de meuler la surface frontale de l'extrémité de la bride 6 sans qu'il importe que l'axe de l'ouverture de la conduite soit aligné sur l'extrémité de la conduite 2,puisque l'erreur d'angle entre la position réelle de la surface plane mention- née et d'une surface radiale idéale ne compense par la bague intermédiaire 3. L'exemple de réalisation de la figure 3 constitue ainsi un mode de réalisation particulièrement simple. Si l'encombrement le permet, il est également avantageux dans le cas de l'exemple de réalisation de la figure 3 que le diamètre intérieur de la bague intermédiaire 3 soit plus grand que celui des ouvertures de conduite voisines pour éviter que lorsqu'on compense une erreur d'angle, une arête de la bague intermédiaire 3 ne pénètre dans le profil d'écoulement de l'orifice de conduite à l'extrémité de la conduite 1. La disposition des joints dans le mode de réalisation de la figure 3 correspond au mode de réalisation de la figure 1. Les figures 4 à 6 montrent dif- férentes dispositions de joints. Si la surface de contact de l'une des deux surfaces de contact 1, 2 est convexe comme cela est le cas pour la surface de contact 5' du mode de réalisation de la figure 2, la réalisation de l'ex- trémité correspondante de la conduite est certes coûteuse mais on obtient ce qui dans certains cas est avantageux, qu'un intervalle annulaire très étroit, dont il faut réaliser l'étanchéité, entre les deux ex- trémités de conduite 1, 2 cet intervalle annulaire ne peut alors être rendu étanche que par une bague d'étanchéité 13 très peu souple comme cela est repré- senté à la figure 2 ou par un insert d'étanchéité 14 en un matériau relativement ductile et souple comme cela est représenté à la figure 6. Le joint d'étanchéité 13 relati- vement rigide permet dans la mesure o il n'est pas collé sur l'une des surfaces de contact, le démontage et le remontage de la liaison de conduite sans changer le joint d'étanchéité 13 alors que l'insert d'étan- chéité 14 est probablement collé tellement fortement aux surfaces de contact qu'avant le remontage de la liaison des contacts, il faut nettoyer les surfaces de contact et mettre en,place un nouvel insert d'étan- chéité 14. Par ailleurs, l'insert d'étanchéité 14 est en mesure grâce à sa possibilité de fluage, de remplir de façon étanche un intervalle annulaire d'étanchéité même si celui-ci présente une très forte variation de largeur comme dans le cas de l'exemple de la figure 6, lorsque les deux extrémités de conduite 1, 2 sont for- tement décalées axialement (voir la longueur a à la figure 1). La figure 4 montre un joint d'étanchéité 13' correspondant au joint d'étanchéité 13 avec toutefois une réalisation de la bague intermé- diaire comme celle de la figure 1. Dans ce cas, il faut que le joint d'étanchéité 13' soit relativement épais dans sa direction axiale. La figure 5 montre une bague intermédiaire 3 analogue à celles des figures 1, 3 et 4 avec un insert d'étanchéité 14' susceptible de fluer, logé à l'intérieur de son ouverture, et qui est réalisé de façon analogue à l'insert d'étanchéité 14' du mode de réalisation de la figure 6.en ayant toutefois une plus grande épaisseur axiale. La figure constitue un mode de réalisation particulièrement avantageux du fait qu'en utilisant l'insert d'étanchéi- té 14, on réduit les turbulences dans le fluide hydrau- lique qui traverse l'insert, par comparaison au mode de réalisation de la figure 4. J 15 R E V E N DI C A T I O N S 1 ) Moyen de liaison de conduite étanche au fluide pour des extrémités de conduite, en regard, serrées l'une contre l'autre, et qui comportent en regard chaque fois une surface de contact entourant un orifice du canal correspondant et s'étendant trans- versalement à celui-ci, avec au moins un joint d'étan- chéité qui entoure les deux orifices de canal et est prévu entre les deux surfaces de contact, moyen caracté- risé en ce que la première surface de contact (4) est une surface plane, en ce que la seconde surface de con- tact (5, 5') est une surface périphérique en forme de zone sphérique entourant l'orifice du canal correspon- dant et en ce qu'entre les deux surfaces de contact (4, 5; 4, 5') on enserre une bague intermédiaire (3) qui présente comme surfaces actives une surface plane et une surface périphérique en forme de zone de sphère (7), de façon complémentaire aux surfaces de contact (4, 5; 4, 5'). * 2 ) Moyen de liaison de conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface périphérique en forme de zone de sphère est réalisée de façon convexe sur la seconde surface de contact (5'). 3 ) Moyen de liaison de conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface périphérique en forme de zone de sphère est réalisée de façon concave sur la seconde surface de contact 5'). 4 ) Moyen de liaison de conduite selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (13, 13') ou un insert d'étanchéité (14, 14') susceptible de fluer, est prévu entre la première surface de contact (4) et un segment de bride de la seconde surface de -78924 contact, se trouvant à l'intérieur de la surface péri- phérique en forme de zone de sphère (5, 5'). ) Moyen de liaison de conduite selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chacune des surfaces actives (7) de la bague intermédiaire (3) comporte au moins une rainure annulaire recevant un joint d'étanchéité. ) Moyen de liaison de conduite selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérise en ce que la bague intermédiaire (3) est entourée par un certain nombre de vis de fixation (9) qui sont vissées dans l'une des extrémités de conduite (1) et sensiblement parallèles à l'axe de celle-ci, en traversant la seconde extrémité de conduite (2) réalisée en forme de bride (6) et en s'appuyant sur la face arrière de cette bride de cette seconde extré- mité de conduite par des rondelles (11) dont une face est plane et l'autre facede forme sphérique. 7 ) Moyen de liaison de conduite selon la revendication 6, caractérisé en ce que la face sphérique de la rondelle (11) s'appuie dans un avant- trou conique de la bride (6).