Brevet FR2618514A1 — publié le 19890127

Procédé de fabrication d'un joint d'étanchéité plat La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'un joint d'étanchéité plat comprenant un sup- port sur lequel est appliqué d'abord au moins approximati- vement sur toute sa surface un revêtement qui présente la structure d'un filet, ou réseau à mailles. Des joints d'étanchéité plats de ce genre sont par exemple des joints d'étanchéité pour culasse sur le support desquels sont appliqués, en des endroits critiques, des nervures, bagues ou éléments individuels analogues en élas- tomère. Des nervures, rubans ou autres éléments individuels de ce genre, le plus souvent des nervures ou rubans étroits en forme de lignes ou bandes, ont également déjà été appli- qués par impression en sérigraphie. A cet égard un inconvé- nient consiste en ce que de tels éléments individuels en forme de lignes ou bandes appliqués sur la surface du sup- port ne permettent de répartir la déformabilité que locale- ment, de manière limitée à ces rubans et de façon graduée grossièrement, sur la surface de tels joints d'étanchéité. Des joints d'étanchéité de ce genre présentent une plus grande déformabilité localement dans la région limitée des éléments en élastomère appliqués dessus et une moindre déformabilité dans leur partie restante. En fonction du champ d'application particulier il faut à cet égard tenir compte du fait que même dans la partie restante du joint d'étanchéité, o il n'est pas prévu d'éléments limités en étendue, ou locaux, appliqués dessus, la déformabilité ne doit pas être inférieure à une valeur minimale déterminée. C'est pourquoi il doit être choisi un support compressible d'une épaisseur (hauteur) déterminée, de façon à obtenir une adaptation suffisante à la rugosité, à l'inégalité et à la déformation des surfaces à étanchéifier. Les matières constitutives du support de joints d'étanchéité subissent pendant leur durée de service un phénomène dit de tassement au cours duquel l'épaisseur (hauteur) du support diminue. Du fait de ces tassements la liaison étanchéifiante perd de manière incontr8ôlée de sa force d'appui, ce qui peut con- duire à l'inaction du joint d'étanchéité, c'est-à-dire à sa défaillance. En outre, en fonction des contraintes subies, les matières constitutives du support entre les surfaces formant joint risquent d'être évincées latéralement, en étant écrasées entre les surfaces à étanchéifier compri- mées, ce qui réduit encore le pouvoir étanchéifiant du joint d'étanchéité et peut conduire à la défaillance de celui-ci. Il est connu d'utiliser un support métallique, c'est-à-dire incompressible, par exemple de la tô1e, pour des joints d'étanchéité, auquel cas des éléments en matière élastomère sont appliqués sur la tôle servant de support. Dans ce cas on obtient certes une stabilité suffisante du support mais les éléments en élastomère appliqués, qui dans de tels joints d'étanchéité doivent subir toute la pression d'appui, risquent fort d'être endommagés, notamment en cas de contraintes dynamiques, et ne peuvent alors plus remplir entièrement leur fonction d'étanchéification. Dans la demande de brevet allemand publiée Né 3439602 est décrite une matière constitutive de joints d'étanchéité plats qui est destinée à être utilisée pour la fabrication de joints d'étanchéité pour culasses de moteurs à combustion interne et pour laquelle il est appliqué sur un support en matière compressible ou incompressible, en vue d'améliorer l'étanchéité superficielle, un réseau, ou filet, à mailles fines préfabriqué en matière élastomère, lequel est préfabriqué séparément du support. Le travail consistant à fabriquer, séparément du support, un tel revê- tement du genre filet en élastomère est laborieux et cou- teux. Une adaptation individuelle de la structure genre fi- let aux conditons d'étanchéité particulières à l'intérieur d'un même joint d'étanchéité est impossible pour de tels revêtements préfabriqués du genre filet, ou réseau à mail- les, en élastomère. Des conditions d'étanchéité particuliè- res de ce genre se présentent, lors de l'usinage des surfa- ces à étanchéifier, au point de vue rugosité, traits d'ou- til, défauts de précision d'usinage, tolérances, etc. La présente invention a pour but de créer un pro- cédé pour la fabrication d'un joint d'étanchéité plat qui même pour une très faible épaisseur présente une grande déformabilité -et dont la structure de réseau à mailles à l'intérieur de la surface étanchéifiante puisse aisément et à peu de frais être adaptée de manière variée, c'est-àdire en fonction des conditions d'étanchéité variables d'un en- droit à un autre. Ce but est atteint selon l'invention, pour un pro- cédé de fabrication d'un joint d'étanchéité plat comprenant un support sur lequel est appliqué d'abord au moins appro- ximativement sur toute sa surface un revêtement qui présen- te la structure d'un filet, ou réseau à mailles, par le fait que le revêtement est constitué par'une matière incom- pressible et est appliqué sur le support par impression en sérigraphie. Du.fait que le revêtement en forme de filet, ou réseau à mailles, est appliqué sur le support par impres- 261'8514 sion en sérigraphie la fabrication d'un tel joint d'étan- chéité se trouve non seulement simplifiée et rendue moins coûteuse; en effet, l'utilisation de la sérigraphie pour l'application du réseau à mailles sur toute la surface étanchéifiante du joint permet, suivant les besoins de fonctionnement localement différents à l'intérieur de l'en- semble de la surface étanchêifiante, de réaliser la forme géométrique et/ou les dimensions des mailles et nervures du réseau différemment. Dans le procédé de sérigraphie il ne pose aucun problème de rendre par exemple les nervures du réseau à mailles à l'intérieur du joint, c'est-à-dire de la surface étanchéifiante, variables dans leurs forme et di- mensionnement, c'est-à-dire différemment selon les condi- tions de fonctionnement. On peut ainsi obtenir des effets d'étanchéification optimaux, compte tenu de différences en ce qui concerne l'état des surfaces à étanchéifier, et à cet égard peuvent être prises en compte par exemple des différences de rugosité, des traits d'outils, inégalités, tolérances, etc. à l'intérieur de la surface à étanchéi- fier. Ceci est possible puisque dans la sérigraphie tant la forme géométrique des mailles du réseau (polygonale telle que hexagonale, circulaire, etc.) que les différentes di- mensions, à savoir la hauteur et la largeur des nervures et/ou la taille ou profondeur des mailles du réseau, peu- vent chaque fois être adaptées, de façon relativement ai- sée, aux conditions de fonctionnement particulières, limi- tées en étendue et donc locales à l'intérieur d'une seule et même surface d'étanchéité. Ainsi l'utilisation de la sérigraphie pour la fabrication du revêtement à mailles permet, de manière très simple, de faire varier notamment les largeurs et hauteurs des nervures du réseau à mailles à l'intérieur d'une même surface d'étanchéité, de sorte que des conditions bien définies, requises localement du joint, peuvent être remplies sans frais importants sur le plan de la conception technique ou de la fabrication. 2 618 5 14 Selon une caractéristique de l'invention l'épais- seur du revêtement n'est pas supérieure à 0,3 mm et est de préférence de l'ordre de 0,05 mm. Outre la variation des largeurs et hauteurs des nervures ainsi que des mailles, les structures de réseau peuvent être sans difficulté modifiées dans leur forme géométrique, par exemple en rendant en certains endroits de la même surface d'étanchéité les mailles plus grandes ou plus petites ou bien plus fortes ou plus faibles selon le fonctionnement requis. A la limite il peut également sans difficulté être appliqué, outre la structure à mailles, par sérigraphie sur celle-ci un renforcement par exemple en forme de ruban, limité en étendue et composé de la même matière, de façon que de tels renforcements locaux fassent saillie au-dessus de la surface de la structure à mailles. Des renforcements de ce genre peuvent avoir toute forme géométrique voulue et être par exemple circulaires, en forme de croissant ou du genre bourrelet et être appliqués conjointement avec le réseau à mailles, c'està-dire dans la même phase de travail que le réseau à mailles lors de l'impression en sérigraphie. De plus, ces renforcements locaux, bourrelets ou analogues peuvent être massifs, c'est-à-dire sans discontinuités et leurs dimensions en largeur, longueur et dépassement en hauteur par rapport à la surface du réseau à mailles peuvent également chaque fois être adaptées aux besoins techniques particuliers. Ces renforcements locaux, comme par exemple des bourrelets en forme de croissant ou demi-lune ou bourrelets de forme géométrique quelconque, deviennent ainsi de manière simple des parties intégrantes mais massives du réseau à mailles qui surmontent celui-ci. Du fait que le revêtement en forme de filet, ou réseau à mailles, se compose d'une matière incompressible, par exemple du métal, de la matière synthétique, du verre ou analogue, il en résulte au niveau de la structure à mailles elle-même, c'est-à-dire le long de la surface de la structure à mailles, sous l'effet de la compression une "pseudo"- compressibilité qui est essentiellement limitée à la surface de la structure à mailles, en particulier au niveau des nervures de celle-ci, et détermine une diminu- tion d'épaisseur des nervures sous la charge, sans que le joint d'étanchéité entier, notamment le support du joint s'élargisse, c'est-àdire se trouve agrandi. Dans le cas de cette "pseudo"-compressibilité seules les nervures de la structure à mailles se trouvent donc, sous la pression d'appui, comprimées et en conséquence élargies. Par conséquent, les différentes parties du réseau à mailles à l'intérieur d'un même joint d'étanchéité peu- vent être réalisées différemment en fonction des conditions d'étanchéité qui se présentent, permettant ainsi par le choix des dimensions de la structure à mailles et/ou du nombre des mailles du revêtement de "régler", c'est-à-dire définir à l'avance, une déformabilité déterminée de ce revêtement. Ainsi peut être obtenue grâce aux dimensions et à la forme choisies des mailles, même pour un support très mince, une étanchéité optimale du fait que des rugosités, traits d'outils, inégalités, etc. peuvent être compensés. Il est avantageux que la matière constitutive du revêtement même, par exemple un élastomère, ne soit pas compressible de sorte que des phénomènes dits de tassement, c'est-à-dire une diminution permanente de l'épaisseur, sont évités. Pour une telle matière incompressible constitutive du revêtement à mailles ce dernier ne devient déformable que du fait que les nervures sont déviées latéralement et voient ainsi leur hauteur diminuer. Le volume de la matière constitutive du revêtement reste alors cependant constant. Au total, cette "pseudo"-compressibilité du joint d'étanchéité est donc déterminée par l'aptitude des nervures de la structure à mailles à s'écarter latéralement et dépend des dimensions de ces nervures en hauteur et largeur ainsi que de la tail- le des mailles du réseau. En fonction du champ d'applica- tion il peut également être utilisé une matière compressi- ble pour le revêtement, de sorte que la déformabilité dé- pend en outre des propriétés de compressibilité d'une telle matière. D'autres caractéristiques de l'invention apparaî- tront à la lecture de la description qui va suivre. L'invention est expliquée plus en détail ci-des- sous à l'aide d'un exemple de réalisation illustré aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue de dessus d'un joint d'é- tanchéité plat selon l'invention; la figure 2 représente, à plus grande échelle, une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; et la figure 3 est une vue de dessus selon la flèche III de la figure. Le joint d'étanchéité selon les figures 1 à 3 est un joint plat qui est monté entre deux surfaces à étanchéi- fier et à serrer l'une contre l'autre d'un élément consti- tutif, par exemple entre la culasse et le carter d'un mo- teur. Le joint d'étanchéité convient en particulier pour moteurs, boîtes de vitesse, carters de boîtes de vitesse, collecteurs d'admission ou éléments constitutifs analogues pour la construction de moteurs, notamment également pour moteurs à catalyseur. Le joint d'étanchéité représenté comprend un sup- port 1 autant que possible de faible épaisseur sur lequel est appliqué d'un côté un revêtement 2 et de l'autre côté un revêtement 2' (voir la figure 2). Dans l'exemple de réa- lisation le support (voir la figure 1) est réalisé sous la forme d'un cadre et est découpé dans une tôle d'une épais- seur de quelques dizaines de millimètre. Le support présen- te en son milieu une ouverture 3. Un côté du cadre est con- titué par un élément à peu près semi-circulaire 4 qui & chacune de ses deux extrémités fait suite, par l'intermédi- aire de tronçons de transition 5, 5' en forme de cercle partiel et courbés en sens opposé l'un par rapport à l'au- tre, aux côtés avoisinants 6 et 7 du cadre. Au lieu d'être en tôle d'acier le support 1 peut également se composer de matière synthétique, de verre ou d'une autre matière incompressible ou encore d'une matière compressible pour supports, par exemple d'une plaque en matière souple, d'une plaque formée d'un mélange caoutchouc-amiante, d'une plaque en matière souple exempte d'amiante, ou être en papier. Au niveau des angles du support 1 sont prévus des trous de fixation 8 à 11 au moyen desquels le joint d'étan- chéité est fixé entre les surfaces à étanchéifier des élé- ments constitutifs (non représentés) du moteur. Comme indi- qué, le support 1 présente tant sur son côté avant que sur son côté arrière respectivement un revêtement 2; 2' en matière élastomère. Le revêtement est réalisé à la manière d'une structure à mailles ou en forme de grille; les mail- les peuvent avoir des formes géométriques quelconques et être par exemple polygonales, en particulier hexagonales, circulaires, ovales etc. Le revêtement 2; 2' en forme de structure à mailles est appliqué sur toute la surface du support ou tout au moins au niveau de toutes les zones d'étanchéité critiques. Les revêtements du genre structure à mailles 2; 2' sont avantageusement appliqués sur le support 1 par le procédé de sérigraphie. Dans l'exemple de réalisation la face avant et la face arrière du support 1 sont entièrement recouvertes respectivement du revêtement 2; 2' du genre structure à mailles par le procédé de séri- graphie. Naturellement, le revêtement 2 ou 2' peut égale- ment être prévu exclusivement sur un côté du support 1 ou seulement dans certaines régions de la surface du support. L'application du revêtement du genre structure à mailles par le procédé de sérigraphie permet avec des moyens techniques relativement simples de réaliser le revêtement du genre structure à mailles du support 1 de manière variée, de telle sorte qu'à l'intérieur du même revêtement 2; 2' la structure à mailles soit réalisée différemment en fonction des exigences techniques. Les figures 2 et 3 montrent des revêtements 2; 2' présentant des mailles 12 et des nervures 13 limitant ces dernières. La déformabilité de régions individuelles à l'intérieur du joint d'étanchéité plat peut, par un choix approprié de la forme et des dimensions des mailles et un rapport approprié des aires des nervures 13 aux aires des mailles 12, être judicieusement adaptée aux exigences fonc- tionnelles existant à l'intérieur du joint d'étanchéité. Un tel revêtement du genre structure à mailles 2; 2' assure un haut degré de déformabilité et de rappel élastique sur le support 1. Un joint d'étanchéité plat de ce genre peut également être utilisé là o ne pouvaient jusqu'à présent être employés que des joints d'étanchéité hydrauliques. Dans l'exemple de réalisation les nervures hexagonales 13 délimitent chaque fois une maille hexagonale équilatérale 12. La structure à mailles des revêtements 2; 2' produit un effet de labyrinthe qui admet même de légères défectuo- sités dans la structure à mailles sans pour autant donner lieu à des fuites. Au cas o l'une des nervures 13 vien- drait à manquer d'étanchéité par suite d'une fissuration les nervures avoisinantes empêcheraient le passage du fluide dont il s'agit d'éviter les fuites. Dans l'exemple de réalisation représenté la défor- mabilité des revêtements 2, 2' peut être réduite à l'inté- 1 0 rieur de l'ensemble du revêtement en rendant la somme des aires des mailles hexagonales 12 inférieure à la somme de l'aire du support 1 recouverte au total par les nervures 13 limitant les mailles. Inversement, la déformabilité peut être accrue de manière simple, et ce notamment en partie à l'intérieur du joint d'étanchéité, en rendant les nervures 13 limitant les mailles relativement étroites. Les revête- ments 2, 2' se composent, comme déjà indiqué, d'une matière élastomère, des élastomères traditionnels tels que ceux des types silicone ou polyuréthane pouvant être utilisés. Cette matière est conçue par le fabricant de façon à être appro- priée & l'impression en sérigraphie. L'épaisseur, détermi- née par la hauteur des nervures 13, du revêtement 2; 2' peut être comprise entre un certain nombre de micromètres seulement et par exemple 0,3 mm. Pour un joint d'étanchéi- té selon l'exemple de réalisation est prévue une hauteur de nervure de 0,06 mm. Dans des zones d'étanchéité particulièrement cri- tiques, comme par exemple l'élément de cadre 4 réalisé en forme d'arc, peut être prévu un renforcement étanchéifiant additionnel 14 qui peut être réalisé par sérigraphie en forme de chenille et dans lequel est noyé l'un et/ou l'au- tre revêtement 2; 2'. Le renforcement 14 se compose lui aussi d'une matière élastomère, par exemple à base de sili- cone. Dans une forme de réalisation préférée les revête- ments 2, 2' et le renforcement 14 sont en une même matière et peuvent donc être appliqués en une seule opération. Dans l'exemple de réalisation le renforcement 14 s'étend en forme d'arc sensiblement sur la majeure partie de la longueur de l'élément de cadre 4 et est disposé symé- triquement par rapport à l'axe médian du joint d'étanchéi- té. A cet égard le renforcement 14 s'étend d'une quantité prédéterminée vers le haut au-delà du revêtement 2 et ne présente pas de discontinuités. Il s'étend sur un certain nombre de mailles 12 du réseau à l'intérieur de cet élément 4 et recouvre les mailles 12 également dans la direction transversale. L'épaisseur (hauteur) et la largeur du ren- forcement 14 peuvent chacune être variées selon les exigen- ces d'étanchéité physiques. Plus le renforcement 14 est haut, c'est-à-dire épais, et plus sa largeur peut être im- portante. La force d'appui étanchéifiante du renforcement 14 peut donc aisément être réglée en variant sa hauteur. De tels renforcements 14 sont à prévoir en tous endroits o une déformabilité accrue est nécessaire, c'est-à-dire en particulier au niveau de zones d'étanchéité critiques. Par conséquent, le joint d'étanchéité plat peut être individu- ellement adapté de façon optimale à chaque utilisation ou application particulière, en faisant varier la forme de réalisation des mailles et la forme et la grosseur du renforcement 14. Malgré cette adaptation individuelle le procédé de sérigraphie permet d'appliquer des renforcements 14 en une seule fois, c'est-à-dire au cours d'une seule opération d'impression, conjointement avec le revêtement 2; 2' sur le support 1. Du fait que leserevêtements 2, 2' sont réalisés sous forme de filet, ou réseau à mailles, il peut être obtenu, grâce à leur structure en nid d'abeilles, un effet d'étanchéification analogue à celui d'un joint torique, un degré voulu de déformabilité pouvant être réglé du fait que les nervures 13 délimitant les mailles peuvent chaque fois, sous l'effet de la pression d'appui, dévier latéralement dans les mailles 12, permettant ainsi d'obtenir une adapta- tion extrêmement appropriée et efficace aux conditions d'é- tanchéité existant chaque fois à l'intérieur d'un joint d'étanchéité. Ceci est possible puisque les revêtements 2, 2' sont appliqués sur le support par impression en sérigra- phie et que de ce fait les dimensions des mailles et nervu- res peuvent être variées sur la surface du support 1. Par exemple, dans une région du joint d'étanchéité o les for- ces d'appui s'exercent davantage les mailles du réseau peu- vent être plus grandes que dans la partie restante du joint d'étanchéité. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'un joint d'étanchéi- té plat comportant un support (1), sur lequel est appliqué d'abord au moins approximativement sur toute sa surface un revêtement (2 et/ou 2'), lequel présente la structure d'un filet ou réseau à mailles (12; 13), caractérisé en ce que le revêtement (2; 2') est en une matière incompressible et est appliqué sur le support (1) par impression en sérigra- phie. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en des endroits individuels du revêtement (2; 2') à réseau à mailles (12, 13) est appliqué au moins un ren- forcement (14) limité en étendue, ou local, qui se compose de la même matière que celle du revêtement (2; 2') à réseau à mailles et en ce que le renforcement local (14) fait saillie au-dessus de la surface du réseau à mailles. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que les renforcements locaux (14) sont eux aussi appliqués par impression en sérigraphie. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les revêtements (2, 24) et les renforcements sont appliqués en une seule opération par impression sur le sup- port (1). - Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le support (1) se compose d'une matière incompressible, comme par exemple du métal, de la matière synthétique, du verre ou analogue. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que le support (1) est en une matière compressible, en étant formé par exemple par une plaque de matière souple, par du papier ou par un mélange caoutchouc-amiante. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le renforcement (14) est réalisé sous une forme massive, sans discontinui- tés, et en ce que ses largeur et longueur excèdent les di- mensions des mailles du réseau. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le réseau à mail- les (12, 13), observé sur toute la face d'étanchéité, est réalisé de manière variée, notamment en ce qui concerne le dimensionnement des nervures (13) et des mailles (12) du réseau, en fonction des conditions d'étanchéité respecti- ves, en particulier au point de vue rugosité, traits d'ou- til, défauts de précision d'usinage, tolérances, etc. des surfaces à étanchéifier. 9 - Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur du revêtement (2; 2') n'est pas supérieure à 0,3 mm et est de préférence de l'ordre de 0,05 mm.