Brevet FR2624578A1 — publié le 19890616

L'invention concerne de manière générale des joints d'étanchéité à fluides, et plus particulièrement un type spécialisé de joints d'étanchéité aux fluides conçu pour assurer des fonctions multiples lors de l'utilisation, et ceci à faible coût, avec un degré élevé de fiabilité. Au cours des dernières années, l'industrie automobile a présenté une tendance marquée à la construc- tion de moteurs et de pièces de transmission de moins en moins volumineux et de plus en plus complexes. A l'impor- tance toujours croissante donnée à une plus grande économie de fonctionnement, l'industrie automobile a réagi en rendant la plupart des véhicules plus petits, plus légers et plus compacts. Ceci, par suite, a fait apparaître la nécessité de moteurs plus petits, mais "travaillant plus durement", et les exigences simultanées de maintenir à un minimum absolu les émissions des automobiles ont en outre poussé à la construction de moteurs devant faire face à des températures de fonctionnement très élevées. En même temps que les tendances précédentes ont été mises en évidence, il est apparu une tendance sup- plémentaire, résultant en particulier du coût élevé de la main-d'oeuvre, à ramener à un minimum absolu les opérations planifiées d'entretien du moteur et du châssis. Par consé- quent, il n'est pas inhabituel de recommander pour des automobiles actuelles des intervalles de vidange allant de 6500 à peut-être 12 000 km. Dans certains cas, l'industrie spécifie des huiles synthétiques ou des huiles contenant des ensembles d'additifs spéciaux permettant d'allonger les intervalles entre les vidanges tout en assurant les nombreuses fonctions demandées aux lubrifiants obligés de travailler dans des conditions rigoureuses. Par suite de la planification espacée des vidanges, en fait, il est devenu important de s'assurer que l'huile du carter d'une automobile est maintenue à un niveau approprié entre les vidanges. Etant donné que les intervalles prolongés entre les vidanges peuvent, en fait, occasionner une attitude de négligence ou au moins de vérification moins fréquente de la part du possesseur de l'automobile, l'importance qu'il y a à s'assurer que le niveau de l'huile ne descend pas au-dessous de limites critiques est encore plus grande, étant bien entendu que des détériorations graves et coûteuses du moteur peuvent résulter d'un défaut de lubrification occasionné par des niveaux bas de l'huile dans le carter. Une approche récemment suivie par certains concepteurs d'automobiles a donc été de mettre en place non seulement des dispositifs d'émission de pression d'huile du type classique, mais aussi des dispositifs d'émission d'indicateurs de niveaux d'huile dans les cuvettes-carters d'huile de moteur pour assurer que les possesseurs, même négligeants, ne soient pas victimes de graves détériora- tions de moteurs occasionnées par des niveaux d'huile bas lors de l'utilisation de leur véhicule. Conformément à l'invention, un joint d'étan- chéité à l'huile nouveau, destiné à un dispositif émetteur pour indicateur de niveau d'huile, est proposé, lequel joint assure un certain nombre de fonctions. Par rapport aussi à l'art antérieur, il convient de noter que, à la différence d'un simple bouchon de vidange de cuvette- carter d'huile, les mêmes dispositifs émetteurs pour indicateurs de niveaux d'huile sont, en fait, une combinaison d'un bouchon mécanique et d'un instrument électrique et, par conséquent, il n'est pas toujours avantageux d'essayer de s'opposer de façon sûre aux fuites d'huile simplement en appliquant un couple extrêmement fort pour fermer de façon étanche le dispositif. Cependant, dans certains cas, le couple de montage peut être très élevé. Par conséquent, il est apparu la nécessité d'utiliser un dispositif d'étan- chéité qui réalise plusieurs objets lors de l'utilisation, parmi lesquels la fiabilité et un comportement sans fuite, que le montage soit réalisé dans une tôle ou dans une pièce moulée en aluminium telle qu'une cuvette-carter d'huile. De plus, il est apparu nécessaire de disposer d'un joint d'étanchéité pouvant être placé comme souhaité au-dessus du dispositif d'émission pour indicateur de niveau d'huile ou d'un autre instrument avant le montage afin d'éliminer la nécessité d'un alignement préalable et de réduire le risque de mise en place du joint d'étanchéité dans une position incorrecte avant le montage et le serrage. Un autre besoin porte sur un joint d'étanchéité permettant des variations de dimensions et de valeur de couple dans une installation donnée tout en assurant l'étanchéité au fluide nécessaire; il est tout à fait clair qu'il est également nécessaire d'atteindre les. objectifs ci-dessus à un prix raisonnable. En pratique, l'invention propose un joint d'étanchéité a l'huile conçu pour être disposé entre des parties de pièces complémentaires présentant des surfaces extrêmes opposées en vis-à-vis et dans lequel le dispositif d'étanchéité comprend un bâti auquel est lié un corps élastomérique ayant des parties intérieure, extérieure et intermédiaire conçues chacune pour assurer une étanchéité spécialisée et/ou une fonction de mise en place et de positionnement lors de l'utilisation du joint d'étanchéité. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés a titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une élévation, avec coupe partielle, d'une partie du devant du moteur, montrant le joint d'étanchéité nouveau selon l'invention dans une position d'utilisation entre une partie de la cuvette- carter d'huile du moteur- d'une automobile et une partie d'un dispositif d'émission pour indicateur de niveau d'huile; la figure 1A est une coupe longitudinale partielle à échelle agrandie et éclatée, montrant les éléments de la figure 1 immédiatement avant l'assemblage final; la figure 2 est une vue en perspectiye totalement éclatée du dispositif d'émission, du joint d'étanchéité et d'une partie de la cuvette-carter d'huile, montrant ces éléments avant l'assemblage final; la figure 3 est une vue du joint d'étanchéité des figures 1 et 2 suivant la ligne 3-3 de la figure 2, montrant la face extrême tournée vers l'extérieur de l'élément d'étanchéité; la figure 4 est une vue du joint d'étanchéité des figures 1 à 3, suivant la ligne 4-4 de la figure 2, montrant la face extrême intérieure du joint d'étanchéité; et la figure 5 est une coupe verticale partielle à échelle encore agrandie du joint d'étanchéité selon l'invention, montrant le bâti et le corps d'étanchéité élastomérique à fonctions multiples de ce joint. Bien qu'il soit évident que le joint d'étan- chéité de l'invention puisse être utilisé dans de nom- breuses applications, on en donnera ici une description détaillée dans laquelle le joint est placé entre une partie d'un dispositif d'émission pour indicateur de niveau d'huile et une partie d'une cuvette-carter d'huile associée d'un moteur d'automobile. En référence à présent plus en détail aux dessins, les figures 1, 1A et 2 montrent un dispositif nouveau d'étanchéité selon l'invention, désigné globalement en 10, destiné à être disposé entre une partie d'un dispositif d'émission pour indicateur de niveau d'huile, indiqué globalement en 12, et une partie profilée, indiquée globalement en 14, d'un ensemble cuvette-carter d'huile, désigné globalement en i6, de moteur d'automobile. Comme représenté en détail sur la figure 1, l'ensemble cuvette- carter d'huile 16 comprend plusieurs parois latérales 18 et un fond 20, ces parois formant ensemble un carter désigné globalement en 22 et représenté comme ayant une partie intérieure 24 destinée à recevoir une réserve d'huile pour moteur d'automobile. La figure 1 montre également qu'un bouchon amovible 26 de vidange est prévu dans une partie inférieure de l'une des parois latérales 18 de la cuvette-carter d'huile et est conçu pour être monté de façon étanche dans cette paroi, de manière classique, habituellement par serrage des surfaces d'étanchéité 28, 30 de brides métalliques opposées dans une disposition étanche aux fluides sous l'application d'un couple relativement élevé. En référence a présent en particulier à la figure lA et à la partie profilée 14 de l'une des parois latérales 18 de la cuvette-carter d'huile, cette partie 14, comme représenté, présente une zone évidée désignée globalement en 32 et formée dans la cuvette, à proximité immédiate d'une zone de réception désignée globalement en 34, destinée au dispositif 12 d'émission pour l'indicateur de niveau d'huile. La zone évidée 32 comprend une surface frontale extreme 36 d'étanchéité, surélevée ou tournée axialement vers l'extérieur, une surface conique décalée 38 et une surface frontale extrême d'étanchéité, en retrait, située radialement vers l'intérieur, agencée concentrique- ment par rapport à la surface 36 et comprenant une surface axialement intérieure à laquelle un écrou captif 42 est fixé, par exemple par soudage. L'écrou 42 présente un trou taraudé 44 destiné au passage de la tige 46 du dispositif d'émission 12. Une zone fraisée annulaire, désignée globalement en 48, s'étend entre les surfaces frontales extrêmes extérieure et intérieure 36, 40 d'étanchéité, décalées axialement. En référence en particulier a la figure 2, on voit que, en plus de la tige intérieure 46, le dispositif 12 d'émission comprend une partie intermédiaire filetée 50, un rebord 52 s'étendant radialement ayant une surface frontale extrême intérieure 54 (figure 1A) qui, lors de l'utilisation, est disposée en opposition aux surfaces frontales extrêmes 36, 40 de la cuvette-carter d'huile. Le dispositif 12 d'émission pour indicateur comprend une partie de tête 56 réalisée sous la forme d'une tête hexagonale classique, et la tête 56 peut en outre pré- senter, elle-même, une gorge annulaire 58 destinée à recevoir un anneau élastique devant retenir un accessoire électrique (non représenté) utilisé avec le dispositif d'émission 12. En référence à présent plus en détail à l'élément d'étanchéité 10, les figures 3 à 5 montrent que le joint d'étanchéité comprend un bâti, désigné globalement en 60, comportant un rebord axial 62 de centrage et une partie radiale 64 de liaison dont le bord intérieur 66 présente des surfaces frontales extrêmes opposées qui sont liées a deux rangées de nervures multiples d'étanchéité, axialement intérieure et extérieure, sensiblement identi- ques, désignées globalement en 68 et 70, respectivement. Comme représenté sur la figure 3, la rangée axialement extérieure 70 comprend plusieurs nervures individuelles 72, 74 et 76 qui sont concentriques, continues et espacées radialement. La rangée intérieure 68 comprend aussi plusieurs nervures individuelles 78, 80 et 82 qui sont sensiblement identiques à leurs parties correspondantes 72 à 76 de la surface frontale extrême extérieure de la marge 66. Le joint 10 d'étanchéité comprend aussi un corps élastomérique désigné globalement en 83, qui est subdivisé en un voile radialement intérieur 84 ayant une surface intérieure 86, globalement cylindrique, s'étendant axialement, interrompue par des moyens espacés circonféren- tiellement, se présentant sous la forme de pattes 88 destinées à s'enclencher avec la partie filetée 50 du dispositif d'émission pour indicateur de niveau d'huile pendant l'assemblage. La partie intermédiaire du corps élastomérique 83 du joint comprend des moyens sous la forme d'une collerette déformable 90 s'étendant axialement au- delà des nervures d'étanchéité 78, 80 et 82 et une surface d'épaulement annulaire 92 s'étendant radialement vers l'intérieur de la partie restante de la collerette 90. La collerette 90 du joint et sa partie épaulée 92 sont conçues, lors de l'utilisation, pour pénétrer dans l'évidement fraisé 48 entre les surfaces frontales extrêmes, décalées axialement, 36 et 40 constituant des parties de la cuvette-carter d'huile et de la face extrême intérieure 54 du rebord 52 du dispositif d'émission lorsque ce dispositif 12 d'émission et le joint 10 d'étanchéité sont assemblés par rapport à la cuvette-carter d'huile 16 comme montré sur la figure 1. En référence à présent à l'assemblage des pièces, y compris le dispositif d'étanchéité de l'inven- tion, la figure 2 montre que, avant l'assemblage initial, le dispositif 12 d'émission, le dispositif 10 d'étanchéité et le trou taraudé 44 de l'écrou 42 peuvent être alignés coaxialement. Lors de l'utilisation, le joint 10 d'étan- chéité est placé sur la tige, les pattes 88 étant engagées avec la partie de surface filetée 50 de la tige 46 du dispositif d'émission. Cette prise permet aux pièces-10, 12 d'être traitées sous la forme d'un sous-ensemble avant la pose réelle. A cet égard, il convient de noter que la figure 2 n'est donnée qu'à titre illustratif et qu'en pratique, le joint d'étanchéité pourrait être assemblé à l'avance sur la tige filetée 50 en un autre emplacement. Lorsque le moment du montage en position dans le carter de l'ensemble formé du joint d'étanchéité et du dispositif d'.émission est venu, les deux sont mis en place comme cela est illustré quelque peu schématiquement sur la figure 1A, c'est-à-dire avec la tige 46 placée dans le trou taraudé 44 et avec le joint d'étanchéité et le dispositif d'émission 10, 12 ensuite avancés jusqu'à une position dans laquelle ils sont mutuellement en prise avec les filets 44 et 50. On commence ensuite une action de serrage et le joint d'étanchéité prend finalement la position montrée sur la figure 1, c'est-à-dire dans laquelle les filets sont totalement pris et la collerette 90 d'étanchéité et sa partie de surface épaulée annulaire intérieure 92 déformées en contact étanche étroit avec les surfaces d'étanchéité 36, 40 décalées axialement et concentriques. De cette manière, le joint d'étanchéité peut faire face à toute variation de tolérance pouvant être présente dans les surfaces décalées qui sont formées lors d'une autre opération. Lorsque les dispositifs sont assemblés, la surface intérieure 63 du rebord axial 62 du bâti n'est espacée radialement du bord radialement extérieur 55 du flasque 52 du dispositif émetteur que par un jeu de travail. Ceci empêche le couple de montage de décentrer le joint d'étanchéité lorsque les diverses nervures portent contre les surfaces du rebord et de la cuvette- carter 54, 36, 38 et 40. Bien que les raisons expliquant le comportement satisfaisant du dispositif d'étanchéité de l'invention he soit pas connu de façon certaine et bien que l'invention n'entend pas être limitée à une théorie quelconque particulière de fonctionnement, il semble que la présence des nervures et de l'ensemble à collerette déformable confère l'aptitude à la déformation et absorbe toutes irrégularités pouvant être présentes dans les pièces sans nuire aux caractéristiques globales de raidissement et d'absorption des vibrations nécessaires à la réalisation d'un joint approprié étanche aux fluides. Comme indiqué, le dispositif 12 d'émission peut être soumis à un couple de montage de degré élevé et il est donc souhaitable que le dispositif d'étanchéité soit bloqué fixement en position, soit exempt de fuites sans cependant appliquer de con- traintes excessives au dispositif d'émission. Il apparaît également de façon évidente que le montage est soumis à des cycles thermiques; la présente conception peut faire face à des cycles répétés de dilatation et de retrait en cours d'utilisation. Dans la forme préférée de réalisation de l'invention, le bâti 60 est réalisé en acier et son bord intérieur 66 peut être frappé ou estampé afin d'avoir une épaisseur réduite. Ce bâti est de préférence réalisé en acier doux mais, dans certains.cas, il peut être réalisé en d'autres matières. Le corps élastomérique du joint d'étanchéité est de préférence réalisé en un caoutchouc synthétique modifié, tel qu'un nitrile ou un élastomère synthétique analogue, mais il peut être réalisé en des élastomères résistant aux températures élevées tels que des fluoro- élastomères d.'un type connu du spécialiste de la fabrication des joints d'étanchéité à l'huile. La forme illustrée de réalisation de l'invention utilise trois jeux concentriques de nervures, mais ce nombre peut varier de un à trois ou plus, de même que les tailles et dimensions exactes des configurations de caoutchouc. Il est cependant souhaitable de réaliser les configurations en nervures séparées, des bords intérieurs munis des moyens destinés à retenir le joint d'étanchéité pendant l'assemblage et, de plus, d'utiliser une collerette ou autre configuration de largeur axiale accrue pour obtenir la possibilité d'une déformation maîtrisée pendant le montage. Les pattes 88 réalisées d'une seule pièce sont représentées comme étant la forme préférée de réalisation d'éléments de prise de la tige, mais il est bien entendu que diverses autres configurations peuvent être utilisées en variante. L'expression "dispositif d'émission" a été utilisée ici a titre illustratif; cependant, tout dispositif de détection d'un état, qu'il s'agisse techni- quement d'un dispositif d'émission ou non, peut être monté avec le joint. Par conséquent, un tel dispositif peut être englobé par l'expression plus générale "dispositif de détection". Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au joint décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. 1l REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité à l'huile destiné à être disposé entre des parties de pièces complémentaires (12, 14) présentant des surfaces frontales extrêmes opposées (54, 36, 40) d'étanchéité et des moyens destinés-à. solliciter lesdites pièces complémentaires l'une contre l'autre, dans une disposition étanche aux fluides, une première des pièces complémentaires comportant également une tige (46) conçue pour passer axialement à travers un dispositif d'étanchéité associé (10), ledit dispositif d'étanchéité à l'huile étant caractérisé en ce qu'il comporte un bâti (60) comprenant un rebord (62) de centrage, s'étendant axialement, et une aile (64) de liaison, s'étendant radialement, présentant des surfaces frontales extrêmes opposées et un bord intérieur (66), et un corps élastomérique (83) d'étanchéité lié au bâti et comprenant des parties de corps d'étanchéité radialement intérieure, extérieure et intermédiaire, ladite partie radialement extérieure du corps élastomérique d'étanchéité comprenant au moins une nervure sensiblement continue (72, 74 ou 76) d'étanchéité s'étendant sur une première des surfaces frontales extrêmes du bâti et au moins une nervure sensiblement continue (78, 80 ou 82) s'étendant sur l'autre desdites surfaces frontales extrêmes du bâti, ladite partie radialement intérieure du corps élastomérique d'étanchéité comprenant un voile (84) s'étendant radialement et aboutissant à une surface radialement intérieure (86) s'étendant axialement et définissant une ouverture dans laquelle ladite tige de ladite première pièce complémen- taire peut passer, le voile comprenant aussi des. moyens (88) qui en font partie et qui sont destinés à réaliser une prise avec la tige de la première pièce complémentaire afin de supporter le joint d'étanchéité par rapport à cette première pièce, ladite partie intermédiaire du corps d'étanchéité comprenant un élément (90) conçu pour se déformer en emboîtement étroit et étanche au fluide dans un évidement (48) défini en partie par le dispositif d'étan- chéité et en partie par lesdites surfaces frontales extrêmes opposées d'étanchéité constituant lesdites parties de pièces complémentaires. 2. Dispositif d'étanchéité à l'huile selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite nervure d'étanchéité s'étendant sur une première surface frontale extrême et ladite nervure d'étanchéité s'étendant sur ladite autre surface frontale extrême comprennent en fait plusieurs nervures s'étendant chacune sur lesdites surfaces frontales extrêmes du bâti. 3. Dispositif d'étanchéité à l'huile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte trois nervures d'étanchéité (72, 74, 76; 78, 80, 82) s'étendant sur chacune desdites surfaces frontales extrêmes du bâti. 4. Dispositif d'étanchéité à l'huile selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément conçu pour se déformer en un emboîtement étroit et étanche au fluide comprend une collerette globalement cylindrique (90) présentant une surface épaulée annulaire (92) d'étendue axiale réduite, s'étendant radialement vers l'intérieur de cet élément. 5. Dispositif d'étanchéité à l'huile selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant une partie du voile et destinés à réaliser une prise sur la tige de la première pièce complémentaire comprennent plusieurs pattes (88) s'étendant radialement vers l'inté- rieur, formées sur ladite surface (86), s'étendant axialement, du voile qui définit ladite ouverture de réception de la tige. 6. Ensemble comprenant un dispositif (12) de détection d'état conçu pour être utilisé avec un instrument placé à distance, le dispositif de détection comportant une tige (46) conçue pour pénétrer dans une partie de la cuvette-carter d'huile (16) d'un véhicule, des moyens (42) associés à la cuvette-carter d'huile du véhicule et destinés à recevoir par vissage et a positionner la tige du dispositif de détection, ce dernier comprenant aussi un flasque (52) s'étendant radialement et présentant une surface frontale extrême (54) d'étanchéité tournée axialement vers l'intérieur et un bord radialement extérieur (55), la cuvette-carter d'huile associée ayant une partie de réception d'un dispositif de détection qui comprend des surfaces frontales extrêmes (36, 40), tournées vers l'extérieur, disposées coaxialement et situées radialement à l'intérieur et à l'extérieur, décalées axialement l'une de l'autre, et un dispositif composé (10) d'étanchéité à l'huile disposé au moins en partie entre la surface frontale extrême d'étanchéité du dispositif de détection et ladite partie de la cuvette-carter d'huile, l'ensemble étant caractérisé en ce que le dispositif composé d'étanchéité à l'huile comprend un bâti (60) -ayant un rebord (62) de centrage s'étendant axialement, légère- ment espacé radialement du bord radialement extérieur du flasque du dispositif de détection et entourant ce bord radialement extérieur, et une aile (64) de liaison s'étendant radialement et présentant des surfaces frontales extrêmes opposées et un bord intérieur (66), le dispositif d'étanchéité comprenant aussi un corps élastomérique (83) d'étanchéité lié au bâti et comportant des parties de corps radialement intérieure, extérieure et intermédiaire, la partie radialement extérieure du -corps élastomérique d'étanchéité comportant au moins une nervure sensiblement continue (72, 74 ou 76) d'étanchéité s'étendant sur une première desdites surfaces frontales extrêmes du bâti et au moins une nervure sensiblement continue (78, 80 ou 82) d'étanchéité s'étendant sur ladite autre desdites surfaces frontales extrêmes du bâti, la partie radialement inté- rieure du corps élastomérique d'étanchéité comprenant un voile (84) s'étendant radialement et aboutissant à une surface radialement intérieure (86), s'étendant axialement, qui définit une ouverture dans laquelle passe la tige du dispositif de détection, ledit voile comprenant aussi des moyens (88) qui en font partie et qui sont destinés à établir une prise avec la tige du dispositif de détection afin de supporter le dispositif d'étanchéité par rapport au dispositif de détection avant la mise en place de ce dispositif de détection dans la cuvette-carter d'huile, ladite partie intermédiaire du corps d'étanchéité com- prenant un élément (90) conçu pour être déformé en emboîtement étroit et étanche dans un évidement (48) défini entre ladite surface frontale extrême du flasque du dispositif de détection et ladite surface frontale extrême radialement intérieure de la partie de la cuvette-carter d'huile destinée à recevoir le dispositif de détection. 7. Ensemble selon la revendication 6, carac- térisé en ce que ladite nervure comprend en fait plusieurs nervures s'étendant sur chacune des surfaces frontales extrêmes du bâti. 8. Ensemble selon la revendication 6, carac- térisé en ce qu'il comporte trois nervures (72, 74, 76; 78, 80, 82) situées sur chacune des surfaces frontales extrêmes du bâti. 9. Ensemble selon la revendication 6, carac- térisé en ce que ledit élément destiné à être déformé en emboîtement étroit et étanche comprend une collerette globalement cylindrique (90) présentant une surface épaulée annulaire (92) d'étendue axiale réduite et s'étendant radialement vers l'intérieur de cet élément. 10. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens destinés à être en prise avec la tige du dispositif de détection comprennent plusieurs pattes (88) s'étendant radialement vers l'inté- rieur, réalisées d'une seule pièce sur ladite surface (86); radialement intérieure et s'étendant axialement, de l'ouverture de réception de la tige.