Brevet FR2634533A1 — publié le 19900126

Bague d'étanchéité La présente invention a pour objet une bague d'étanchéité, en particulier pour raccords pneumatiques, comportant des parties d'étanchéité disposées sur ses deux côtés axiaux. On utilise des bagues d'étanchéité, surtout en pneumatique, pour assurer l'étanchéité des raccords entre des composants pneumatiques, par exemple pour garantir une étanchéité à la pression entre le cylindre d'un vérin et un raccord vissé dans le cylindre, et permettant de raccorder un conduit sous pression. La bague d'étanchéité est insérée, dans chaque l0 cas, entre les deux composants à rendre étanches l'un par rapport à l'autre. Ceux-ci sont ensuite déplacés l'un vers l'autre, par exemple dans le cas d'un serrage de vis. La bague d'étanchéité vient ainsi s'appliquer, avec ses deux parties d'étanchéité disposées sur les côtés axiaux opposés, contre les deux composants et est ainsi compressée simultanément et axialement par ceux-ci. Les bagues d'étanchéité de ce type sont fréquemment des joints toriques ou des bagues d'étanchéité plates à section transversale rectangulaire. Elles ont toutefois pour inconvénient qu'avec le temps, des défauts d'étanchéité peuvent survenir à la suite d'une fatigue du matériau de la bague d'étanchéité, et de la réduction qui en résulte de la force de pression exercée par les composants à rendre étanches sur la bague d'étanchéité. Il faut donc vérifier régulièrement l'étanchéité des raccords, et les rajuster ou les resserrer en cas de fuites. Ce travail prend beaucoup de temps, et dans l'éventualité o l'on néglige un point de fuite, il peut en résulter des dommages considérables. D'autres problèmes se présentent encore lorsque par inadvertance, on comprime trop fortement les composants à rendre étanches l'un par rapport à l'autre, ce qui fait que les bagues d'étanchéité sont écrasées et qu'elles deviennent rapidement cassantes. L'invention a donc pour but de réaliser une bague d'étanchéité du type précité qui garantisse une étanchéité fiable de la liaison entre les composants à rendre étanches, y compris après une longue durée d'utili- sation, et qui soit de fabrication simple. Ce but est atteint par le fait qu'elle présente, à l'extérieur comme à l'intérieur, une forme tronconique avec des directions de rétrécissement axiales dirigées dans le même sens. En serrant les composants à relier de manière étanche, on réalise ainsi une déformation axiale de la bague d'étanchéité intercalée, au cours de laquelle sa partie rétrécie est pratique- ment retournée, de sorte que l'angle du cône augmente en même temps que la déformation. La bague d'étanchéité a donc, dans ce cas, tendance, en partant de sa forme de tronc de cône, à prendre la forme d'un disque annulaire plan. A tout moment toutefois, les contraintes internes de la matière de la bague d'étanchéité s'opposent à cette déformation, de sorte que même entre les deux positions extrêmes citées, on garantit une ap-. plication annulaire de la bague d'étanchéité contre les deux composants à rendre étanches l'un par rapport à l'autre. Il n'est donc même pas neces- saire de visser très fermement les deux composants, puisque la bague d'étan- chéité garantit l'étanchéité, même sans écrasement de l'épaisseur de sa paroi. En conséquence, on peut aussi réduire les cas d'endommagement qui jusqu'à présent, étaient dus à un serrage trop fort du racord. Il est avantageux, en outre, que la bague d'étanchéité suivant l'invention exerce une fonction de rajustage automatique. La forme choisie pour la bague garantit une élasticité suffisante, pour s'appliquer encore avec une force suffisante contre les composants à rendre étanches, même après une longue durée d'utilisation. En conséquence, il est inutile de procéder à des contrôles longs, destinés à vérifier l'étanchéité des raccords. Outre tous ces avan- tages, la bague d'étanchéité est de fabrication simple, puisqu'elle peut être par exemple réalisée à un prix avantageux, sous la forme d'une pièce découpée ou estampée. D'une manière avantageuxe, la bague d'étanchéité est conçue de manière à avoir la forme de la paroi d'un tronc de cône. Dans ce cas, les deux surfaces de coupe de la bague coupée dans un plan diamétral s'étendant axialement et radialement, sont avantageusement obliques par rapport à la direction longitudinale de la bague. Il est avantageux que les deux parties d'étanchéité soient formées par des bords d'étanchéité de diamètres différents, placés sur le pourtour de la bague, ces bords étant décalés l'un par rapport à l'autre en direction axiale. Une bague d'étanchéité de forme carrée ou rectangulaire peut être réalisée à un prix particulière- ment avantageux. En outre, avec une forme de ce type, on a cet avantage supplémentaire que les bords d'étanchéité sont formés par les bords des surfaces de coupe annulaires, disposés. en anneau, orientés en sens opposés axialement. Avec une surface de coupe de bague rectangulaire, les axes longitu- dinaux des deux surfaces de coupe, parallèles aux grands côtés de cette surface, forment avantageusement le même angle par rapport à l'axe longitu- dinal de la bague, et sont dirigés l'un vers l'autre, en se coupant sur l'axe longitudinal de la bague, à une certaine distance de son plan radial. Les bords d'étanchéité des deux bords de bague opposés en diago- nale, par rapport a la surface de coupe de la bague, sont, de préférence, formés dans les zones de bague axiales extérieures opposées. Une bague d'étanchéité à surface de coupe ovales ou elliptiques est également avantageuse. Si la bague d'étanchéité forme ressort en direction axiale et si, en particulier, elle possède des propriétés élastiques, on pourra l'utiliser particulièrement longtemps sans que sa fonction d'étanchéité s'en trouve réduite. De préférence, la bague d'étanchéité est en aluminium ou dans un alliage d'aluminium. Le cas échéant, elle peut aussi être réalisée en acier. Il est intéressant de l'obtenir par découpage ou estampage, mais on peut aussi la réaliser, à un coût avantageux, sous la forme d'une pièce tournée. L'invention est décrite ci-après plus en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation de la bague d'étanchéité suivant l'invention; les figures 2 et 3 représentent la bague d'étanchéité de la figure 1, en liaison avec un raccord d'étanchéité entre un raccordement et une paroi d'un composant pneumatique, la figure 2 montrant l'état de la bague avant la réalisation du raccordement et la figure 3 après; la figure 4 est une vue en coupe d'une autre forme d'exécution de la bague d'étanchéité suivant l'invention. Les figures I et 4 représentent deux modes de réalisation avan- tageux de la bague d'étanchéité suivant l'invention qui sont désignés d'une manière générale respectivement par les références 1 et 1'. L'axe longitu- dinal 2 des bagues d'étanchéité 1, I' est représenté en traits mixtes. Les deux bagues d'étanchéité 1,1' se caractérisent en ce qu'extérieurement 3, c'est-à-dire vues radialement de l'extérieur, comme intérieurement 4 (c'est-à-dire vues radialement- de l'intérieur), elles ont une forme en tronc de cône, le tronc de cône se rétrécissant deux fois dans le même sens axial 5. Cette façon de voir les bagues d'étanchéité 1,1' fait compren- dre leur forme générale, sans qu'il soit nécessaire d'entrer dans les détails du contour des différentes sections de la surface de la bague. La forme des bagues d'étanchéité 1,1' peut aussi être décrite autre- ment, en disant qu'elles sont formées à la manière de la paroi d'un tronc de cône. Dans les deux cas des figures I et 4, la bague d'étanchéité 1, 1' est représentée en coupe, le plan de coupe s'étendant simultanément dans la direction axiale 2 et la direction radiale 6 de la bague, et cette coupe étant dénommée ci-après coupe transversale. Après cette coupe transversale, se présentent deux surfaces de coupe de bague 7,7' ou 8,8', diamétralement opposées qui sont de forme identique. Par suite de la forme conrique de la bague d'étanchéité, les deux surfaces de coupe 7,7' ou 8,8' de chaque bague sont obliques, par rapport à la direction longitudinale 2 de la bague. Si l'on observe en détail la bague d'étanchéité 1 selon la figure 1, on voit la forme avantageusement rectangulaire des deux surfaces de coupe de bague. Les axes longitudinaux 9,9' des deux surfaces 7,7' du rectangle, parallèles aux grands côtés du rectangle considéré, forment un même angle 10,11 par rapport à l'axe longitudinal 2 de la bague, et se coupent en un point commun 14, sur l'axe longitudinal 2, sur un côté axial de la bague, à une certaine distance de celle-ci. On peut aussi réaliser une bague correspondante, avec des surfaces de coupe de bague 7,7' carrées. Avec la bague d'étanchéité 1l' selon la figure 4, les surfaces de coupe de bague 8,8' sont ovales, et ont la forme d'un cercle écrasé. On peut aussi imaginer une forme en ellipse. Pour les axes longitudinaux 15,15' de ces surfaces de coupe de bague 8,8', on a les mêmes données que pour les axes longitudinaux 9,9' des surfaces de coupe 7,7' de la bague d'étan- chéité 1, et il n'est donc pas nécessaire d'y revenir plus en détail. Dans les deux cas, 1,1', la bague d'étanchéité est réalisée de préfé- rence en aluminium ou dans une matière contenant une forte proportion d'aluminium. On garantit ainsi que la bague forme ressort en direction axiale 2. Les avantages résultant de cette élasticité peuvent s'expliquer au mieux, en référence aux figures 2 et 3. Ces deux figures 2 et 3 montrent un dispositif pneumatique iden- tique, dans des positions différentes. Il est représenté, dans chaque cas, la paroi 16 d'un composant pneumatique qui peut être, par exemple, la paroi d'un cylindre d'un vérin. Le volume intérieur 17 représenté de ce composant, délimité par la paroi 16, est destiné à contenir, de manière étanche au gaz, un fluide pneumatique, par exemple de l'air comprimé. Un conduit ou un tuyau non représenté de fluide sous pression doit être relié au volume 17, par un raccord 18 afin d'alimenter ou d'évacuer le fluide sous pression. A cet Effet, la paroi 16 contient un trou taraudé 19 traversant, débouchant dans le volume 17, et dans lequel on peut visser le raccord 18 avec un prolongement fileté 20. La référence 21 désigne une partie d'actionnement, formée axialement sur le prolongement 20,. sur laquelle on peut appliquer un outil de vissage, et qui se prolonge axiale- ment par un embout pour emboîtement 22, sur lequel le conduit ou le tuyau peut être fixé de manière amovible. Le raccord 18 est traversé axialement par un alésage 23. Pour assurer l'étanchéité de la zone 24 entre les deux éléments 19,20, on intercale une bague d'étanchéité ayant la forme de la bague d'étanchéité I selon la figure 1, entre le raccrod 18 et la paroi 16. Son diamètre intérieur est légèrement supérieur au diamètre extérieur du pro- longement fileté 20 qui entoure coaxialement la bague I et avec un certain jeu radial, tandis qu'à ses deux côtés axiaux sont accolées des surfaces d'étanchéité 30,31 planes qui sont placées d'une part, contre la face exté- rieure de la paroi 16 et, d'autre part, contre la face de la partie d'action- nement 21 tournée vers elle, et qui en particulier sont respectivement formées d'une seule pièce. Dans la position représentée sur la figure 2, le raccord 18 n'est pas encore totalement vissé dans le trou taraudé 19, de sorte que la bague d'étanchéité I dispose d'un certain jeu axial et qu'il occupe une première position qui coîncideavec la position initiale ou position de base ou la forme de base de la bague, expliquée en référence à la figure 1. Si l'on continue de visser le raccord 18, les deux surfaces d'étanchéité 30,31 exercent sur la bague d'étanchéité I, une force de pression croissante, selon les flèches 32,33 représentées sur la figure 1, dans des sens opposés de la direction axiale 2. Il s'ensuit que la bague d'étanchéité I se retourne progres- sivement, les angles 10,11 augmentant progressivement jusqu'à atteindre environ, et la bague d'étanchéité occupe la position représentée sur la figure 2, dans laquelle elle a la forme d'un disque annulaire plat. Les grands côtés des surfaces de coupe de bague 7,7', à l'origine obliques par rapport à l'axe longitudinal 2, sont, maintenant, à peu près perpendiculaires à l'axe longitudinal 2. A cause des propriétés élastiques de la bague d'étanchéité, celle-ci a tendance à reprendre la position de base de la figure 1, dans touteposition différente de celle-ci, et par conséquent aussi dans la position de la figure 3. Cette propriété de retour élastique a pour avantage que la bague d'étan- chéité est constamment précontrainte contre les surfaces d étanchéité ,31 des composants à rendre étanches l'un par rapport à l'autre, avec ses parties d'étanchéité 34,35, disposées sur ses deux côtés axiaux. Il en résulte un excellent contact d'étanchéité, et même après une longue période, il ne se manifeste aucune fatigue du matériau de la bague d'étanchéité, de sorte qu'il ne se forme pas de fentes autorisant un courant de fuite. La bague d'étanchéité 1,1' fonctionne donc pratiquement de manière auto- correctrice, et grâce à la forme suivant l'invention, elle est beaucoup plus élastique axialem-nent que les bagues d'étanchéité usuelles, et peut en outre compenser des jeux axiaux plus importants. Du fait donc que la bague d'étanchéité 1,1' fonctionne en même temps à la manière d'une bague élastique, elle s'oppose donc avantageuse- ment aussi à un desserrage accidentel de l'assemblage vissé entre le raccord 18 et la paroi 16. L'utilisation d'aluminium comme matériau pour la bague d'étanchéité garantit une étanchéité optimale. Pour revenir à la figure 1, on voit que les surfaces de coupe de bague 7,7' rectangulaires sont à l'origine du fait que les deux parties d'étan- chéité 34,35 côté bague comportent chacune un bord d'étanchéité 36,37 continu, dans les zones de bague axiales. Il s'agit ici des deux bords de bague formés par les angles opposés en diagonale, par rapport à la surface de coupe de bague, de la surface rectangulaire, et qui ont deux diamètres différents, le diamètre du bord d'étanchéité 36 tourné vers le sens de rétré- cissement 5, étant inférieur à celui du bord d'étanchéité 37 opposé. La distance axiale séparant les deux bords d'étanchéité 36,37 est fonction des angles 10, 11 de la position oblique des surfaces de coupe 7,7'. On a ainsi un contact linéaire entre la bague d'étanchéité et les surfaces d'étanchéité 30,31 associées des composants à relier entre eux de manière étanche à la pression, lequel contact garantit une haute compres- sion spécifique et, par conséquent une étanchéité optimale. Un contact d'étanchéité étendu avec les deux surfaces de bague ne peut avoir lieu que dans la position de la bague représentée sur la figure 3; dans toutes les autres positions intermédiaires, le contact d'étanchéité est principale- ment linéaire. Il est donc même possible de monter les composants à assembler de manière que la bague d'étanchéité 1,1' n'ait pas exactement la forme d'un disque, dans la position finale, mais que l'angle 10,11 soit inférieur à 90 . Sans réduire les qualités d'étanchéité, on empêche ainsi, avec certi- tude, un ecrasement trop important de la bague d'étanchéité, de sorte que, lors du montage, on exclut a priori des endommagements. La construction simple de la bague d'étanchéité permet de la fa- briquer dans le cadre d'un procédé de découpage et/ou d'estampage, sous la forme d'une pièce découpée et/ou d'une pièce estampée. Dans ce cas, on peut utiliser des outils progressifs, ce qui fait qu'une seule opération est necessaire. Même dans le cas d'une bague d'étanchéité 1,1' en acier, on a encore de bonnes propriétés d'étanchéité pour une fabrication simple et d'un coût avantageux. Dans le cadre d'un procédé un peu plus complexe, la bague d'étan- chéité peut aussi être une pièce tournee. Il est avantageux en outre que les dimensions radiales de la bague d'étanchéité 1,1' suivant l'invention, puissent varier dans une certaine limite, à travers une force exercee selon les flèches 32,33. On peut obtenir, ainsi, une etanchéité supplémentaire en direction radiale, lorsque des sur- faces d'étanchéité sont prévues du côté du composant, ces surfaces d'étan- chéité faisant face, radialement à l'extérieur et/ou radialement à l'intérieur, à la bague d'étanchéité et ayant une forme correspondante. Enfin, il est avantageux aussi que la fabrication d'une bague d'étan- chéité suivant l'invention ne nécessite que peu de matière, puisque le rap- port entre le diamètre extérieur et le diamètre intérieur de la bague peut être choisi très petit, sans influencer négativement l'élasticité axiale. Revendications 1 - Bague d'étanchéité, en particulier pour raccords pneumatiques, comportant des parties d'étanchéité sur ses deux côtés axiaux, caractérisés en ce qu'elle présente, à l'extérieur (3) comme à l'intérieur (4), une forme tronconique avec des directions de rétrécissement (5) axiales dirigées dans le même sens. 2 - Bague d'étanchéité- selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle a la forme de la paroi d'un tronc de cône. 3 - Bague d'étanchéité selon la revendication I ou 2, caractérisée en ce que les deux surfaces de coupe de bague (7,7') ou (8,8') de la bague (1, 1') coupée dans un plan s'étendant axialement (5) et radialement (6), sont obliques (10,11) par rapport à la direction longitudinale (2) de la bague. 4 - Bague d'étanchéité selon l'une des revendications I à 3, caracté- risée en ce que les deux parties d'étanchéité (34,35) comportent des bords d'étanchéité (36,37) de diamètre différent, placés sur le pourtour de la bague (1). - Bague d'étanchéité selon l'une des revendications I à 4, caracté- risée en ce que les surfaces de coupe de la bague ont une forme carrée ou rectangulaire. 6 - Bague d'étanchéité selon la revendication 5, caractérisée en ce que dans le cas o les surfaces de coupe (7,7') de la bague sont rectan- gulaires, les axes longitudinaux (9,9') des deux surfaces de coupe de bague (7,7') rectangulaires, parallèles aux grands côtés de la surface de coupe de bague (7,7'), forment un même angle (10,11) par rapport à l'axe longitu- dinal (2) de la bague, et sont dirigés l'un vers l'autre, et se coupent sur l'axe longitudinal (2) de la bague, à une certaine distance de la bague d'étan- chéité (1). 7 - Bague d'étanchéité selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que les bords d'étanchéité (36,37) des deux bords de bague opposés en diagonale, par rapport à la surface de coupe de bague (7,7'), sont formés dans les zones axiales extérieures opposées de la bague. 8 - Bague d'étanchéité selon l'une des revendications I à 3, caracté- risée en ce que les surfaces de coupe de bague ont une forme ovale ou elliptique. 9 - Bague d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisée en ce qu'elle est déformable entre deux positions de bague, la bague d'étanchéité ayant une forme tronconique dans une position, et pouvant prendre la forme d'un disque annulaire plan, dans l'autre position. - Bague d'étanchéité selon l'une des revendications I à 9, caracté- risée en ce qu'il s'agit d'une bague élastique en direction axiale (2). 11 - Bague d'étanchéité selon l'une des revendications I à 10, caractérisée en ce qu'elle est réalisée dans une matière aux propriétés élastiques et/ou en ce qu'elle est réalisée, au moins en grande partie, en aluminium ou en acier. 12 - Bague d'étanchéité selon l'une des revendications I à 11, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une pièce découpée ou estampée ou d'une pièce tournée.