Brevet FR2647871A1 — publié le 19901207

Joint d'étanchéité en t81e d'acier pour un silencieux La présente invention concerne un joint d'étanché- ité qui, destiné a être monté entre les parties de l'enve- loppe d'un silencieux, ou pot d'écappement, est réalisé sensiblement sous la forme d'un cadre. Un pot d'échappement est constitué le plus souvent de deux parties d'enveloppe, à savoir des demi-coquilles, qui sont réunies avec interposition d'un joint d'étanchéi- té. Un joint d'étanchéité de ce genre doit présenter une bonne tenue à des températures élevées, compenser les iné- galités des surfaces d'étanchéité et résister à des vibra- tions ainsi qu'à des pulsations de gaz du pot d'échappe- ment. Il s'est avéré que les joints d'étanchéité à base de silicone ou de fibres utilisés dans la pratique ne ré- sistaient pas a des températures élevées de l'ordre de 500 C, de sorte que de sérieux défauts d'étanchéité pouvaient déjà se produire au bout d'un temps de fonctionnement court. L'utilisation de joints d'étanchéité en cuivre n'est pas non plus satisfaisante car la déformation se produisant par suite de températures élevées conduit à des défauts d'étanchéité et, en raison des vibrations occasionnées, il se produit une usure mécanique due & des mouvements rela- tifs inévitables entre les parties constitutives de l'enve- loppe. L'invention a pour but d'indiquer un joint d'étan- chéité qui, destiné à être monté entre les parties consti- tutives de l'enveloppe d'un pot d'échappement, assure même à des températures élevées une étanchéité satisfaisante avec une grande stabilité dimensionnelle-. Ce but est atteint, pour un joint d'étanchéité qui, monté entre les parties constitutives de l'enveloppe d'un pot d'échappement, est réalisé sensiblement sous la forme d'un cadre, selon l'invention par le fait que le joint d'étanchéité est en t8le d'acier et présente au moins deux couches, la première couche étant constituée par le cadre et la seconde couche par des pattes repliées hors du plan du cadre et réalisées en une pièce avec celui-ci, Un joint d'etanchéité en tôle d'acier a deux cou- ches présente un très haut degré de stabilité dimensionnel- le, en particulier lorsqu'il est utilise dans des pots d'é- chappement. Le cadre du joint d'étanchéité en tôle d'acier prend appui contre l'une des surfaces a étanchéifier et les pattes réalisées en une pièce avec le cadre prennent appui contre l'autre surface à étanchéifier, permettant ainsi de compenser dans une large mesure des inégalités entre les surfaces à étanchéifier. Le joint d'étanchéité en tôle d'acier selon l'invention présente une résistance mécanique suffisante pour résister aux pulsatfons de gaz du pot d'é- chappement. Il s'est notamment avéré qu'une étanchéifica- tion réalisée avec le joint d'étanchéité en tôle d'acier selon l'invention conservait ta résistance mécanique même & des températures élevées d'environ 550C. Même les vibra- tions se produisant dans le cas d'un pot d'échappement et les mouvements relatifs subis en conséquence inévitablement par les parties constitutives de l'enveloppe l'une par rap- port à l'autre ne conduisent à aucune défectuosité précoce du joint d'étanchéité en tôle d'acier selon l'invention. Les pattes sont de préférence reliées au cadre de manière élastique de sorte qu'une déformation due & des températures élevées ou d'éventuelles variatio's de fente dues aux vibrations se trouvent compensées. A l'état neuf les bords libres des pattes repliées se trouvent donc à une faible distance du restant du corps de joint. Avantageusement, les pattes sont reliées élasti- quement au cadre par l'intermédiaire d'un arrondi présen- tant de préférence un rayon de 0,5 mnm, les bords libres des pattes repliées se trouvant de préférence & une faible dis- tance verticale du restant du corps du joint d'etanchéité et de préférence, en vue de dessus, à l'intérieur du cadre détermine par son bord intérieur et son bord extérieur. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'in- vention les pattes font suite au bord extérieur du cadre et se trouvent, apres avoir été repliées, reliées au cadre par l'intermédiaire de l'arrondi, lequel forme alors le bord extérieur du joint d'étancnéité. Ainsi la fente entre la patte et le cadre est orientée vers l'intérieur du pot d'e- chappement de sorte que des pulsations de gaz produites tendent à écarter les pattes les unes des autres. Ceci per- met au joint d'étanchéité de prendre mieux appui à plat sur les surfaces & étanchéifier des parties de l'enveloppe, améliorant ainsi l'étanchéification. Dans une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention les pattes font suite au bord intérieur du ca- dre et sont repliées vers l'extérieur de sorte que les ar- rondis reliant les pattes au cadre forment le bord intéri- eur du joint d'étanchéité. Ce bord intérieur est orienté vers l'intérieur du pot d'échappement, ce qui permet d'ob- tenir une étanchéification particulièrement satisfaisante. Dans une autre variante de l'invention il est pré- vu des pattes tant au bord extérieur qu'au bord intérieur du cadre, les pattes intérieures s'engageant par-dessus les pattes extérieures ou inversement. On obtient ainsi un joint d'étanchéité en tôle d'acier & trois couches, lequel résiste m6me aux charges les plus élevées. Selon une autre caractéristique de l'invention le cadre présente des pattes d'angle intérieures qui sont re- pliées vers l'extérieur autour de lignes de pliage de façon à recouvrir les angles du cadre. D'autres caractéristiques avantageuses de l'inven- tion consistent en ce que les pattes extérieures sont plus longues que les pattes intérieures et que la largeur des pattes est de préférence légèrement inférieure à la largeur du cadre. La t8le d'acier présente avantageusement une épaisseur d'environ 0,1 mm. L'invention est expliquée plus en détail a l'aide d'exemples de réalisation décrits en détail ci-dessous et illustres aux dessins annexés sur lesqueis: la figure 1 représente, en coupe partielle, l'en- veloppe d'un pot d'échappement; la figure 2 représente, à l'état de flan, une pre- mitre forme de réalisation d'un joint d'étanchéité en t8le d'acier selon l'invention: la figure 3 représente, en coupe, le joint d'étan- chéité en tôle d'acier plié selon la figure 2; - 5. la figure 4 représente, à l'état de flan, une deu- xième forme de réalisation du joint d'étanchéité en tôle d'acier selon l'invention; la figure 5 représente, en coupe, le joint d'étan- chéité en tôle d'acier plié selon la figure 4; la figure 6 représente, à l'état de flan, une troisième forme de réalisation du joint d'étanchéité en tô- le d'acier selon l'invention; la figure 7 représente, en coupe, le joint d'étan- chéité en tôle d'acier de la figure 6 dans une première va- riante de pliage; et la figure 8 représente, en coupe, le joint d'étan- chéite en tôle d'acier selon la figure 6, dans une seconde variante de pliage. Le pot d'échappement 1 représenté sur la figure 1 est constitué de deux parties 2 et 3 qui dans l'exemple de réalisation sont prévues sous forme de demi-coquilles. La demi-coquille 2 présente un bord extérieur 8 qui est con- stitué par une bride 4 repliée vers l'extérieur et dont la brancne libre 5 est repliée en direction de la seconde demi-coquille 3. La seconde demicoquille 3 présente un bord 9 qui est constitué par une bride 6 repliée vers l'extérieur sensiblement parallèlement à la bride 4 de la première demi-coquille 2 et dont la brancne libre 7 est repliée en retour vers la demi-coquille 3. Le bord 8 de la première demi-coquille 2 s'engage par-dessus le bord 9 de la seconde demi-coquille 3, les brides 4 et 6 formant avec leurs côtés en regard la surface à étanchéifier des demi-coquilles 2 et 3. 26e7871 Le pot d'échappement 1 présente une forme de base sensiblement parallélépipédique, les deux demi-coquilles 2 et 3 étant reliées solidement entre elles par des vis (non représentées) qui traversent les bords 8 et 9. Les vis sont de préférence placées aux quatre angles des bords 8 et 9 situes dans le plan de joint du pot d'échappement 1. Afin d'obtenir une étanchéification sûre entre les parties de l'enveloppe, c'est-à-dire- les demi-coquilles 2 et 3, il y est interposé un joint d'étanchéité 10 qui, selon l'invention, est constitué par une tôle d'acier pliée de façon & former au moins deux couches. De préférence, il est utilise une tôle d'acier résistant à des températures élevées et présentant une épaisseur de 0,1 mm. Un premier exemple de réalisation d'un joint d'é- tanchéité 10 en tôle d'acier selon l'invention est repré- sente sur la figure 2 en tant que flan. Il est constitué par une tôle d'acier découpée comportant un cadre principal 11 dont les dimensions correspondent l'aire à étanchéifier située dans le plan de joint entre les demi-coquilles 2 et 3. Le cadre principal et donc l'aire à étanchéifier présen- tent approximativement une forme de base approximativement carrée avec un côté raccourci 12. Aux angles 13 du cadre principal 11 sont prévues des ouvertures 14 pour les vis de fixation traversant les bords 8 et 9 des demi-coquilles 2 et 3. Le bord extérieur 15 du cadre principal 11 est arron- di dans la région des angles 13. - Au bord intérieur du cadre principal 11 fait suite un cadre intérieur 18 qui est réalisé en une seule pièce avec le cadre principal 11. Le cadre intérieur 18 est inci- sé dans la région des. angles 13 de manière & former quatre pattes d'angle 16 entre lesquelles s'étend chaque fois une patte longitudinale 17 de sorte qu'il y a au total quatre pattes longitudinales 17 dont la largeur est légèrement 2647871 1 inférieure à la largeur du cadre 11. Les pattes d'angle 16 et les pattes longitudinales 17 sont repliées à l'extérieur en direction du cadre prin- cipal 11. Les bords intérieurs 19 du cadre principal 11, qui stétendent dans la direction longitudinale des côtés a étanchéifier forment dans ce cas les lignes de pliage pour les pattes longitudinales. 17. Les pattes d'angle 16 sont repliées autour de lignes de pliage 20 qui font un angle 21 de préférence de 45' avec les lignes de pliage 19 des pattes longitudinales 17. Dans les pattes d'angle 16 sont ménagées par découpage des ouvertures 14a qui après le pliage se trouvent en coincidence avec les ouvertures 14. Les lignes d'incision 22 qui séparent les pattes d'angle 16 des pattes longitudinales 17 font, par rapport à 1.5 la patte longitudinale 17, de préférence un angle de 45 avec la ligne de pliage associée 19. A l'état plié du joint d'étanchéité (figure 3) le cadre principal 11 et les pattes 16 et 17 du cadre intéri- eur 18 sont chaque fois reliés entre eux élastiquement par l'intermédiaire d'un arrondi d'un rayon de préférence de 0,5 mm. A l'état neuf d'un joint d'étanchéité. 10 au moins les pattes longitudinales 17 du cadre intérieur 18 se trou- vent à une faible distance u du cadre principal 11, cette distance étant de préférence inférieure au rayon de l'ar- rondi 23. Comme représenté sur le côté gauche de la figure 1, le joint d'étanchéité 10 a son arrondi 23 dirigé vers l'intérieur du pot d'échappement 1. Lors de l'assemblage des demi-coquilles 2 et 3 au moyen de vis le cadre princi- pal et les pattes prennent appui, en étant Plastiquement déformés, contre les surfaces & étanchéifier, situées en regard d'eux, des brides 4 et 6. DU fait que le joint d'étanchéité 10 selon l'invention prend appui élastiquement contre les surfaces & étanchéifier qui lui sont associées il se produit, en cas de déformations dues & des températures élevées, une compensation de fente. La souplesse élastique du joint d'étanchéité 10 selon l'invention assure une étanchéification fiable, même en présence des vibrations produites au niveau du pot d'échappement 1, sans donner lieu & une usure mécanique. Du fait de sa matière constitu- tive le joint d'étanchéité 10 en t8le d'acier est hautement résistant aux températures élevées. La figure 4 montre un exemple de réalisation sim- plifiee d'un joint d'étanchéité 10a selon l'invention à l'état de flan. Le cadre principal 11 correspond dans sa forme de base au cadre principal de l'exemple de réalisa- tion de la figure 2, raison pour laquelle les mêmes élé- ments constitutifs sont désignés par les mêmes chiffres de référence. Au bord extérieur 15 du cadre principal font suite des pattes longitudinales 17a qui sont repliées vers l'intérieur autour des bords longitudinaux 15 servant de ligne de pliage. On obtient ainsi un arrondi extérieur 23a (figure 5), le bord intérieur 24a se trouvant à une dis- tance u du cadre principal 11. De même que pour le joint d'étanchéité en t6le d'acier plié des figures 2 et 3 le bord longitudinal libre 24a de l'exemple de réalisation de la figure 4 se trouve, en vue de dessus, décalé vers l'ex- térieur d'une distance z par rapport au bord intérieur 19 du cadre principal 11 (voir la figure 5). Les pattes longitudinales 17a '(figure 4) s'éten- dent sensiblement d'angle 13 en angle 13, leur découpage se faisant de telle manière que les pattes longitudinales 17a repliées élastiquement vers l'intérieur laissent libres les ouvertures 14 pour le passage des vis. Ainsi on n'obtient certes dans une partie de la région des angles qu'un joint d'étanchéité à une seule couche, ce qui cependant en raison de la forte pression surfacique exercée dans la région des vis n'entraîne pas de défauts d'étanchéité significatifs. La longueur des pattes longitudinales 17a est en outre di- mensionnée de telle manière que celles-ci, & l'état replié, aient leurs extrémités disposées très près les unes des autres; elles présentent une largeur légèrement inférieure à celle du cadre principal 11. Le montage du joint d'étanchéité loa en tôle d'a- cier selon les figures 4 et 5 dans un pot d'échappement est représenté à droite sur la figure 1. Dans une troisième forme de réalisation de l'in- vention il est prévu, selon les figures 6 à 8, de combiner les joints d'étanchéité représentés aux figures 2 et 3 et aux figures 4 et 5 l'un avec l'autre pour obtenir un joint d'étanchéité à trois couches lob. Le cadre principal 11 présente ainsi, comme représenté sur la figure 4, des pat- tes longitudinales 17a faisant suite à son bord extérieur et qui sont repliées vers l'intérieur autour du bord extérieur 15 servant de ligne de pliage. En outre, le cadre principal comporte un cadre intérieur 18 réalisé en une pièce avec le cadre principal, comme représenté sur la fi- gure 2. Les pattes d'angle 13 sont repliées vers l'extérieur autour de lignes de pliage 20, alors que les pattes longi- tudinales intérieures 17 sont repliées vers l'extérieur autour des bords intérieurs du cadre principal 11 servant de lignes de pliage. Dans une première variante de pliage le flan de la figure 6 est plié en repliant d'abord les pattes longitu- dinales 17 et les pattes d'angle 16 du cadre intérieur 18 vers l'extérieur et ensuite les pattes longitudinales extérieures 17a vers l'intérieur. Une vue en coupe d'un tel profilé plié est représenté sur la figure 7. Le cadre prin- cipal 11 rejoint, par l'intermédiaire d'arrondis 23; 23a, respectivement les pattes repliées du cadre intérieur 18 et les pattes longitudinales extérieures repliées 17a. Dans cet exemple de réalisation lui aussi les bords libres 24; 24a des pattes longitudinales 17; l7a se trouvent, en vue de dessus, entre le bord extérieur 15 et le bord intérieur 19 du cadre principal 11. Afin d'obtenir la nécessaire élasticité le bord longitudinal libre 24 des pattes longi- tudinales intérieures 17 se trouve, comme dans les exemples de réalisation décrits précédemment, a une distance u du cadre principal 11, alors que le bord longitudinal libre 24a de la patte longitudinale extérieure 17a se trouve à une faible distance de la patte longitudinale repliée 17 du cadre intérieur 18. Si l'ordre des opérations de pliage est modifié selon la figure 8, c'està-dire que d'abord chaque patte longitudinale extérieure 17a est repliée vers l'intérieur et ensuite le cadre intérieur 18 constitué par les pattes 16 et 17 est replié vers l'extérieur, alors l'arrondi 23 ainsi obtenu du profilé d'étanchéité se trouve tourné vers l'intérieur du pot d'échappement 1, conformément à la re- presentation de la figure 1, côté gauche. Dans cette forme de réalisation les bords libres 24; 24a des pattes longi- tudinales se trouvent également à une faible distance res- pectivement de la patte longitudinale 17a et du cadre prin- cipal 11, de sorte qu'une élasticité suffisante du joint d'étanchéité perpendiculairement & l'aire & étanchéifier est assurée. Lors de l'assemblage des parties d'enveloppe par vissage le joint d'étanchéité est donc appuyé à plat et élastiquement à la manière d'un ressort contre les surfaces individuelles à étanchéifier, offrant ainsi une excellente étanchéité. Le joint d'étanchéité décrit présente-une haute tenue aux températures élevées, une faible usure mécanique et un pouvoir de compensation par rapport aux surfaces & étanchéifier en cas de déformation sous l'effet de tempéra- tures élevées et en cas de vibrations. REVENDICATIONS 1 - Joint d'étanchéité qui, monté entre les par- ties (2, 3) de l'enveloppe d'un pot d'échappement (1), est réalisé sensiblement sous la forme d'un cadre (11), carac- térisé en ce que le joint d'étanchéité (10, O10a, lob) est en t6le d'acier et présente au moins deux couches, la pre- mière couche étant constituée par le cadre (11) et la deu- xième couche par des pattes (16, 17, 17a) repliées hors du plan du cadre (11) et qui sont réalisées en une pièce avec le cadre (11). 2 - Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pattes (16, 17, 17a) sont reliées élastiquement au cadre (11). 3 - Joint d'étanchéité selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les pattes (16, 17, 17a) sont reliées au cadre (11) par l'intermédiaire d'un arrondi (23, 23a) présentant de préférence un rayon de 0,5 mn. 4 - Joint d'étanchéité.selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bords libres (24, 24a) des pattes repliées (17, 17a) se trouvent à une faible distance verticale (u) du restant du corps du joint et de préférence, en vue de dessus, a l'intérieur du cadre (11) déterminé par le bord intérieur (19) et le bord extérieur (15). 5 - Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pat- tes (17) font suite au bord intérieur (19) du cadre (11) et l'arrondi (23) forme le bord intérieur du joint d'étanchéi- té (10, 10b). 6 - Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pat- tes (17a) font suite au bord extérieur (17) du cadre et l'arrondi (23a) forme le bord extérieur du joint d'étanché- ité (10, lob). 7 - Joint d'étanchéité selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les pattes extérieures (17a) s'en- gagent par-dessus les pattes intérieures (17). 8 - Joint d'étanchéité selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les pattes intérieures (17) s'en- gagent par-dessus les pattes extérieures (17a). 9 - Joint d'étanchéité selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les pattes extérieures (17a) sont plus longues que les pattes intérieures (17). - Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cadre. (11) présente des pattes d'angle intérieures (16) qui sont repliées vers l'extérieur autour de lignes de pliage (20) et recouvrent les angles (13) du cadre (11). 11il - Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lar- geur des pattes (17, 17a) est inférieure et de préférence légèrement inférieure à la largeur du cadre (11). 12 -Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tôle d'acier présente une épaisseur d'environ 0,1 mm.