Brevet FR2681396A1 — publié le 19930319

PIECE D'ETANCHEITE STATIQUE A USAGES REPETES La présente invention concerne le domaine technique des moyens mis en oeuvre pour assurer une étanchéité statique avec un corps au sens général, contenant un fluide de natures diverses et elle vise, plus précisément, les moyens d'étanchéité statique assurant également une fonction d'obturation du corps. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de L'obturation étanche de corps, tels que les carters, les culasses, etc. Dans l'application préférée ci-dessus, la double fonction d'obturation et d'étanchéité du corps est réalisée, généralement, par l'intermédiaire d'un bouchon taraudé ou d'une vis, associé à une rondelle ou à un joint d'étanchéité qui se trouve interposé entre le corps et l'élément d'obturation. En pratique, la réalisation de l'étanchéité par de tels moyens techniques ne donne pas satisfaction pour les raisons suivantes. Généralement, les rondelles d'étanchéité utilisées sont prévues pour assurer une étanchéité unidirectionnelle, c'est-à-dire une étanchéité dans le sens extérieur vers l'intérieur de l'objet contenant le fluide, ou inversement. Ces joints d'étanchéité ne sont pas capables d'assurer une étanchéité parfaite lorsqu'ils sont soumis, d'un côté, à la pression du fluide régnant à l'intérieur du corps et, d'un autre côté, à une pression extérieure exercée par un fluide de nature différente de celui contenu dans l'objet. De plus, il apparaît que l'étanchéité réalisée est directement obtenue par la force de serrage exercée par l'élément d'obturation. Or, au cours du serrage de l'élément d'obturation sur le joint d'étanchéité, il apparaît des glissements localisés entre le joint et l'élément d'obturation. Ces déformations du joint entrainent, fréquemment, la formation de plis qui forment des zones fragiles du point de vue de l'étanchéité. L'application d'un effort de serrage important pour réaliser une étanchéité la plus complète possible entraîne inévitablement, une déformation permanente du joint qui le rend inapte à une réutilisation ultérieure après son démontage. Par ailleurs, il est fréquent de constater un mauvais positionnement de la rondelle d'étanchéité par rapport à l'élément d'obturation. Le décalage axial, intervenant entre l'élément d'obturation et le joint, lors de l'application de la force de serrage, conduit à un pincement localisé du joint qui vient s'insérer partiellement entre les filets de l'élément d'obturation et ceux du corps. Il en résulte une étanchéité imparfaite. Il apparat donc le besoin de pouvoir disposer de moyens techniques capables d'assurer une étanchéité statique multidirectionnelle fiable, tout en offrant l'avantage de pouvoir être utilisés de façon répétée. L'objet de l'invention vise donc à satisfaire ce besoin en proposant une pièce destinée à assurer une étanchéité statique multidirectionnelle, avec au moins un corps au sens général, contenant un fluide de toute nature connue. La pièce selon l'invention délimite un support s'étendant, à partir et en dehors de l'enveloppe du moyen de montage et comporte un joint d'étanchéité muni d'au moins une lèvre élastique s'étendant en saillie par rapport à la surface d'appui de la pièce et fixée sur le support pour délimiter une zone de dégagement pour la lèvre, contiguë à la lèvre, s'établissant jusqu'en retrait de la surface d'appui et en dehors de l'enveloppe du moyen de montage, de manière à permettre la libre déformation de la lèvre à l'intérieur de cette zone, lorsque la pièce est montée sur le corps, en vue d'obtenir une étanchéité bidirectionnelle. Selon une variante de réalisation, le moyen de montage assure, également, une fonction de centrage de la pièce sur le corps. Selon une caractéristique préférée de réalisation de l'invention, le moyen de montage assure, simultanément, des fonctions de centrage et d'assemblage de la pièce sur le corps. Cette variante permet de réaliser une pièce unique assumant une fonction d'obturation, ainsi qu'une fonction d'étanchéité multidirectionnelle. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une vue en coupe transversale d'un exemple de réalisation d'une pièce d'étanchéité conforme à l'invention, formant un élément mâle d'obturation. La fig 2 est une vue, analogue à la fig. 1, montrant la pièce selon l'invention dans une position montée. Les fig 3 et 4 sont des vues en coupe transversale d'une pièce d'étanchéité selon l'invention constituant un élément femelle. La fig 5 est une demi-coupe transversale d'une autre variante de réalisation d'une pièce d'étanchéité conforme à l'invention. La fig. 6 illustre une demi-coupe transversale d'une pièce conforme à l'invention réalisée sous la forme d'une garniture d'étanchéité interposée entre deux corps. La fig. 1 illustre une pièce 1 conforme à l'invention, destinée à assurer une étanchéité statique avec au moins un corps 2 constitutant, à titre d'exemple mais de manière non limitative, un carter, un bottier ou une culasse contenant un fluide de natures diverses. Dans l'exemple de réalisation montré à ta fg 1, la pièce 1 constitue un élément mâle assurant une double fonction d'obturation et d'étanchéité pour un orifice 21 s'ouvrant sur une paroi d'appui 22 du corps et communiquant avec l'intérieur de ce corps. Conformément à l'invention, la pièce 1 comporte au moins un moyen 3 de montage de la pièce sur le corps 2 et au moins un joint d'étanchéité 4 réalisé en un matériau élastomère. Dans l'exemple illustré, le moyen de montage 3 constitue un moyen de centrage et d'assemblage ou de fixation de la pièce sur le corps 2. A titre d'exemple préféré, le moyen 3 est formé par une tige filetée 5 destinée à coopérer avec un taraudage 6 ménagé en relation de l'orifice 21 La tige filetée 5 est prolongée, à partir et en dehors de son enveloppe e, représentée par des traits mixtes sur la fig 1, par l'intermédiaire d'un support 7 sur lequel est fixé solidement le joint d'étanchéité 4. Le support 7 forme donc une tête circulaire présentant une face d'appui 9 destinée à venir en contact avec la paroi d'appui 22 du corps lors du montage de la pièce sur le corps. La face d'appui 9 s'étend donc dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du moyen de montage 3. Selon l'invention, le joint d'étanchéité 4 comporte une lèvre élastique 11 s'étendant en saillie par rapport à la face d'appui 9 de la pièce. Le joint 4 est monté sur le support 7, de manière à délimiter une zone 12 de dégagement ou de libre déformation élastique pour la lèvre 11. La zone de dégagement 12 est contiguë radialement à la lèvre 11 et s'établit jusqu'en retrait de la face d'appui 9 et en dehors de l'enveloppe e du moyen de montage 3. Dans l'exemple illustré, la zone de dégagement 12 est formée par l'intermédiaire d'une gorge annulaire 14 ménagée sur la face d'appui 9 et destinée à recevoir le joint 4. Cette zone 12 est délimitée par une paroi latérale 15 du joint bordant la lèvre 11, le fond de la gorge 14 et l'enveloppe e de la tige filetée 5. Dans l'exemple illustré, la zone 12 présente une forme de tore bordant au moins la lèvre annulaire 11. Tel que cela ressort plus précisément de la fig 2, lors du serrage de la pièce 1 sur le corps 2, la lèvre 11 se déforme élastiquement progressivement pour venir s'engager librement dans la zone de dégagement 12. Lorsque la face d'appui 9 de la pièce 1 est en contact avec la paroi 22 du corps, la lèvre 11 occupe, au moins partiellement, la zone de dégagement 12, tout en étant en appui sur la paroi 22 du corps. Le joint 4, dont la lèvre est déformée radialement, ne subit donc aucune contrainte localisée, permettant d'obtenir une étanchéité parfaite sur toute la périphérie du joint 4. L'étanchéité obtenue présente un caractère bidirectionnel permettant d'interdire le passage d'un fluide de l'intérieur du corps vers l'extérieur, et inversement.La libre déformation radiale du joint d'étanchéité 4 offre l'avantage de laisser ce dernier en parfait état, permettant un montage et un démontage répété de la pièce, sans altérer sa fonction d'étanchéité. Ainsi, la pièce 1 constitue une pièce unique assurant une fonction d'obturation et une fonction d'étanchéité. Cette pièce peut être réalisée en un acier traité anticorrosion obtenu par déformation ou usinage. La pièce peut également être réalisée en un matériau composite ou de synthèse. Bien entendu, la pièce 1 selon l'invention peut comporter plusieurs joints d'étanchéité 4 conformes à l'invention. De plus, chaque joint 4 peut être conformé pour présenter plusieurs lèvres 11. De préférence, le joint 4 est surmoulé sur le support 7 en étant fixé, par une semelle 16, sur une partie du fond de la gorge 14 et sur un flanc 141 de la gorge situé du côté opposé de celui bordant la tige filetée 5. La gorge 14 laisse subsister un retour annulaire 71 qui est prolongé par un retour axial délimitant, extérieurement, la surface d'appui 9 et, intérieurement, une surface de fixation pour le joint 4. La semelle 16 du joint s'établit en retrait de la face d'appui 9, tandis que la lèvre 11 du joint s'étend en saillie sur une partie de la semelle 16. De préférence, la lèvre Il se rétrécit progressivement à partir de la semelle jusqu'à son extrémité libre, pour délimiter un plat 17 s'étendant sensiblement parallèlement à la face d'appui 9. Le plat 17 est donc relié à la semelle 16, par l'intermédiaire d'un secteur en dépouille 18 facilitant la déformation de la lèvre 11. Tel que cela apparat plus précisément à la fig 1, la levure 11 présente donc, en position de repos, une section droite transversale de forme demi-tronconique. Le secteur en dépouille 18 est orienté vers l'intérieur de la pièce, de manière que la lèvre se déforme selon une direction radiale centripète. Selon cet exemple, la paroi latérale 15 du joint s'étend à une distance donnée de l'enveloppe e qui dépend de la hauteur de la partie saillante de la levure 11, de sorte, qu'en position d'assemblage, la lèvre se trouve toujours en dehors de l'enveloppe e. Bien entendu, il peut être envisagé que le secteur en dépouille 18 se trouve orienté vers l'extérieur de la pièce, comme cela ressort clairement de la fig. 3. Selon cet exemple, la lèvre 11 se déforme selon une direction radiale centrifuge. Dans les exemples de réalisation illustrés aux fig. 3 et 4, le joint d'étanchéité 4 est fixé complètement à l'intérieur de la gorge 14, de sorte que la semelle 16 occupe le fond et les deux flancs de la gorge 14. Selon ces variantes, il est prévu de réaliser la zone de dégagement 12 directement dans l'épaisseur du joint d'étanchéité 4. La zone de dégagement 12 s'établit, également, de manière contiguë radiale à la lèvre 11, en retrait de la face d'appui 9 et en dehors de l'enveloppe e du moyen de montage 3. Dans l'exemple illustré, le moyen de montage 3 est constitué par l'intermédiaire d'un taraudage 19, de sorte que la pièce 1 selon l'invention constitue un élément femelle de montage, tel qu'un bouchon d'obturation et d'étanchéité. La fig 5 illustre une autre variante de réalisation d'une pièce 1 conforme à l'invention, destinée à être adaptée sur un corps 2, par l'intermédiaire d'un moyen d'assemblage ou de fixation 3, tel que des boulons. La pièce 1 est centrée sur le corps 2, par l'intermédiaire d'un épaulement 21 porté par la pièce et venant coopérer avec un alésage complémentaire 22 ménagé sur le corps 2. Dans cet exemple de réalisation, il est bien entendu que le joint d'étanchéité 4 s'étend, également, en dehors de l'enveloppe e du moyen de montage 3 constitué par le boulon et l'épaulement de centrage 21. La fig. 6 illustre une variante de réalisation dans laquelle la pièce 1 selon l'invention constitue une garniture d'étanchéité destinée à être interposée entre le corps 2 et un autre corps ou un élément de montage, tel qu' une vis de fixation 23. Selon cette variante, la pièce 1 constitue une rondelle comportant un support 7 s'étendant à partir et en dehors de l'enveloppe e du moyen de montage 3 constitué par un alésage de centrage 24 ménagé dans le support 7 de la pièce. Le support 7 est destiné à recevoir, sur chacune de ses faces perpendiculaires à l'axe de l'alésage 24, un joint d'étanchéité 4, tel que décrit ci-dessus, monté de manière symétrique de part et d'autre du support 7. Bien entendu, chaque joint d'étanchéité 4 comporte une lèvre élastique 11 s'étendant en saillie par rapport à la face d'appui 9 correspondante de la pièce et délimite une zone de dégagement 12 pour la levure 11, contiguë à la lèvre et s tétablissant en retrait de la face d'appui 9 et en dehors de l'enveloppe e de l'alésage 24. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Pièce destinée à assurer une étanchéité statique pour un corps (2), la pièce comportant au moins un joint d'étanchéité (4), une face d'appui venant en contact avec le corps et au moins un moyen (3) de montage de la pièce avec le corps, présentant un axe de montage normal à la face d'appui, caractérisée en ce que - la pièce (1) délimite un support (7) s'étendant à partir et en dehors de l'enveloppe (e) du moyen de montage (3), - et en ce que le joint d'étanchéité (4) comporte au moins une lèvre élastique (11) s'étendant en saillie par rapport à la face d'appui (9) de la pièce et se trouve fixé sur le support (7) pour délimiter une zone de dégagement (12) pour la lèvre, contiguë à la levure, s'établissant jusqu'en retrait de la face d'appui (9) et en dehors de l'enveloppe (e) du moyen de montage, de manière à permettre la libre déformation de la lèvre à l'intérieur de cette zone, lorsque la pièce est montée sur le corps, en vue d'assurer une étanchéité bidirectionnelle. 2 - Pièce selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de montage (3) assure une fonction de centrage de la pièce sur le corps. 3 - Pièce selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de montage (3) assure des fonctions de centrage et d'assemblage de la pièce (1) sur le corps (2). 4 - Pièce selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moyen de montage (3) est constitué par un alésage (24) ou un épaulement (21) ménagé sur la pièce pour coopérer, respectivement, avec une vis (23) ou un alésage (22) complémentaire présenté par le corps (2). 5 - Pièce selon la revendication 3, caractérisée en ce que le moyen de montage (3) est constitué par un filetage ménagé pour constituer une vis ou un taraudage, en vue de réaliser, respectivement, une pièce mâle ou une pièce femelle. 6 - Pièce selon la revendication 1, caractérisée en ce que le support (7) comporte deux joints d'étanchéité (4) placés symétriquement de part et d'autre du support. 7 - Pièce selon la revendication 1 ou 6, caractérisée en ce que chaque joint d'étanchéité (4) comporte au moins une lèvre (11) aménagée pour présenter un plat (17) s'établissant sensiblement parallèlement à la face d'appui (9) de la pièce. 8 - Pièce selon la revendication 7, caractérisée en ce que chaque joint d'étanchéité (4) est formé par une semelle (16) fixée sur le support (7) en s'établissant en retrait par rapport à la face d'appui (9), la semelle (16) étant reliée au plat (17) par l'intermédiaire d'un secteur en dépouille (18). 9 - Pièce selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que chaque joint d'étanchéité (4) est monté, au moins partiellement, à l'intérieur d'une gorge (14) ménagée sur la face d'appui (9) du support (7). 10 - Assemblage caractérisé en ce qu'il comprend une pièce (1) conforme à l'une des revendications 1 à 9, destinée à assurer une étanchéité statique avec au moins un corps (2).