Brevet FR2681378A1 — publié le 19930319

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un joint d'étanchéité et le joint obtenu. Dans l'industrie automobile notamment, les joints d'étanchéité, les joints de carter d'huile par exemple, doivent permettre une reprise des efforts de serrage qui sont importants tout en assurant une étanchéité parfaite. Il se trouve que les matériaux permettant d'assurer une étanchéité parfaite ne permettent pas la reprise des efforts de serrage et inversement, si bien qu'il a été mis au point des joints qui combinent une partie en tale avec une partie en élastomère, la première partie en t9le assurant la reprise des efforts de serrage, tandis que la partie élastomère assure l étanchéite. De tels joints comprennent essentiellement une partie métallique, découpée suivant la forme du plan de joint sur laquelle ils doivent être disposés, puis il est rapporté sur le chant de la tôle et par injection la partie joint proprement dite en élastomère. Ce joint en élastomère est rapporté uniquement sur le chant de la tale métallique et son épaisseur est supérieure à celle de ladite tôle afin que la partie élastomère soit comprimée. Un tel joint présente néanmoins deux inconvénients importants. Le premier est celui de la liaison entre la partie élastomère et métal car l interface correspond sensiblement à la surface du chant de la tole et comme cette tôle a une épaisseur très faible, de l'ordre de quelques dixièmes de millimétres, il se trouve que, bien que I'adhérisation ait de fortes propriétés de liaison, la partie élastomère s'arrache de la partie métallique. De façon à augmenter cette interface, il a été ménagé des parties crénelées au droit des chants, sur toute la périphérie de la partie métallique de façon à augmenter cette interface. Néanmoins, le problème d'arrachement subsiste car les efforts de traction à l'interface sont très élevés dans certaines utilisations, et notamment en présence de vibrations. Ainsi, la fiabilité de tels joints devient insuffisante surtout pour des applications dans l'in- dustrie automobile, ou de façon plus large dans l'industrie des véhicules où les durées de vie des moteurs vont sans cesse en augmentant. L'autre inconvénient important présenté par ce type de joints concerne la reprise des efforts. En effet, sur des joints bimatière de type connu l'étanchéité est assurée uniquement au droit de la partie en élastomère tandis que la partie métallique assure la reprise des efforts sur la totalité de sa surface. On peut donc faire varier l'épaisseur de cette tôle métallique, mais l'effort de serrage sera toujours identique sans qu'il y ait moyen de faire varier le couple de serrage à appliquer. De plus, dans ce cas la partie métallique ne joue aucun rôle d'étanchéité. Le but de la présente invention est donc de proposer un joint d'étanchéité avec son procédé de fabrication, qui permet de faire varier la reprise des efforts de serrage, qui assure une étanchéité parfaite gracie à la partie élastomère, qui complète cette étanchéité par une étanchéité supplémentaire au droit de la tole métallique, qui assure une augmentation très importante de la résistance à l'arrachement de la partie joint proprement dite, qui augmente par conséquent la fiabilité, qui reste d'un prix de revient peu élevé et qui conserve strictement les mimes étapes de mise en oeuvre au montage que les joints existants. A cet effet, le procédé de fabrication d'un joint d'étanchéité selon l'invention, notamment applicable aux joints plats d'un moteur à explosion est du type comprenant une tale métallique et un joint proprement dit en élastomère et se caractérise en ce qu'on emboutit au moins une partie de la tôle de façon à créer en surface des picots en saillie, on lamine ces picots de façon à créer une double déformation desdits picots, on injecte un élas tomére pour réaliser la forme du joint recherché au droit du chant de la tôle en recouvrant simultanément la partie de tale munie desdits picots. Ces picots sont découpés dans la tôle de façon à obtenir une première déformation importante dans le domaine plastique. Cette double déformation de découpe et de laminage est déterminée en fonction de l'épaisseur initiale de la tôle et de l'épaisseur finale recherchée. Selon un mode de réalisation particulier du procédé, on superpose plusieurs tales de différentes épaisseurs, et les t8les d'extrémité de l empile- ment au moins comprennent des picots, on adhérise ensuite entre elles, par l'élastomère constituant le joint d'étanchéité proprement dit, ces différentes tales de façon que le joint en élastomère constitue une matrice monolithique. L'invention a également pour objet le joint d'étanchéité obtenu par le procédé qui se caractérise en ce qu'il comprend au moins une tôle découpée selon le profil du plan de joint dont il doit assurer l'étanchéité, munie de picots en saillie, une couche d'élastomère recouvrant lesdits picots et se prolongeant au droit du chant de la tôle pour former les lèvres d'étanchéité du joint proprement dit. Selon une caractéristique particulière de l'inven- tion, le joint comprend des picots en saillie sur ses deux faces et une couche d'élastomère sur chacune de ses faces. Selon un mode de réalisation particulier de l'in- vention, le joint comprend plusieurs tales superposées et adhérisées par l'élastomère d'étanchéité, les tôles supérieure et inférieure, au moins, de l'empilement, comportant des picots en saillie. Selon une caractéristique particulière de ce joint, les picots ont un profil sous forme de languettes rectangulaires solidaires de la matrice par l'un de ses petits côtés avec au moins deux points de pliage distincts suivant l'axe longitudinal de ladite languette avec inversement de la courbure de façon à donner à la languette un profil en S. Par ailleurs, le joint selon l'invention est obtenu à partir d'une tale en métal écroui. La présente invention est décrite ci-apres selon un mode de réalisation particulier de l'invention en regard des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe d'une tôle déformée pour la réalisation du joint selon l invention - la figure 2 représente une vue en coupe d'un joint selon l'invention avec picots déformés, - la figure 3 représente une variante de réalisa tion du joint de la figure 1 avec picots découpés, et - la figure 4 représente une vue en coupe d'une variante de réalisation du joint multi-t8les. Sur la figure 1 on a représenté l'azyme métallique 10 du joint d'étanchéité selon l'invention. Cette 3me métallique comprend une tole métallique 12, qui a été déformée de façon à créer des picots 14 en saillie sur les faces supérieure et inférieure de ladite tôle. Cette tôle est découpée au profil du plan de joint sur lequel elle doit entre disposée. Dans le mode de réalisation représenté, les picots 14 sont obtenus par simple déformation de la tôle métallique a l'aide d'une matrice par emboutissage par exemple. Une fois les picots obtenus, la tôle est passée dans un laminoir de façon que les picots soient écrasés pour prendre la forme représentée sur la figure 1. On constate que la déformation initiale n'est pas compensée en totalité par le laminage ultérieur si bien que l'épaisseur e, devient l'épaisseur E qui est égale à e plus deux fois la hauteur des picots après laminage. La tôle avec ses picots laminés est disposée dans une machine d'injection afin de réaliser le joint en élastomère qui assure l'étanchéité de l ensem- ble. Ce joint bimatière obtenu est représentée en coupe et en détail sur la figure 2. L'élastomère 16 recouvre la totalité de la tôle métallique et, au droit du chant il est prévu une lèvre d'étanchéité 18 de profil connu et adapté à l'application considérée. Le revêtement élastomère constituant la lèvre 18 se prolonge donc sur les deux faces de la tôle métallique et vient se loger sur les picots mais également dans les parties en dépression 20, résultant de la mise en forme des picots 14. La lèvre 18 a, de façon connue, une hauteur supérieure à E de façon que l'élastomère la constituant soit comprimé lors du serrage. Sur la figure 3, on a représenté une variante d'un mode de réalisation de la tôle métallique dans laquelle les picots ont été emboutis avec découpe simultanée de la tale. Ainsi, il en résulte des languettes 22 qui sont, dans un premier temps, déformées suivant une première courbure 24lors de l'emboutissage, puis la tôle est ensuite laminée, si bien que les languettes 22 sont déformées à nouveau mais avec une courbure inverse 26. On constate là aussi que l'épaisseur de la tale est augmentée de deux fois la hauteur résiduelle de chacun des picots. Une telle tale métallique avec languettes 22 est ensuite emprisonnée entre deux couches d'élastomère et munie d'une lèvre identique à celle du mode de réalisation de la figure 2 afin de réaliser un joint bimatière. Sur la figure 4, on a représenté un joint élastomère bimatière également, dans lequel on a superposé deux tales métalliques, du type du mode de réalisation représenté à la figure 3, à savoir de la tale métallique avec picots en forme de languette et dans ce cas l'élastomère est injecté audessus et au-dessous de l'empilement des deux tales métalliques mais également entre les tôles métalliques de façon à créer une couche intermédiaire 28 qui permet l'adhérisation et le maintien des deux tôles métalliques superposées. De façon identique, il est prévu une lèvre d'étan chéité à l'extrémité de l'empilement au droit des chants des tôles métalliques. Le joint reste néanmoins monolithique puisque l'ensemble des deux tôles est noyé dans l'élastomère. La mise en oeuvre d'un tel joint est strictement identique à celle des joints existants. En effet, il suffit de déposer le joint sur le plan de joint et d'appliquer un couple de serrage préconisé et fonction de l'épaisseur d'élastomère, de la superposition éventuelle de plusieurs tôles et de la nature des matériaux utilisés. Des essais à l'écrasement d'une tale portant des picots avec languette laminée , c est-à-dire des languettes ayant une double déformation en S, ont été conduits et, à 360 bars de pression, en utilisant une tale d'acier écroui, on a pu constater que la déformation sous charge était négligeable. Compte tenu des couples de serrage régulièrement utilisés en mécanique, on peut donc considérer que de tels joints peuvent convenir à tous les types d'applications, la nature des matériaux étant à adapter en fonction des besoins. La liaison de la lèvre avec la tôle métallique est particulièrement résistante, puisque l'ensemble de la levure est maintenu non seulement par rapport au chant de la t81e métallique mais également par toute la partie supérieure et inférieure de cette tôle, ce qui renforce considérablement les liaisons. Dans le cas d'un joint avec tales superposées, on constate qu'il existe une matrice centrale, référencée 28 sur la figure 4, qui améliore encore la résistance et la tenue de la lèvre par rapport à l'ensemble. De mBme les picots, figures 3 et 4, améliorent sensiblement la tenue de l'élastomère par rapport à la tale métallique, car les surfaces de contact sont très importantes. Les dispositifs permettant la réalisation de ces picots sont connus et certaines machines utilisées pour la fabrication des tôles métalliques pour les joints de culasse peuvent parfaitement convenir pour la réalisation des picots des joints selon l invention. On peut utiliser le procédé de l'invention à tales multiples pour la fabrication des joints de culasse. Dans ce cas, la reprise des efforts est modulable sur la surface du joint. Il suffit pour cela de supprimer ponctuellement, autour d'un alésage par exemple, l'une des tales superposées. Ainsi, localement le joint aura deux épaisseurs de tôle au lieu de trois par exemple. De telles variations de la densité du mBme joint en des points précis autorisent des précisions moins strictes des plans de joint des pièces ou à précision égale améliore l'étanchéité, la fiabilité et la durée de vie. On peut aussi prévoir au contraire d'introduire un insert en tôle localement dans un joint plat. De même, l'épaisseur de la tôle elle-mBme peut entre variable en certains endroits localisés. REVEND}CTIONS 1. Procédé de fabrication d'un joint d'étanchéité, notamment applicable aux joints plats d'un moteur à explosion, du type comprenant une tôle métallique tel2) et un joint proprement dit en élastomère (16), caractérisé en ce qu'on emboutit au moins une partie de la tale de façon à créer en surface des picots (14) en saillie, on lamine ces picots de façon a créer une double déformation (24, 26) desdits picots, on injecte un élastomère (16 > pour réaliser la forme du joint (18) recherchée au droit du chant de la tale en recouvrant simultanément la partie de tale munie desdits picots. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les picots (14) sont découpés dans la tale (12) de façon à obtenir une première déformation t24) importante dans le domaine plastique. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la double déformation (24, 26) de découpe et de laminage est déterminée en fonction de l'épaisseur initiale e et de l épais- seur recherchée E. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu on superpose plusieurs tales (12), les tôles d'extrémité au moins comprenant des picots (14), on adhérise ensuite entre elles par l'élastomère (16) constituant le joint d'étanchéité proprement dit les différentes tôles de façon que le joint en élastomère constitue une matrice monolithique. 5. joint d'étanchéité obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une tale f12) découpée selon le profil du plan de joint dont il doit assurer l'étanchéité, muni de picots (14) en saillie, une couche d'élastomère (16) recouvrant lesdits picots et se prolongeant au droit du chant de la tale pour former des lèvres d'étanchéité (18) du joint proprement dit. 6. Joint selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend des picots (14) en saillie sur ses deux faces et une couche d'élas tomère (16) sur chacune de ces faces. 7. 3oint selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs tôles (12) superposées et adhérisées par l'élastomère (16) d'étanchéité, les tales supérieure et inférieure au moins de l'empilement comportant des picots (14) en saillie. 8. Joint selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs tales superposées dont l'épaisseur etSou le nombre varie ponctuellement. 9. Joint selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les picots ont un profil en forme de languette rectangulaire (22) solidaire de la matrice par un de ses petits côtés avec au moins deux points de pliage (24, 26) distincts suivant l'axe longitudinal de ladite languette, avec inversement de la courbure de façon à donner à la languette un profil en S. 10. Joint selon l'une quelconque des revendications 5 à 8 caractérisé en ce que la tôle métallique est un alliage.