Brevet FR2806144A1 — publié le 20010914

La présente invention concerne un joint d'étanchéité destiné à être placé entre un alésage la surface extérieure de l'extrémité d'un tube inséré dans cet alésage. Lorsqu'il s'agit de raccorder un tube à un organe notamment fonctionnel appartenant à un circuit de circulation d'un fluide sous pression, on utilise des moyens de raccordement qui, dans un corps en genéral rapporté ou solidaire de l'organe, sont constitués par un alésage destiné à accueillir l'extrémité du tube, des moyens de retenue du tube par rapport au corps, que ceux-ci soient classiques ou dits de raccordement instantané et des moyens d'étanchéité disposés entre l'alésage et l'extremité du tube pour s'opposer à toute fuite du liquide circulant dans le circuit. Dans de nombreuses applications ces moyens d'étanchéité sont simplement constitués par un 'oint torique en matière élastique ou déformable qui vient combler 1 espace annulaire entre l'alésage et la surface extérieure de l'extrémité du tube placée dans cet alésage. Le joint torique cependant ne convient pas pour toutes les applications et notamment dans le domaine automobile ou les constructeurs imposent des exigences de plus en plus draconiennes en ce qui concerne l'étanchéité des circuits de fluides. Et c'est ainsi que la forme des joints toujours annulaires s'est profondément modifiée pour répondre à ces exigences. n'est pas rare aujourd'hui qu'il faille satisfaire aux exigences d'étanchéité en créant une double barrière entre le tube et l'alésage c'est à dire deux lignes contact du joint sur le tube et deux lignes de contact du joint sur l'alésage. C'est notamment le cas lorsque la sécurité est primordiale (le fluide véhiculé pouvant être soit toxique soit polluant comme c'est le cas pour les applications de circuit de climatisation sur les véhicules automobiles) ou lorsque la redondance d' étanchéite est beaucoup moins coûteuse que devoir intervenir pour changer un joint simple défectueux. Parmi les réponses connues à ces exigences citera mise en place de deux joints toriques décalés axialement. Cette solution présente l'inconvénient d'augmenter le nombre de pièces à assembler, de compliquer le procède automatique de montage de ces pièces et enfin de requérir dispositif de raccordement plus encombrant que s'il ne comporte qu'un joint d'étanchéité. D'autres solutions aujourd'hui proposées consistent en des joints en une seule pièce dont la section est en forme de deux ou trois bourrelets accolés. On mentionnera enfin l'existence de joints section méridienne quadrilobe généralement inscrite dans quadrilatère et de joints de section en x formant ainsi un double joint à lèvres, ce dernier ne remplissant correctement sa fonction que s'il est soumis à une pression supérieure à un seuil déterminé forçant l'application des lèvres contre la surface de l'alésage et de l'extrémité du tube. Par la présente invention on entend bénéficier des avantages à la fois d'un joint à section quadrilobe et d'un joint à section en x à lèvres, c'est à dire d'un joint ne vrille pas lorsque l'on met en place le tube dans l'organe de raccordement et qui assure une étanchéité croissante en fonction de la pression à laquelle i1 soumis, sans toutefois présenter les inconvénients de ces joints à savoir un risque important d'extrusion pour les joints en section en x du fait de leur grande souplesse et une hétérogénéité de distribution des contraintes pour les joints quadrilobes courants. A cet effet la présente invention a pour objet un joint d'étanchéité annulaire de section méridienne quadrilobe destiné à être logé dans l'espace délimité par un logement cylindrique et la surface extérieure d'un tube cylindrique sensiblement axial au logement de manière que les lobes, chacun limités par une surface torique, définissent des lignes de contact axialement décalées du joint avec d'une part pour deux d'entre elles, l'alésage et d'autre part pour les deux autres le tube, dans lequel le rayon méridien des lobes extérieurs est plus faible que le rayon méridien des lobes intérieurs. Grâce cette disposition, 1a répartition des contraintes dans le joint alors que le tube est monté dans l'alésage et que 1e fluide sous pression circule dans le circuit, est beaucoup plus homogène que dans un joint quadrilobe normal. En outre les défauts de coaxialité entre le logement cylindrique et l'extrémité du tube qui y est insérée sont beaucoup mieux pris en compte par un joint dont la souplesse est plus grande à l'extérieur qu'à l'intérieur c'est à dire plus grande au voisinage de la surface du logement qu'au voisinage de la surface du tube. Par ailleurs il est avantageux que les lobes les plus massifs soient au contact du tube, l'intimité du contact devant être plus fermement assurée à cet endroit où la surface de contact est petite qu'au niveau de la surface intérieure de l'alésage ou le contact s'étend sur une surface beaucoup plus grande. En effet pour un déplacement radial donné du tube dans l'alésage, le déplacement de matière du joint qui en résulte et qui constitue un déséquilibre de contraintes pouvant donner naissance à une fuite, est beaucoup moins important au niveau de la surface des contacts du joint avec l'alésage qu'au niveau de la surface des contacts du joint avec le tube. Grâce à l'invention un mouvement relatif, par exemple une vibration du tube par rapport au corps de l'organe de raccordement se traduira par un déplacement du joint par rapport à l'alésage plutôt qu'un déplacement du tube par rapport au joint, ce qui relativement aux dimensions des surfaces de contact en cause, est beaucoup moins gênant que l'inverse. Dans un mode de réalisation préféré, le rapport des rayons méridiens est sensiblement égal au rapport des rayons internes et externes du joint. I1 faut entendre par sensiblement égal une identité à plus au moins 20 %. Enfin dans un mode de réalisation de l'invention, l'une au moins des faces radiales du joint formant ses extrémités axiales est plane. En effet, en général, seule une face d'un tel joint est soumise à la pression du fluide circulant dans le circuit à étancher et seule cette face doit être conformée en forme de lèvres c'est à dire qu'entre les lobes intérieurs et extérieurs du joint soumis à cette pression il existe une dépression ou une gorge qui donne une certaine souplesse permettant l'écartement radial des lobes l'un par rapport à l'autre. L'autre face n'étant en général soumise qu'à la pression atmosphérique n'a pas à etre déformable dans les même conditions. L'invention sera mieux comprise cours de la description de quelques exemples de réalisation donnés ci après à titre purement indicatif. I1 sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels - la figure 1 est une vue en coupe méridienne d'un 'oint conforme à une première réalisation l'invention, - La figure 2 est une vue en coupe d'une variante réalisation de la figure 1. Le joint représenté à la figure est un joint annulaire dont la section méridienne 1, sensiblement inscrite dans un carré 2 présente deux lobes extérieurs 3 et 4 et deux lobes intérieurs 5 et 6. Lorsque ce joint est placé entre deux surfaces cylindriques sensiblement coaxiales, c'est à dire une surface 7 d'un logement ménagé dans un organe de raccordement et une surface 8 extérieure d'un tube inséré dans le logement 7, il porte contre la surface 7 par deux lignes de contact 9 et 10, décalées l'une de l'autre dans la direction axiale des surfaces cylindriques 7 et 8 et par deux lignes de contact 11 et 12 sur la surface 8. Ces lignes de contact appartiennent à des surfaces toriques dont le rayon méridien est celui des lobes correspondants. On remarque que les rayons des lobes 3 et 4 sont plus petits que les rayons R2 des lobes 5 et 6. Les lobes extérieurs 3 et 4 et les lobes intérieurs 5 et 6 sont séparés axialement par une gorge 14 dont la profondeur est telle que lorsque le joint est comprimé entre les deux surfaces 7 et 8, le contact quadrilinéaire du joint avec ses surfaces reste préservé. Cette disposition présente l'avantage sur le plan de la fabrication du joint, de placer le plan de joint du moule dans lequel sera injecté le matériau élastomère du joint au niveau du fond des gorges 13 et 14 afin que l'éventuelle bavure qui peut naitre au niveau de ce plan joint soit toujours contenue dans ces gorges et ne vienne pas perturber le contact du joint avec les deux surfaces entre lesquelles il doit réaliser l'étanchéité. A titre indicatif, le rapport des rayons R1, R2 est à plus ou moins 20 % près égal au rapport des diamètres intérieur Dl et extérieur D2 du joint. Ainsi exemple, joint conforme à l'invention présentera diamètre intérieur de 4,30 mm, un diamètre extérieur de 8,30 mm, un rayon R1 égal à 0,3 mm et un rayon R2 égal à 0,5 mm. Le carré dans lequel s'inscrit la surface quadrilobique de la section méridienne du joint est un carré d'environ 2 mm de coté. Sur ses flans ou faces d'extrémité 15 et 16, 1e joint représenté à la figure 1 comporte également deux gorges qui séparent un lobe de petit rayon d'un lobe de grand rayon. Ces gorges 17 et 18 confèrent au joint et notamment à la partie extérieure de ce joint, c'est-à-dire côté des lobes de petit rayon, une possibilité de se déformer et d'être plaqué contre la surface 7 de l'alésage, sous l'effet d'une pression appliquée sur les surfaces 15 et 16. Selon la profondeur de cette gorge, la souplesse donnée au lobe et donc aux portions toriques correspondantes extérieures est plus au moins grande et à ce niveau le joint agit au moins partiellement comme un joint à lèvres. Comme en général une pression supérieure à la pression atmosphérique s'exerce que sur une face d'extrémité du joint, par exemple la face 15, le joint peut présenter une autre face d'extrémité 16 plane comme représenté à la figure 2. cas où le joint serait mis en place dans des applications où l'étanchéité est assurée entre deux milieux sans pression significative, les deux faces d'extrémités 15 et 16 joint peuvent être planes. REVENDICATIONS 1. Joint d'étanchéité annulaire de section méridienne (1) quadrilobe destiné à être logé dans l'espace délimité par un logement cylindrique (7) et la surface exterieure (8) d'un tube cylindrique sensiblement coaxial au logement de manière que les lobes (3, 4, 6), chacun limités par un surface torique, définissent quatre lignes de contact (9, 10, 11, 12) du joint avec pour deux d'entre elles l'alésage (7) et deux d'entre elles tube (8), caractérisé en ce que le rayon méridien (R1) des lobes exterieurs (3, 4) est plus faible que le rayon méridien (R2) des lobes intérieurs (5,6). 2. Joint selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rapport des rayons méridiens (R1, R2) est sensiblement égal au rapport des diamètres du joint interne et externe (D2). 3. Joint selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé au moins l'une de ses faces 16) radiales d'extrémité est plane.