Brevet FR2831638A1 — publié le 20030502

DISPOSITIF D'ETANCHEITE POUR LE PASSAGE D'UNE COLONNE A TRAVERS UNE CLOISON La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité pour assurer le passage étanche d'une colonne, ou d'un tuyau, à travers une cloison. Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, au passage d'une colonne de direction d'un véhicule automobile à travers une paroi, dénommée tablier, séparant le compartiment moteur de l'habitacle, c'est-à-dire l'intérieur de la carrosserie. Lors de l'assemblage de véhicules automobiles sur une ligne de fabrication, on réalise la mise en place de la caisse du véhicule sur les trains avant et arrière du véhicule. Sur le train avant est montée la colonne de direction du véhicule automobile dont l'extrémité dirigée vers l'intérieur de la caisse constitue un arbre de liaison à l'arbre du volant de la direction. Cet arbre doit être introduit, pendant le montage de la caisse sur le châssis, dans une ouverture traversant le tablier séparant le compartiment moteur de l'habitacle du véhicule automobile. Au cours de cette opération, il est également nécessaire d'assurer un passage étanche de la partie d'extrémité de la colonne de direction à travers le tablier, en mettant en place un dispositif de passage, ou de traversée, de la colonne de direction dans l'ouverture du tablier. Dans le cas des véhicules automobiles à train filtré, la caisse du véhicule automobile peut se déplacer par rapport à l'axe de la colonne de direction, avec une amplitude de plus ou moins 1 mm. Dans ce cas, le dispositif de passage, ou de traversée, doit comporter des éléments déformables autorisant ces déplacements tout en assurant une étanchéité parfaite. Les dispositifs proposés dans l'art antérieur comportent une pluralité de pièces, ou d'éléments. Ces dispositifs comprennent classiquement au moins trois pièces, dont notamment un insert de rigidification, généralement en métal et obtenu par emboutissage, destiné à rigidifier les autres éléments plus souples. Ainsi, cette solution de l'art antérieur exige un grand nombre de pièces difficiles à installer sur une colonne de direction d'un véhicule et dont les coûts de fabrication sont élevés. Par ailleurs, on connaît déjà un dispositif de passage étanche d'une colonne de direction décrit dans la demande de brevet français NO FR 2796903. Le dispositif de passage étanche selon cette demande de brevet comporte : une pièce de base pour être fixé mécaniquement sur une cloison du véhicule et comportant une première paroi d'isolation en élastomère, 0 un couvercle comportant une deuxième paroi d'isolation en élastomère et des moyens d'engagement sur un bord de la susdite pièce de base. Ce dispositif présente l'avantage, par rapport à l'art antérieur, d'un montage et d'une fixation du dispositif de passage très rapide. La mise en place de la colonne de direction peut ainsi être effectuée avec des gains de temps, et donc de coût, particulièrement intéressants. Néanmoins, les dispositifs de l'art antérieurs, ainsi que celui décrit dans la demande de brevet français précédemment citée, ne sont pas pleinement satisfaisants concernant l'étanchéité dudit dispositif, en particulier lors des déplacements de la colonne de direction. L'invention a donc pour but de remédier à cet inconvénient. Elle propose à cet effet un dispositif d'étanchéité, notamment pour assurer le passage étanche d'une colonne de direction d'un véhicule automobile à travers le tablier séparant le compartiment moteur et l'habitacle, comportant au moins une ouverture de passage et de guidage de la colonne de direction ainsi que des moyens de fixation mécanique dudit dispositif sur le tablier, caractérisée en ce qu'il comprend : un corps étanche, réalisé en matériau thermoplastique, comportant deux couches, l'une souple assurant la déformation élastique et l'autre rigide pour la rigidification de l'ensemble, un élément de recouvrement étanche, réalisé en thermoplastique, comportant deux couches identiques à celles du susdit corps étanche, comportant une lèvre élastique apte à venir épouser, de façon étanche, au moins une partie des bords définis par la couche rigide, un élément mobile radialement prisonnier entre ledit corps étanche et l'élément de recouvrement. Grâce à ces particularités, l'invention permet donc d'améliorer le montage de la colonne de direction sans contrainte radiale et de régler la hauteur du train. Ainsi, l'étanchéité du passage de la colonne de direction est considérablement améliorée, ce qui augmente d'autant la durée d'exploitation de ladite colonne et également celle du tablier, sans augmenter le couple de frottement du volant lors de manoeuvres. Avantageusement, le dispositif d'étanchéité selon l'invention comprend au moins une bague de frottement, en matériau thermoplastique, assurant une liaison entre la colonne de direction et ledit dispositif. Selon un mode d'exécution de l'invention, le dispositif d'étanchéité comprend une bague d'isolation acoustique disposée entre le corps étanche et l'élément de recouvrement étanche. Avantageusement, le dispositif pourra comprendre des bouchons d'isolation, notamment acoustique, disposés sur les moyens de fixation. De préférence, on réalisera l'élément de recouvrement étanche en matériau élastomère ou en thermoplastique élastomère bidureté, c'est-à-dire deux couches aux propriétés mécaniques opposées, l'une étant souple et l'autre rigide, moulées simultanément. Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective éclatée des différents constituants du dispositif d'étanchéité selon l'invention ; la figure 2 est une vue en perspective du dispositif d'étanchéité ; la figure 3 illustre une vue de dessous en perspective du dispositif selon l'invention ; - la figure 4 est une vue en plan du dispositif d'étanchéité vu de dessus ; - la figure 5 est une vue en coupe selon l'axe A'A du dispositif d'étanchéité représenté sur la figure 4, - la figure 6 est une vue en coupe selon l'axe B'B du dispositif d'étanchéité représenté sur la figure 4. Comme cela est visible notamment sur la figure 4, le dispositif d'étanchéité 1 a sensiblement une forme de quadrilatère à angles arrondis. Ainsi, les principaux constituants du dispositif selon l'invention, c'est-à-dire un corps étanche 2, un élément de recouvrement étanche 3 et un insert de rigidification 4, présentent chacun un contour sensiblement en forme de quadrilatère à angles arrondis et deux axes de symétrie A'A et B'B ainsi qu'un centre de symétrie 0, représentés sur la figure 4. Le dispositif d'étanchéité 1 selon l'invention est destiné en particulier à assurer le passage étanche d'une colonne de direction 5 d'un véhicule automobile à travers le tablier 6, séparant le compartiment moteur 1 et l'habitacle 8 ; le terme colonne de direction désignant l'enveloppe rigide qui entoure l'arbre de direction d'un véhicule. Ce dispositif d'étanchéité 1 est donc prévu pour être assemblé et fixé sur la cloison, habituellement en tôle, du tablier 6 et disposé autour de la colonne de direction 5 au niveau de la traversée du tablier 6 par ladite colonne 5 ; une ouverture circulaire pour le passage de la colonne traversant la tôle du tablier 6. Bien entendu, on pourra envisager que cette ouverture circulaire présente une forme oblongue, ou tout autre forme. Le dispositif d'étanchéité 1 selon l'invention, notamment illustré sur la figure 1, comprend donc un élément de recouvrement 3, sensiblement en forme de cuvette, comportant une partie inférieure 9 approximativement plane dont la bordure périphérique 10 s'élève de façon oblique puis s'étend parallèlement à ladite partie plane 9, formant un bord périphérique 11 dudit élément 3 ; la partie inférieure 9, la bordure périphérique 10 ainsi que le bord périphérique 11 étant tous en thermoplastique élastomère et formant l'ossature 30. Par ailleurs, l'élément de recouvrement 3 comporte deux couches, l'une souple assurant la déformation élastique et l'autre rigide pour la rigidification de l'ensemble. L'extrémité forme une lèvre élastique 12, en thermoplastique élastomère souple, venant légèrement en retour du côté de ladite partie plane 9 et recouvrant la face inférieure de la partie 9, de la bordure périphérique 10 et du bord périphérique 11. Selon un mode préféré d'exécution de l'invention, l'élément 3 comporte à deux extrémités opposées du susdit bord périphérique 11, s'étendant à partir dudit bord 11, respectivement deux languettes 13 venant en retour sur le dessus de l'élément de recouvrement 3 ; ces deux languettes 13, en thermoplastique élastomère souple, se terminant chacune par un bouchon 14 de forme sensiblement tronconique, en thermoplastique élastomère souple. L'élément de recouvrement 3 comprend une ouverture circulaire 15, située de façon légèrement décalée par rapport à son centre de symétrie 0, pour le passage de la colonne de direction 5 lors de l'installation dudit élément 3 ; étant entendu que l'ouverture circulaire 15 pourra également être situé à proximité du centre 0 ou éventuellement éloigné par rapport à ce même centre 0. L'élément de recouvrement 3, en matériau thermoplastique élastomère bimatière ; l'élément de recouvrement 3 étant étanche, c'est-à-dire imperméable aux fluides. Les deux bouchons 14 de forme tronconique sont des bouchons d'isolation, notamment acoustique, réalisés en thermoplastique élastomère souple, qui sont disposés sur les moyens de fixation 16 utilisés pour bloquer, ou atténuer fortement, la transmission des sons provenant du compartiment moteur y- Le dispositif d'étanchéité 1 comprend un corps étanche 2 dont la coupe verticale présente également une forme en cuvette, désignée cuvette principale 17, comportant elle-même une petite cuvette 18 circulaire orientée vers l'extérieur de la cuvette principale 17. Par ailleurs, le corps étanche 2 comporte deux couches, l'une souple assurant la déformation élastique et l'autre rigide pour la rigidification de l'ensemble. Les parois latérales 19, s'étendant à partir d'une partie plane 20 formant le fond de la petite cuvette 18, sont orientées sensiblement perpendiculairement par rapport à ladite partie plane 20 puis se prolongeant, à leur extrémités supérieures, parallèlement à la partie plane 20 de la petite cuvette 18 pour former le fond plat 21 de la cuvette principale 17. Par ailleurs, ce corps étanche 2 ne comprend aucune extension s'étendant au-delà des parois latérales 22 de la cuvette principale 17 de sorte que ce corps 2 présente, dans sa partie supérieure, un évidement de surface approximativement égale à celle des parties planes des fonds 20 et 21 des susdites cuvettes 17 et 18. En outre, le corps étanche 2 comporte deux ouvertures circulaires 23, situées à proximité des extrémités supérieures des parois latérales 22 de la cuvette principale 17, disposés à deux extrémités opposées dudit corps 2. Le dispositif d'étanchéité comprend une partie rigide 4, de forme sensiblement égale à celle du susdit corps 2 mais présentant un évidement à la place d'un fond. La partie rigide 4 comprend une paroi latérale 24 formant son contour ; l'extrémité supérieure des parois comportant des extensions latérales 25 formant des ailettes, approximativement perpendiculaires aux parois 24 et orientées vers l'extérieur sensiblement de même forme et dimensions que les lèvres 12 de l'élément de recouvrement 3. En outre, ces extensions 25 formant les bords de la partie rigide 4 comprennent des dispositifs de clipsage 26 permettant d'encliqueter une partie desdites lèvres 12, non représentée sur les figures, afin de fixer de façon solidaire les lèvres 12 auxdites extensions 25 ; les lèvres élastiques 12 étant apte à venir épouser au moins une partie des bords de la partie rigide 4. Par ailleurs, la partie rigide 4 comporte deux conduits tubulaires 27, s'étendant depuis la partie supérieure des parois latérales 24 jusqu'à la base desdites parois 24, parallèlement à celles-ci, disposés à deux extrémités opposées la partie rigide 4 à proximité des parois 24. Dans cet exemple, la partie rigide 4 est réalisé en matériau thermoplastique élastomère de grande raideur. Simultanément, lors de la réalisation de la partie rigide 4, on réalise une peau en thermoplastique élastomère souple sur la partie inférieure des parois 17, 20,21, 24 et 25 dont la fonction est d'assurer l'étanchéité lors du serrage des moyens de fixation 16 sur le tablier 6. Dans l'exemple choisi pour illustrer l'invention, le dispositif d'étanchéité 1 comprend également deux bagues de frottement 28, réalisées en matériau thermoplastique, assurant une liaison entre la colonne de direction 5 et ledit dispositif 1. Par ailleurs, le dispositif d'étanchéité 1 comprend une bague d'isolation acoustique 29 ; cet élément 29 étant en mousse de polyéthylène alvéolée. La bague d'isolation acoustique 29 est destinée à venir en contact avec la surface périphérique extérieure de la colonne de direction 5. L'espace défini entre le corps étanche 2 et l'élément de recouvrement 3 délimite un volume fermé emprisonnant l'air, ce qui constitue une isolation acoustique très efficace entre le compartiment moteur 2 et l'habitacle 8 du véhicule. La figure 1 représente tous les constituants 2, 3,4, 28 et 29 décrits ci-dessus et l'ordre dans lequel ces derniers sont assemblés sur la colonne de direction 5. Par ailleurs, les figures 5 et 6 permettent d'appréhender, grâce à ces vues en coupe, les différents constituants du dispositif d'étanchéité 1 montés, et fixés, à la cloison en tôle du tablier 6. Il n'est pas nécessaire pour la compréhension de la présente invention de décrire en détail les étapes de montage et de fixation de la colonne de direction du véhicule. Toutefois, il convient de noter qu'une fois la colonne de direction 5 installée dans l'ouverture de la cloison en tôle du tablier 6, cette dernière 5 présente une partie en saillie à l'intérieur de l'habitacle 8 du véhicule ; la lèvre 12 recouvrant la garniture acoustique et le tapis du véhicule. Le dispositif d'étanchéité 1 est fixé à la cloison du tablier 6 grâce à des moyens mécaniques 16, par exemple des vis ou des écrous passant respectivement au travers des tubulures 27 de la partie rigide 4 et dans les ouvertures circulaires 23 du corps étanche 2 et dont les têtes de vis, ou d'écrou, sont recouvertes par les bouchons d'isolation 14 de forme conique de l'élément de recouvrement 3. Pour effectuer l'assemblage du dispositif d'étanchéité 1 selon l'invention, on dépose une première bague de frottement 28 sur la cuvette inférieure du corps étanche 2. La bague d'isolation acoustique 29 est posée dans le logement central de la bague inférieure 28. Par ailleurs, une deuxième bague 28 identique et inverse définie le logement de la bague 29. L'élément de recouvrement 3 est disposé sur l'ensemble corps/insert et la lèvre élastique 12 vient se clipper sur les extensions 25 des parois latérales 24. Par ailleurs, les dispositifs de clipsage 26 de l'insert de rigidification 4 permettent l'encliquetage d'une partie inférieure desdites lèvres 12, non représentée sur les figures. L'ensemble composé des deux bagues de frottement 28 et de la bague acoustique 29 peuvent coulisser radialement dans le logement défini par l'assemblage du corps étanche 2 et de l'élément de recouvrement 3. L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes du dispositif d'étanchéité selon l'invention, en particulier concernant la forme dudit corps, dudit élément de recouvrement ainsi que de l'insert, sans pour autant sortir du cadre du brevet. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité (1), notamment pour assurer le passage étanche d'une colonne de direction (5) d'un véhicule automobile à travers le tablier (6) séparant le compartiment moteur (7) et l'habitacle (8), comportant au moins une ouverture de passage et de guidage de la colonne de direction (5) ainsi que des moyens de fixation mécanique (16) dudit dispositif (1) sur le tablier (6), caractérisée en ce qu'il comprend : un corps étanche (2), réalisé en matériau thermoplastique, comportant deux couches, l'une souple et l'autre rigide pour la rigidification de l'ensemble, un élément de recouvrement étanche (3), réalisé en thermoplastique, comportant deux couches identiques à celles du susdit corps étanche (2), comportant une lèvre élastique (12) apte à venir épouser, de façon étanche, au moins une partie des bords de la couche rigide, un élément mobile radialement prisonnier entre ledit corps étanche (2) et l'élément de recouvrement (3). 2. Dispositif d'étanchéité (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il comprend au moins une bague de frottement (28) assurant une liaison entre la colonne de direction (5) et ledit dispositif (1). 3. Dispositif d'étanchéité (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la bague de frottement (28) est en matériau thermoplastique. 4. Dispositif d'étanchéité (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il comprend des bouchons d'isolation (14), notamment acoustique, disposés sur les moyens de fixation (16). 5. Dispositif d'étanchéité (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il comprend une bague d'isolation acoustique (29). 6. Dispositif d'étanchéité (1) selon la revendication 5, caractérisée en ce que la bague d'isolation acoustique (29) est en mousse de polyéthylène alvéolé. 7. Dispositif d'étanchéité (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de recouvrement étanche (3) est en matériau élastomère ou en thermoplastique élastomère. 8. Dispositif d'étanchéité (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps étanche (2) est en matériau thermoplastique élastomère. 9. Dispositif d'étanchéité (1) selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la bague 28 coulisse radialement dans le logement compris entre le corps (2) et l'élément (3).