Brevet FR2824613A1 — publié le 20021115

combustible propuisif et créer un joint actionné par pression. JOINT ETALOUE A INSERT BREUX - La prAsente invention se rapporte un iolnt mAtsHique insert flbreux, plus parcuN6rement destinA aux coUecteurs et brides d'6chappement fortement solclts en tempArature. Les joints mAtsUlques sont utUAs au niveau de la Nalson de deux conduits pour assurer l'AtanchAh6, et comprennent en gAndral au molns une tOle mAtaUique munle d'une nervure susceptible de se dformer Alastiquement de maniAre assurer l'dtanchAh6, notamment lorsque les pices en contact se dforment par dUatation. Lorsqu'Us sont soum de fortes contraintes thermiques, engendrant des dformstons relaLvement importantes, par exemple au niveau des coUecteurs d'Achappement, de tels icints comportent deux 16les munies chacune d'une nervure, disposes au drok Fune de Fautre de manibre sy m 61[ique. A froid, les nervures sonl Acrases par [effort de serrage, tandis qu'A chaud, en raon des phAnomAnes de dUataBon, les pices en contact tendent s'Acarter bien que les nervures se dforment Alastiquement de maniAre maintenlr contlnuellement le contact entre les tOles du iolnt et assurer ainsi r AtanchAltA. Cependant, les fortes et frAquentes vadations de tempArature auxqueHes est soum iot mAtaUue provoquent un phAnomAne de empe qui tend rAduire fortement le coefflcient d'AlastichA du jolnt. Ainsi, en p erd ant d e l eu r A l astich6, l es nervu res n e rem p ssent p l us co nvena bl em ent 282461 3 leur fonction d'étanchéité et sont fragilisées, des fissures apparaissant au niveau de leurs arêtes. Aussi, la présente invention vise à pallier les inconvénients des joints métalliques de l'art antérieur en proposant un joint métallique de conception simple, susceptible de conserver ses caractéristiques mécaniques dans le temps, notamment son élasticité, lorsqu'il est soumis à de fréquentes et fortes variations de température. A cet effet, I'invention a pour objet un joint métallique, susceptible d'être utilisé pour assurer l'étanchéité au niveau de la liaison entre deux conduits de deux pièces soumises à de fortes contraintes thermiques, comprenant au moins deux taies dans lesquelles est ménagée au moins une ouverture, au moins l'une des tôles comportant au moins une nervure entourant l'ouverture et disposoe à une certaine distance du bord de ladite ouverture, caractérisé en ce qu'il comprend un insert en matériau composite, disposé entre la nervure et le bord, ladit matériau résistant aux contraintes thermiques et conservant son élasticité dans le temps. Avantageusement, I'insert est en matériau composite fibreux. Selon une autre caractéristique, I'insert peut avoir des caractéristiques géométriques ou mécaniques variables le long de la circonférence. Selon un mode de réalisation préféré, les deux tôles du joint comportent chacune une nervure disposée au droit l'une de l'autre de fa$on symétrique, I'insert étant disposé entre le bord de l'ouverture et les nervures. De préférence, le bord de l'ouverture comprend un sertissage de manière à emprisonner l'insert entre les deux tôles. Selon une autre caractéristique, le bord d'une des deux tôles est plié et plaqué contre i'autre tôle et subit une opération de pianage de manière à ce que la surface supérieure dudit bord soit disposoe sensiblement au même niveau de la surface supérieure de la tôle qu'il recouvre partiellement, cette dernière formant un décrochement susceptible de loger ledit bord. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels: 282461 3 - la figure 1 est une vue en élévation d'un joint métallique selon I'invention, - la figure 2A est une vue en coupe d'un premier agencement, - la figure 2B est une vue en coupe d'un deuxième agencement, - la figure 2C est une vue en coupe d'un troisième agencement, - la figure 3A est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation, et - la figure 3B est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation. Sur la figure 1, on a représenté en élévation latérale un joint métallique , utilisé notamment au niveau d'un collecteur d'échappement, subissant de fortes contraintes thermiques, c'est-à-dire de fortes variations de température et/ou des fréquences élevées de cycles de chauffe. Comme tous les joints, ce dernier assure l'étanchéité au niveau de la liaison entre deux conduits de deux pièces entre lesquelles il est disposé. A titre d'exemple, le joint décrit sur la figure 1 comprend deux ouvertures 12 de manière à assurer la continuité des passages entre les pièces disposées de part et d'autre du joint, ainsi que des orifices ou des encoches 14 pour autoriser le passage des éléments de liaison desdites pièces, par exemple des vis, ou des goujons. La description qui va suivre de l'agencement particulier de l'invention va être faite au regard d'une seule ouverture, ce dernier pouvant être dupliqué ou non aux autres ouvertures ou orifices. Selon l'invention, le joint 10 comprend au moins deux tôles métalliques 16, 18 dont une au moins comporte une nervure 20 entourant l'ouverture 12 et disposoe à une certaine distance du bord 22 de ladite ouverture. Le matériau de la tôle comportant la nervure est tel qu'il confère à cette dernière une certaine élasticité lui permettant de se déformer de manière à garantir l'étanchéité de la liaison même lors de déformations importantes par dilatation des pièces disposées de part et d'autre du joint. Selon l' invention, pour protoger la nervure des échauffements, pour que cette dernière conserve au cours du temps toute son élasticité, on dispose entre la nervure 20 et le bord 22 un insert 24 en matériau composite, dans ce cas en forme d'anneau, le matériau conservant son élasticité dans le temps malgré les contraintes thermiques. De préférence, I'insert 24 est en matériau composite fibreux. Plus particulièrement, les fils sont de nature minérale et spécifiquement contiennent des céramiques réfractaires. Selon une caractéristique perfectionnce, le matériau composite est choisi parmi ceux qui ont tendance à se dilater aux températures de fonctionnement de manière à améliorer l'étanchéité. Ainsi, I'insert 24 permet de compenser les faibles débattements en conservant son élasticité dans le temps et de protéger la ou les nervures 20 des échauffements de manière à ce que ces dernières conservent leur élasticité dans le temps et compensent les forts débattements engendrés notamment par les déformations par dilatation. En fonction de la nature et de la densité du matériau de l'insert, la zone de l'insert peut constituer une butée franche à adaptabilité appropriée aux exigences de serrage et de planéité des pièces disposées de part et d'autre du 1 5 joint. Selon une autre caractéristique, I'insert 24 peut avoir des caractéristiques géométriques ou mécaniques variables le long de la circonférence, de manière à ajuster de façon optimale ces dernières aux conditions de fonctionnement, notamment aux efforts de serrage qui sont non uniformes sur la surface du joint. Comme iilustré sur les différentes figures, pour améliorer l'étanchéité et compenser les forts débattements, les deux tôles du joint-10 comportent chacune une nervure 20 disposée au droit l'une de i'autre de façon symétrique, I'insert 24 étant disposé entre le bord 22 de l'ouverture 12 et les nervures 20. Selon une autre caractéristique illustrée par les figures 2A, 2B, 3A et 3B, le bord 22 de l'ouverture comprend un sertissage 26 de manière à emprisonner l'insert 24 entre les deux tôles 16, 18, le bord 22.1 de la tôle 18 étant plié de manière à recouvrir le bord 22.2 de la tôle 16. Selon un premier mode de réalisation illustré par la figure 3A, le bord 22.1 de la tôle 18 est seulement plaqué contre la tôle 16, et forme un décrochement. s SeTon un ut[e mode de [6aUsatlon dlust[A p[ la Égu[e 3B, qe bord 22.1 de le 1 B est aquA conl t6 1 G sub une opAtn de anage de maniAre ce que Is su[face supAdeure dudR bord 22.1 soit dpose sensiblement au mme niveau que la surface supArisure de la tle 1S, cette s de[ni6[e fo[mant un dAcrochement 28 susceptlble de loger le bo[d 22.1. Dans ce cas, on note que Plnse 24 est densHiA dans la zone de [ecouv[ement des deux tOles, ce qul se t[adult par une prd-denshication de cette pa[tle de lnsert amAho[ant LAtanchAlt6, sl blen qul n'est plus nAcessai[e de [essccrer les plAces sssembIdes aprs un laps de temps. [n complAment du se[Dssage 26, la ou les ne[vu[es 20 entou[ant Flnse 24 [6dulsent foement les Usques de Buage de ce de[nle[. Selon les agencements, lnse[t peut se p[Asenter sous To[me d'anneaux ou blen d'une aque dans queMe sont mAnages une ou psleu[s ouve[tu[es. Sur la Égu[e 2B, Flnse[t 24 est commun deux ouve[tu[es 12 et se p[6sente de prfrence sous la forme de deux anneaux rehAs par un thme. Selon un aut[e agencement Ulust[A par la figure 2C, lnse[t 24 est emprisonnA entre deux ne[vu[es ou deux ieux de nervures concentques 20.1 et 20.2 si bien que le bord 22 de Fouverture 12 ne p[6sente plus nAcessakement de seissage. Cee configuraDon peut [e utHde pour amAllo[er localement l'6tanchAitd ou [6partr plus favo[ablement la p[esslon de se[rage. Blen enlendu, FinvenDon n'est Avldemmen1 pas ml16e au mode de rdaNsation [eprAsen16 e1 dAcr] cl-dessus, mais en couv[e au con1[aTe 10u1es les vadan1es, notammen1 en ce qui concerne le nomb[e et le mat6dau des t6s, la p[6sence ou non d'une ou pTusieu[s ne[vu[es sur chaque tale, L4lastichA et FApaisseur desdites tles ainsi que Is natu[e du matA[iau compose [b[eux et son Apaisseur. e REVENDlCATlONS 1. Joint mAtaRique, susceptible d'6tre uidisA pour assurer [AtanchAitd au niveau de la lison entre deux conduks de deux pices soumes de fortes con!raintes thermiques, comprenant au moins deux tles (16, 18) dans lesqueLes est mAnage au moins une ouverture (12), au moins [une des tOles comportant au moins une nervure (20) entourant l'ouverture (12) et dpose une certaine distance du bord (22) de ladite ouverture, caractAUsA en ce qu'] comprend un insert {24) en mat6dau composke, dlsposA entre la nervure {20) et le bord {22), ladlt matAriau rdsistant aux contraintes thermiques et conservant son AlaschA dans le temps. 2. Joint mAtaNique selon la revendication 1, caractArA en ce que Finse {24) est en mAdau compos bux. 3. Joint mAtaUique selon la revendication 2, caracthsA en ce que [insert {24) est en matAriau composite [breux d'origine mindrale. 4. Joint mAtaLique selon la revendication 1, 2 ou 3, caractr6 en ce que le mat6dau compose est choi parmi ceux qui ont tendance se ddater aux tempAratures de fonctionnement de manibre amAliorer l'AtanchAit6. 5. Joint mAtaDique selon l'une quelconque des revendicaLons 1 4, caractANsA en ce que lnsen {24) peut avoir des caractdstiques gomAtques ou mAcaniques vadables le long de la cIrconfArence. a. Joi mlnque sen [u quconque d ndons 1 5, caractAUsA en ce que les deux tOles {1 a 18} formant le joint comportent chacune une nervure {20) dispose au droR l'une de l'autre de fagon symAtAque, [insert {24) Atant dposA entre le bord {22} de [ouverture (12) et les nervures {20). 7. Joint mAtaRue selon [une quelconque des revendicabons 1 a, caractdsA en ce que le bord {22) de [ouverture comprend un serDssage {26) de maniAre emprisonner lnsert {24) entre les deux tOles {1 a, 1 8L 282461 3 8. Joint métallique selon la revendication 7, caractérisé en ce que ie bord (22.1) d'une des deux tôles (18) est plié et juste plaqué contre l'autre tôle (16), et forme un décrochement. 9. Joint métallique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le bord (22.1) d'une des deux tales (18) est plié et plaqué contre l'autre tôle (16) et subit une opération de planage de manière à ce que la surface supérieure dudit bord (22.1) soit disposée sensiblement au même niveau de la surface supérieure de la tôle (16) qu'il recouvre partieilement, cette dernière formant un décrochement (28) susceptible de loger ledit bord (22.1). 10. Joint métallique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'insert (24) est emprisonné entre deux nervures ou deux