Brevet FR2873181A1 — publié le 20060120

JOINT D'ETANCHEITE COMPRENANT UNE ÂME RIGIDE ET AU MOINS UNE BARRIERE D'ETANCHEITE EN MATERIAU SOUPLE La présente invention se rapporte à un joint d'étanchéité comprenant une âme rigide et au moins une barrière d'étanchéité en matériau souple, notamment en élastomère. Selon un mode de réalisation connu, décrit notamment dans le document FR5 2.768.211, un joint d'étanchéité peut comprendre une âme métallique revêtue sur chacune de ses faces d'une couche d'élastomère. Selon ce document, l'âme comprend des crevés pour obtenir un meilleur accrochage des couches d'élastomère sur l'âme. Ces crevés assurent également la fonction de butée de serrage et ont une hauteur égale à la couche d'élastomère. Par conséquent pour assurer l'étanchéité, les couches d'élastomère comprennent des filets en saillie susceptibles d'être comprimés de manière à former des barrières d'étanchéité. Ce type de joint ne donne pas pleinement satisfaction et n'assure pas une fonction d'étanchéité optimale en raison d'un taux de compression non contrôlé du revêtement élastomère, notamment au niveau des filets, relativement faible. Cet inconvénient est d'autant plus important que la pression des fluides à étancher à l'intérieur des moteurs actuels est de plus en plus élevée. Selon une autre variante, un joint d'étanchéité peut comprendre une âme métallique revêtue sur au moins une de ses faces d'une couche d'élastomère avec des filets en saillie susceptibles d'être comprimés et de former des barrières d'étanchéité. 2873181 2 Cette variante ne donne pas pleinement satisfaction car la mise en place du joint nécessite de contrôler les efforts de serrage afin que le revêtement élastomère ne soit pas excessivement comprimé et perde ses propriétés élastiques. Aussi, la présente invention vise à pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un nouveau joint d'étanchéité de conception simple, susceptible d'assurer une excellente étanchéité même à des pressions élevées et de conserver ses capacités à étancher dans le temps. A cet effet, l'invention a pour objet un joint d'étanchéité comprenant une âme d'épaisseur I sur laquelle est rapportée au moins une barrière d'étanchéité, caractérisé en ce que l'âme comprend une butée d'épaisseur h supérieure à I ainsi qu'une forme en relief prévue au niveau de la barrière d'étanchéité de hauteur inférieure à celle de la butée et en ce que la barrière d'étanchéité est constituée d'un élément en matériau souple, notamment en élastomère, disposé au niveau de la forme en relief, rapporté sur la face de l'âme comportant ladite forme en relief et s'étendant au delà de ladite forme en relief, ledit élément en matériau souple ayant une hauteur supérieure à celle de la butée. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une coupe d'un joint non comprimé selon une variante simplifiée de l'invention, - la figure 2 est une coupe d'un joint non comprimé selon une autre variante simplifiée, - la figure 3 est une coupe du joint de la figure 1 disposé entre deux éléments à 25 étancher, et - la figure 4 est une coupe d'un joint non comprimé selon une variante améliorée. Sur les différentes figures, on a représenté en 10 un joint d'étanchéité susceptible d'être disposé entre deux éléments 12, 12' à étancher, ledit joint 2873181 3 comprenant au moins une ouverture 14 susceptible de coopérer avec des conduits ou ouvertures ménagés au niveau des éléments à étancher. Ainsi, le joint doit assurer une étanchéité entre les différentes ouvertures 14 et entre lesdites ouvertures et l'extérieur. Ce joint d'étanchéité peut être utilisé dans de nombreuses applications par exemple en tant que joint de culasse, joint de palier, joints pour carter de distribution ou pompe à eau, ... Le joint 10 comprend au moins une barrière d'étanchéité 16, continue ou discontinue, disposée de manière adéquate au niveau de la surface du joint pour limiter la propagation d'un fluide. A titre d'exemple, la barrière d'étanchéité peut être prévue à une faible distance du bord périphérique du joint ou autour des ouvertures 14. Selon l'invention, le joint 10 comprend une âme 18 d'épaisseur I avec une butée 20 d'épaisseur h supérieure à I ainsi qu'une nervure 22 prévue au niveau de la barrière d'étanchéité 16 dont la forme en relief est prévue au niveau de la face du joint comprenant la butée 20. L'âme est réalisée en un matériau suffisamment rigide, au moins au niveau de la nervure 22 qui sera profilée de manière à limiter les déformations de ladite nervure lorsqu'elle est soumise à une contrainte. La butée 20 peut être obtenue de différentes manières par exemple par ajout de cale, par déformation de la tôle, notamment par pliage, par découpe ou autre. La butée 20 a pour fonction de limiter l'écrasement du joint en imposant une valeur limite inférieure à l'écartement entre les éléments à étancher. Selon un mode de réalisation préféré, l'âme est réalisée à partir d'une tôle pliée pour obtenir la butée 20 et nervurée pour obtenir la nervure 22. Cette butée 20 peut être disposée au niveau du bord périphérique du joint ou de l'ouverture 14, comme illustré sur les figures 1, 3 et 4, ou non, comme illustré sur la figure 2. Selon les cas, la butée 20 peut venir en saillie de chaque côté de rame, comme illustré sur la figure 4, ou d'un seul côté, comme illustré sur les figures 1, 2 et 3. 2873181 4 Selon l'invention, la partie en saillie de la nervure 22 a une hauteur inférieure à celle de la butée, la différence de hauteur étant référencée a sur la figure 1. En complément, la barrière d'étanchéité 16 est constituée d'un élément 24 en matériau souple, notamment en élastomère, disposé au niveau de la nervure 22, rapporté sur la face de l'âme 18 comportant la partie en saillie de la nervure et s'étendant de part et d'autre de ladite nervure 22. Ainsi, l'élément 24 a une épaisseur el au droit de la partie en saillie de la nervure 22 et une épaisseur e2 en dehors de cette zone. Selon l'invention, l'élément 24 en matériau souple a une hauteur supérieure à celle de la butée, la différence de hauteur étant référencée b sur la figure 1. Lorsque le joint 10 est comprimé entre deux éléments à étancher 12, 12', l'élément 24 en matériau souple est comprimé entre l'âme 18 sensiblement rigide et l'un des éléments 12 à étancher. On note que la butée 20 limite l'écrasement de l'élément 24 en matériau souple et réduit les risques de détérioration de ce dernier, notamment de ses capacités élastiques dans le temps. Lorsqu'il est comprimé, l'élément 24 a une épaisseur el' au droit de la partie en saillie de la nervure 22 et une épaisseur e2' en dehors de cette zone. Ainsi, au droit de la nervure 22, on obtient un taux de compression el'/el supérieur au taux de compression e2'/e2 des zones situées en dehors de la nervure. Cette valeur supérieure du taux de compression de l'élément en matériau souple permet de former une barrière d'étanchéité efficace au droit de la nervure 22, susceptible de résister à des pressions élevées. Le joint de l'invention sera plus particulièrement adapté pour assurer l'étanchéité entre des éléments rigides soumis à de fortes contraintes, pour lesquels sera privilégié la résistance à la compression du joint au détriment de sa flexibilité. Selon une variante, le joint 10 peut être revêtu d'un élément en matériau souple sur toute sa surface. Dans ce cas, le revêtement peut avoir différentes hauteurs 2873181 5 en fonction des zones, une hauteur plus importante étant prévue au niveau de la ou des barrières d'étanchéité. Selon une autre caractéristique de l'invention, des barrières d'étanchéité sont prévues sur chacune des faces du joint, les nervures 22 étant orientées de manière opposée, comme illustré sur la figure 4. Avantageusement, les barrières d'étanchéité des faces supérieure et inférieure seront décalées. Selon une autre caractéristique de l'invention, la barrière d'étanchéité peut avoir une épaisseur el variable sur sa longueur, pour ajuster le taux de compression en fonction des efforts de serrage, généralement variable au niveau de la surface de contact du joint. Cette variation d'épaisseur el peut être obtenue en ajustant la hauteur de la nervure et/ou la hauteur de l'élément en matériau souple. A titre d'exemple, l'âme est réalisée à partir d'une tôle métallique ayant des caractéristiques fonction de la force d'étanchéité requise. L'âme 18 pourra être en acier doux (traités ou non) ou dans un acier inoxydable. A titre indicatif, la résistance mécanique de l'âme sera comprise dans la plage de 500 à 1300 Mpa. Dans les cas d'utilisation en milieu particulièrement agressif, l'âme sera avantageusement protégée par des revêtements anti-corrosion, tels qu'à base de zinc par exemple. Le matériau souple doit avoir une bonne tenue à la température, une bonne résistance aux liquides et aux huiles de refroidissement et une déformation rémanente à la compression inférieure à 50%. A titre d'exemple, on pourra utiliser des élastomères des familles NBR, SBR, EPbM, MVQ, FPM. L'épaisseur I de l'âme varie de l'ordre de 0,1 à 1 mm. L'épaisseur h de la butée varie de l'ordre de 0,15 à 1,2 mm. La différence de hauteur a entre la partie en saillie de la nervure et le plan d'appui de la butée sera supérieure ou égale à environ 30% de l'épaisseur el de l'élément 24. 2873181 6 La différence de hauteur b entre l'élément en matériau souple et le plan d'appui de la butée sera de l'ordre de 10 à 70% de l'épaisseur de el de l'élément 24. Selon un mode de réalisation préféré, une tôle est pliée et nervurée de manière adéquate pour former l'âme 18. Ensuite, on injecte de l'élastomère liquide dans un moule aux formes des barrières d'étanchéité, dans lequel l'âme 18 est disposée au moins en partie. Après vulcanisation de l'élastomère, on découpe l'âme de manière à former les ouvertures et les orifices adéquats ainsi que le pourtour du joint. Le fait de déposer l'élastomère après la mise en forme de l'âme limite les risques 10 de détérioration du revêtement en élastomère. En variante, la nervure 22 pourrait être remplacée par toute forme en relief prévue au niveau de l'âme permettant de réduire l'épaisseur de l'élément en matériau souple et d'augmenter le taux de compression lorsque le joint est mis en place. Cette forme en relief pourrait être obtenue par pliage et/ ou découpe de rame ou par ajout d'une cale. 7 REVENDICATIONS 1. Joint d'étanchéité comprenant une âme d'épaisseur I sur laquelle est rapportée au moins une barrière d'étanchéité (16), caractérisé en ce que l'âme comprend une butée (20) d'épaisseur h supérieur à I ainsi qu'une forme en relief (22) prévue au niveau de la barrière d'étanchéité de hauteur inférieure à celle de la butée (20) et en ce que la barrière d'étanchéité est constituée d'un élément (24) en matériau souple, notamment en élastomère, disposé au niveau de la forme en relief (22), rapporté sur la face de l'âme (18) comportant ladite forme en relief et s'étendant au delà de ladite forme en relief (22), ledit élément (24) en matériau souple ayant une hauteur supérieure à celle de la butée (20). 2. Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que la forme en relief est la partie en saillie d'une nervure (22). 3. Joint d'étanchéité selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des barrières d'étanchéité sur chacune de ses faces. 4. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, 15 caractérisé en ce que l'épaisseur de l'élément (24) en matériau souple au droit de la forme en relief peut être variable. 5. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la différence de hauteur entre la forme en relief et le plan d'appui de la butée sera supérieure ou égale à environ 30% de l'épaisseur de l'élément (24) au droit de la forme en relief. 6. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la différence de hauteur entre l'élément (24) en matériau souple au droit de la forme en relief et le plan d'appui de la butée sera de l'ordre de 10 à 70% de l'épaisseur el de l'élément (24) au droit de la forme en relief.