Brevet FR2952690A1 — publié le 20110520

Joint métallique en V ovale Domaine technique de l'invention La présente invention concerne les joints d'étanchéité, en particulier les joints annulaires métalliques en V. Arrière-plan technologique Un moteur à combustion interne, par exemple un moteur équipant un véhicule automobile, produit des gaz d'échappement qu'il convient d'évacuer par une ligne d'échappement. Cette ligne d'échappement comprend différents élément assemblés les uns aux autres tels qu'un collecteur d'échappement, des éléments tubulaires, des organes de dépollution (catalyseur, filtre à particule), un turbocompresseur coté turbine. Généralement, ces différents éléments de la ligne d'échappement se terminent par des brides assemblées les uns aux autres par boulonnage. L'étanchéité des deux brides est réalisée par un joint métallique multi-feuilles. Ces joints comportent des ouvertures permettant le passage des goujons d'assemblage entre deux brides, ou deux surfaces appartenant à ces éléments. Ce type de joint est réalisé en acier inoxydable et possède une tenue thermique élevée, cependant il est d'un coût élevé. L'étanchéité des deux brides peut aussi être réalisée par un joint métallique en V. Dans ce cas, le joint anneau en forme de V est rond et est monté libre dans une gorge circulaire taillée dans une des deux brides. Cependant, un tel joint en V ne tient pas dans sa gorge et peut quitter ladite gorge lors de l'assemblage des deux brides sans que l'opérateur chargé de l'assemblage ne s'en soit rendu compte. La fonction étanchéité n'est alors plus respectée. Le but de l'invention est de fournir un joint annulaire métallique en V qui permette un assemblage des brides de fixation sans risque que le joint sorte de sa gorge. L'invention concerne donc un joint métallique annulaire présentant en section transversale la forme d'un V symétrique par rapport à un plan de symétrie, perpendiculaire à un axe central dudit joint, caractérisé en ce que ledit joint est de forme ovale. 35 Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : De préférence, le joint comprenant dans le plan de symétrie de l'ovale un grand axe et un petit axe perpendiculaires entre eux, le grand axe et le petit axe sont des axes de symétrie, ce qui permet d'avoir une forme ovale symétrique plus facile à réaliser industriellement. Dans une première variante, la section transversale en forme de V présente une base arrondie raccordée à deux branches et est ouverte vers l'axe central. Dans une seconde variante, la section transversale en forme de V présente une base 10 arrondie raccordée à deux branches et est ouverte vers l'extérieur du joint. Par ailleurs, l'invention a aussi pour objet un premier ensemble comprenant une bride de fixation comportant une surface plane dotée d'une gorge annulaire, ladite gorge comprenant une paroi latérale interne et une paroi latérale externe sensiblement 15 perpendiculaires à la surface plane, pour lequel ledit ensemble comprend un joint métallique en V selon la première variante placé dans la gorge et en ce que ledit joint est maintenu immobile dans la gorge par pression du joint contre la paroi latérale externe, le joint étant en contact par deux zones de la base de V situées à l'opposé l'une de l'autre sur le joint, au niveau du grand axe dudit joint. 20 l'invention a aussi pour objet un second ensemble comprenant une bride de fixation comportant une surface plane dotée d'une gorge annulaire, ladite gorge comprenant une paroi latérale interne et une paroi latérale externe sensiblement perpendiculaires à la surface plane, pour lequel ledit ensemble comprend un joint métallique en V selon la 25 seconde variante placé dans la gorge et ledit joint est maintenu immobile dans la gorge par pression du joint contre la paroi latérale interne, le joint étant en contact par deux zones de la base de V situées à l'opposé l'une de l'autre sur le joint, au niveau du petit axe dudit joint. 30 De préférence, il s'agit d'une bride de fixation terminant un élément d'une ligne d'échappement pour moteur à combustion interne. Par ailleurs, l'invention a aussi pour objet un procédé de montage d'un joint dans une gorge d'une bride de fixation comprenant les étapes suivantes : - fourniture d'un joint selon l'invention, - positionnement du joint par rapport à la gorge de la bride, 35 - application sur le joint d'un effort au niveau des points d'appui du joint sur la gorge de manière à faire entrer le joint dans la gorge par déformation élastique dudit joint sous l'effet de l'effort appliqué. De préférence, l'effort appliqué sur joint est compris entre 20 N et 50 N, de manière à ce que le joint tienne dans la gorge tout en pouvant être monté manuellement. Dans une variante le procédé de montage comprend, avant l'étape de positionnement du joint au contact de la gorge, une étape de mise en place d'un moyen de repérage, tel qu'une languette, sur ou autour du joint. Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : - La figure 1 est une vue de dessus d'un mode de réalisation préféré de joint métallique annulaire en V selon l'invention. - La figure 2 est une vue en coupe du joint en V suivant le grand axe de symétrie A-A référencé en figure 1. - La figure 3 présente en section transversale selon le grand axe de symétrie A-A référencé en figure 1, le joint de l'invention tel qu'il se positionne relativement à une gorge d'une bride de fixation. - La figure 4 présente en section transversale selon le grand axe de symétrie A-A référencé en figure 1, le joint de l'invention tel qu'il se positionne tel qu'il se positionne une fois inséré dans la gorge. - La figure 5 présente en section transversale selon le grand axe B-B référencé en figure 1, le joint de l'invention tel qu'il se positionne une fois inséré dans la gorge. - La figure 6 présente en demi-section transversale selon le grand axe A-A référencé en figure 1, le joint de l'invention tel qu'il se présente une fois que la bride de fixation est montée contre une seconde bride complémentaire. Description détaillée On voit sur la figure 1 en vue de dessus, un mode de réalisation préféré de joint métallique annulaire en V selon l'invention. Conformément à l'invention, un tel joint 1 métallique est de forme ovale. Le joint 1 comprend un grand axe A-A et un petit axe B-B perpendiculaires entre eux. De préférence, le grand axe A-A et le petit axe B-B sont des axes de symétrie. La figure 2 présente une section transversale du joint 1 selon le grand axe A-A. Le joint 1 présente en section transversale la forme d'un V symétrique par rapport à un plan de symétrie C-C, perpendiculaire à un axe central Z dudit joint. La section transversale en forme de V du joint 1 présente une base 2 arrondie raccordée à deux branches 3, 3' de V sensiblement rectilignes, s'étendant chacune de la base 2 du selon un angle E d'écartement déterminé et se terminant chacune par une collerette 4, 4' annulaire, lesdites collerettes 4, 4' étant sensiblement parallèles à l'axe de symétrie C-C. Dans ce mode de réalisation, la section transversale en forme de V du joint 1 est ouverte vers l'axe central Z. Le joint 1 en V comprend, comme illustré en figure 1, selon le grand axe de symétrie A-A un grand diamètre extérieur Dae et un grand diamètre intérieur Dai. Le joint 1 comprend selon le petit axe de symétrie B-B un petit diamètre extérieur dae et un petit diamètre intérieur dai. Dans cet exemple, à titre d'exemple concret, le joint 1 a les cotations suivantes : Le grand diamètre extérieur Dde est égal à 62, 5 mm avec une tolérance de +/- 0,1 mm. Le grand diamètre intérieur Dai est égal à 56,5 mm avec une tolérance de +/- 0,2 mm. 25 Le petit diamètre extérieur dde est égal à 54,5 mm avec une tolérance de +/- 0,1 mm. Le petit diamètre intérieur da; est égal à 60,5 mm avec une tolérance de +/- 0,2 mm. L'angle d'écartement E est égal à 45" Le joint 1 en V est métallique. Il peut être en acier ou encore en alliage de type Inconel, 30 une marque déposée pour désigner une gamme d'alliages, contenant une grande quantité de nickel et de chrome. Le joint 1 est déformable élastiquement. Le joint de l'invention est réalisé en partant d'une bande métallique que l'on forme en cercle pour la souder aux extrémités. La bande soudée est ensuite formée en V. Le V circulaire est ensuite rendu ovale. 35 Le joint 1 est destiné à être disposé dans une gorge annulaire d'une bride de fixation. De préférence, il s'agit d'une bride de fixation terminant un élément d'une ligne20 d'échappement pour moteur à combustion interne. L'élément de la ligne d'échappement peut être un élément tubulaire, un organe de dépollution tel qu'un catalyseur ou encore un turbocompresseur, coté turbine. La figure 3 présente, en section transversale selon le grand axe de symétrie A-A, le joint 1 tel qu'il se positionne relativement à une gorge 5 d'une bride 6 de fixation, avant son insertion dans ladite gorge 5. La bride de fixation 6 comprend une surface plane 7 comportant la gorge 5, la gorge 5 étant circulaire autour d'un axe central Z'. La gorge 5 comprend une paroi latérale interne 8 et une paroi latérale externe 9. Un premier chanfrein 10 peut faire le raccordement entre la paroi latérale interne 8 à la surface plane 7 et un second chanfrein 10' peut faire le raccordement entre la paroi latérale externe 9 à la surface plane 7. Le joint 1 se positionne sur la gorge 5 de tel manière que l'axe central de la gorge Z' et l'axe central Z du joint 1 sont sensiblement confondus. La gorge 5 présente un diamètre extérieur Dge inférieur au grand diamètre extérieur Dae (voir en figure 1) du joint 1. L'écart e entre le diamètre extérieur Dge et le grand diamètre extérieur Dde du joint 1 est de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres. Dans l'exemple décrit ici l'écart e est d'environ 0,3 mm. Ainsi, tel qu'il est disposé, le joint 1 est en contact avec la paroi externe 9 de la gorge 5 sur deux points d'appui situés à l'opposé l'un de l'autre sur le joint 1, au niveau du grand axe A-A du joint 1. La figure 4 présente en section transversale selon le grand axe A-A, le joint 1 tel qu'il se positionne une fois inséré dans la gorge 5. Tel qu'il est inséré, le joint 1 est maintenu immobile dans la gorge 5 par pression du joint 1 30 contre la paroi latérale externe 9, la flèche F sur la figure 4 représentant le sens de l'effort du joint sur la paroi latérale externe 9. Le joint 1 est en contact par deux zones 11, 11' de la base 2 de V, représentées en pointillés sur la figure 4, situées à l'opposé l'une de l'autre sur le joint 1, au niveau du grand axe A-A dudit joint 1. 35 Comme, le montre encore la figure 4, le joint 1 placé dans la gorge 5 dépasse par rapport à la surface plane 7. Le dépassement, référencé h sur le figure 4, est dans ce mode de réalisation préféré sensiblement d'un millimètre.25 L'insertion du joint 1 dans la gorge 5 est réalisée par déformation élastique par compression du joint 1 selon le grand axe A-A. Cette compression du joint 1 selon le grand axe A-A a pour effet de réduire la dimension axiale du joint selon cet axe. Cette compression du joint a évidemment aussi pour effet complémentaire d'agrandir le petit diamètre du joint 1 selon l'axe perpendiculaire B-B. Toutefois, comme le montre la figure 5, le dimensionnement du joint 1 est prévu pour que malgré l'extension du petit diamètre, le joint 1 puisse être inséré dans sa gorge 5 sans problème de contact avec la paroi interne 8 ou la paroi externe 9. Le montage du joint 1 dans sa gorge 5 peut se faire à la main par un opérateur et nécessite peu d'effort. En résumé, la procédure de montage du joint 1 dans la gorge 5 de la bride de fixation 6 s'opère de la façon suivante : On procède dans un premier temps à la fourniture d'un joint annulaire en V selon l'invention. L'opérateur vient ensuite positionner le joint 1 par rapport à la gorge 5. Le joint 1 de part sa forme ovale vient en contact sur gorge sur deux points d'appui situés à l'opposé l'un de l'autre au niveau du grand axe A-A comme illustré sur la figure 3. L'opérateur vient ensuite appliquer un effort sur le joint 1, de manière à faire entrer le joint 1 dans la gorge 5 par déformation élastique dudit joint sous l'effet de l'effort appliqué. Le montage est de plus rendu plus facile par le fait que la base 2 soit arrondie en améliorant le glissement de la base 2 du joint 1 dans la gorge 5. De même, le second chanfrein 10' raccordant la paroi externe 9 à la surface plane 7 facilite la mise en place du joint 1 en améliorant le glissement de la base 2 du joint 1 dans la gorge 5. De préférence, l'effort de montage est compris entre 20 N et 50 N. Le minimum est guidé par le fait que le joint 1 doit rester en place dans la gorge 5 et le maximum est guidé par le fait que le montage manuel ne doit pas demander un effort exagéré de l'opérateur. La figure 6 présente en demi-section transversale selon le grand axe A-A, le joint 1 tel qu'il se présente une fois que la bride de fixation 6 est montée contre une seconde bride 12 complémentaire. La bride complémentaire 12 ne présente pas de gorge, simplement une seconde surface plane 13 Le serrage de la bride de fixation 6 contre la bride complémentaire peut se faire par des moyens de fixation non représenté ici. Le serrage peut par exemple être réalisé par boulonnage. Au serrage des deux brides, le joint 1 est comprimé selon l'axe central et les branches du V se rapprochent. Une fois les deux brides 6, 12 serrées, l'étanchéité entre les deux brides 6, 12 est assurée par le contact de chacune des collerettes 4, 4' respectivement contre le fond de la gorge 5 et contre la surface plane 13 de la bride complémentaire 12. Au montage, on peut de préférence, avant le positionnement du joint 1 au contact de la gorge 5, mettre en place un moyen de repérage, non représenté ici tel qu'une languette mince, un fil ou encore une bande adhésive, sur ou autour du joint 1. Le moyen de repérage est placé de manière à être, après la mise en place la bride complémentaire 12 contre la bride de fixation 6, visible à l'extérieur du montage résultant desdites brides 6, 12. La vue de ce moyen de repérage permet à l'opérateur d'être assuré que le joint 1 est bien présent entre les brides 6, 12 et que la fonction étanchéité est valide. L'invention ne se limite pas à ce mode de réalisation préféré. En effet, dans une variante possible où la section transversale en V du joint en section présente une base 2 arrondie raccordée à deux branches 3, 3' et est ouverte vers l'extérieur du joint 1, le joint 1 est maintenu immobile dans la gorge 5 par pression du joint 1 contre la paroi latérale interne 8, le joint 1 étant en contact par deux zones 11, 11' de la base de V situées à l'opposé l'une de l'autre sur le joint 1, au niveau du petit axe B-B dudit joint 1. Dans cette variante, L'insertion du joint 1 dans la gorge 5 est cette fois réalisée par déformation élastique par extension du joint 1 selon le petit axe B-B. Cette extension du joint 1 a évidemment aussi pour effet complémentaire de réduire le grand diamètre du joint 1 selon le grand axe A-A, perpendiculaire au petit axe B-B. Toutefois, le dimensionnement du joint 1 est prévu pour que malgré le rétrécissement du grand diamètre du joint 1, le joint 1 puisse être inséré dans sa gorge 5 sans problème de contact avec la paroi interne 8 ou la paroi externe 9. Dans le mode préféré de réalisation présenté dans ce mémoire, la gorge annulaire 5 est circulaire. Dans une autre variante possible la gorge annulaire 5 peut également être de forme ovale. L'invention a de multiples avantages : Elle permet le montage du joint anneau en V sans problème de perte de ce dernier notamment lors de la manipulation de la bride de fixation en vue de joindre la bride complémentaire. Elle a un coût plus faible qu'une solution multi-feuilles a performance identique. Elle permet un gain de masse Elle facilite la mise en place du joint dans sa gorge, et ne nécessite pas d'indexage dans le cas d'une gorge en forme de cercle. Revendications1. Joint (1) métallique annulaire présentant en section transversale la forme d'un V symétrique par rapport à un plan de symétrie (C-C), perpendiculaire à un axe central (Z) dudit joint, caractérisé en ce que ledit joint (1) est de forme ovale. 2. Joint (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint (1) comprenant dans le plan de symétrie (C-C) de l'ovale un grand axe (A-A) et un petit axe (B-B) perpendiculaires entre eux, le grand axe (A-A) et le petit axe (B-B) sont des axes de symétrie. 3. Joint (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la section transversale en forme de V présente une base (2) arrondie raccordée à deux branches (3, 3') et est ouverte vers l'axe central (Z). 4. Joint (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la section transversale en forme de V présente une base (2) arrondie raccordée à deux branches (3, 3') et est ouverte vers l'extérieur du joint (1). 5. Ensemble comprenant une bride (6) de fixation comportant une surface (7) plane dotée d'une gorge (5) annulaire, ladite gorge (5) comprenant une paroi latérale interne (8) et une paroi latérale externe (9) sensiblement perpendiculaires à la surface plane (7), caractérisé en ce que ledit ensemble comprend un joint (1) métallique en V selon la revendication 3 placé dans la gorge (5) et en ce que ledit joint (1) est maintenu immobile dans la gorge (5) par pression du joint (1) contre la paroi latérale externe (9), le joint (1) étant en contact par deux zones (11, 11') de la base (2) de V situées à l'opposé l'une de l'autre sur le joint (1), au niveau du grand axe (A-A) dudit joint (1). 6. Ensemble comprenant une bride (6) de fixation comportant une surface (7) plane dotée d'une gorge (5) annulaire, ladite gorge (5) comprenant une paroi latérale interne (8) et une paroi latérale externe (9) sensiblement perpendiculaires à la surface (7) plane, caractérisé en ce que ledit ensemble comprend un joint (1) métallique en V selon la revendication 4 placé dans la gorge (5) et en ce que ledit joint (1) est maintenu immobile dans la gorge (5) par pression du joint (1) contre la paroi latérale interne (8), le joint (1) étant en contact par deux zones (11, 11') de la base (2) de V situées à l'opposé l'une de l'autre sur le joint (1), au niveau du petit axe (B-B) dudit joint (1). 7. Ensemble selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce qu'il s'agit d'une bride (6) de fixation terminant un élément d'une ligne d'échappement pour moteur à combustion interne. 8. Procédé de montage d'un joint dans une gorge (5) d'une bride (6) de fixation caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : fourniture d'un joint (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, positionnement du joint (1) par rapport à la gorge (5) de la bride (6), application sur le joint (1) d'un effort au niveau des points d'appui du joint (1) sur la gorge (5) de manière à faire entrer le joint (1) dans la gorge (5) par déformation élastique dudit joint (1) sous l'effet de l'effort appliqué. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'effort appliqué sur joint (1) est compris entre 20 N et 50 N. 10. Procédé selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend, avant l'étape de positionnement du joint (1) au contact de la gorge (5), une étape de mise en place d'un moyen de repérage, tel qu'une languette, sur ou autour du joint (1).