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CA 02577143 2007-02-01
WO 2006/024735 PCT/FR2005/001887
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Joint statique d'étanchéité
La présente invention a pour objet un joint statique d'étanchéité.
Le joint dont il s'agit peut être utilisé notamment dans le domaine
de l'automobile, en vue de réaliser une étanchéité entre une partie immobile
et
un couvercle, par exemple de bac à huile, de culasse, de pompe à huile, de
pompe à eau, au niveau d'un carter de distribution, à former un joint de
collecteur d'admission, ou encore à permettre l'assemblage d'électrodes d'une
pile à combustible.
Il existe à ce jour différents types de joints statiques.
Un prémier joint est réalisé en élastomère pur. Un tel joint présente
l'avantage d'être bon marché, et de posséder des propriétés d'amortissement.
Toutefois, ce joint ne possède pas de tenue mécanique avant montage, et les
entre-axes des ouvertures de passage de vis ne sont pas maîtrisés, ce qui
complique la manipulation et le montage. En outre, un tel joint ne bénéficie
pas
de limites de compression, et n'assure pas de cote fixe entre les éléments à
étancher, sinon à l'aide d'entretoises rapportées, ce qui peut se traduire par
des risques d'éclatement en position serrée.
Un second joint est réalisé à partir d'une pâte silicone déposée
directement sur le récipient à étancher. Ce type de joint est utilisé
notamment
pour les couvercles de culasse. Dans ce cas, le cordon de pâte est déposé par
un robot sur une chaîne de montage. L'avantage d'un tel joint est qu'il est
bon
marché, ses inconvénients essentiels étant qu'il est détruit lorsque le
couvercle
auquel il est associé est enlevé, et qu'il est difficile de redéposer un
nouveau
joint similaire.
Un autre type de joint est constitué par un support carton (fibres et
élastomère) fabriqué par des techniques papetières. De tels joints sont
utilisés
fréquemment pour réaliser l'étanchéité de bacs à huile, et quelquefois de
couvercles de culasse. Un tel joint présente l'avantage d'être bon marché,
mais
de procurer une étanchéité très moyenne.
Un autre type de joint est un joint de type métal revêtu. Il s'agit
d'une bande de matériau métallique, tel qu'un acier inoxydable ou non, d'une
épaisseur de l'ordre de 0,2 à 0,4 mm, qui possède au moins une nervure
continue pour assurer une contrainte assurant l'étanchéité. Pour protéger
l'acier, cette bande métallique est revêtue d'une couche de quelques microns
d'élastomère, tels qu'un nitrile ou un élastomère de type fluoré formant une
couche d'étanchéité de surface.
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Un tel joint est d'un prix de revient raisonnable, offre de bonnes
qualités d'étanchéité, mais nécessite, pour sa réalisation, des moyens de mise
en oeuvre importants (chaîne d'enduction).
Le document US-A-4 625 979 concerne un joint de culasse
comportant une âme constituée de plusieurs couches laminées, par
exemple,un noyau métallique revêtu sur ses deux faces par deux couches
fibreuses, à base de fibres de verre ou d'amiante, agglomérées par un
polymère. Les ouvertures de passage de fluides sont entourées par des
cordons d'étanchéité en silicone de hauteur constante, déposés par sérigraphie
et bordés chacun, de part et d'autre, par une nervure plus rigide, destinée à
limiter le fluage du cordon silicone en période de serrage.
Le document WO-99/13248 concerne un joint statique d'étanchéité
comprenant une âme métallique réalisée en acier doux, dont chacune des
faces est revêtue d'une couche d'élastomère déposée à froid, l'ensemble étant
placé dans un moule chauffé destiné à réaliser la mise en forme de
l'élastomère puis la vulcanisation, avec ménagement éventuel de nervures ou
filets d'étanchéité.
Les différents joints connus dans l'état de la technique visent à
assurer exclusivement une fonction d'étanchéité.
Le but de l'invention est de fournir un joint statique assurant non
seulement une fonction d'étanchéité, mais également au moins une autre
fonction tout en étant obtenu d'une façon simple.
A cet effet, le joint qu'elle concerne, du type comprenant un support
sur une face au moins duquel est déposée à froid une couche d'élastomère,
qui est ensuite mise en forme, avec formation éventuelle de filets ou
nervures,
dans un moule chauffé, où s'effectue également la vulcanisation, est
caractérisé en ce que le support n'est pas revêtu sur toute sa surface par de
l'élastomère, les zones non revêtues remplissant une fonction autre qu'une
fonction d'étanchéité.
Suivant une forme d'exécution de ce joint, le support est constitué
par un support ajouré, tel qu'un support perforé, ou tissé délimitant des
mailles,
la ou les zones non revêtues d'élastomère jouant, le rôle de filtre.
Ainsi, le joint remplit les fonctions d'étanchéité autour de certaines
ouvertures qu'il comprend, la ou les zones non revêtues d'élastomère, laissant
visible le support ajouré qui joue le rôle de filtre, par exemple pour un
circuit
d'huile, d'eau ou d'air.
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Suivant une autre forme d'exécution de ce joint, le support est
constitué par une plaque métallique de forme générale rectangulaire, formant
électrode d'une pile à combustible, dont la partie centrale n'est pas revêtue
d'élastomère et dont la zone périphérique est revêtue, sur une face au moins,
d'élastomère, avec ménagement d'ouvertures pour le passage de fluides et de
boulons de serrage.
Les supports jouent le rôle d'électrode, alternativement d'anodes et
de cathodes, la zone périphérique comportant l'élastomère assurant
l'étanchéité entre deux plaques voisines, cette zone périphérique permettant
le
passage avec étanchéité de vis et de fluides.
Suivant une autre possibilité, le support est constitué par une
membrane semi-perméable, destinée à être placée entre une anode et une
cathode d'une pile à combustible, la partie centrale de la membrane n'étant
pas
revêtue d'élastomère et la zone périphérique étant revêtue d'élastomère sur au
moins une face, en vue d'assurer l'étanchéité vis-à-vis d'au moins une
électrode, anode ou cathode adjacente.
Selon une autre forme d'exécution de ce joint, le support est
constitué par une armature conductrice électrique comportant au moins une
zone non revêtue d'élastomère, destinée à la connexion électrique, le reste de
la surface revêtue d'élastomère assurant une isolation électrique et
l'étanchéité.
II peut s'agir, par exemple de réaliser la connexion électrique d'un
boîtier étanche, par l'intermédiaire de l'armature du joint.
Suivant une autre forme d'exécution adaptée par exemple à
l'étanchéité de circuits imprimés, dans le domaine électronique, le support
est
constitué par une armature électriquement isolante, telle qu'en matière
synthétique, comportant au moins une zone non revêtue d'élastomère, le reste
de la surface étant revêtu d'élastomère et assurant l'étanchéité et
participant à
l'isolation électrique.
Suivant une autre forme d'exécution de ce joint, le support
comporte au moins une zone non revêtue d'élastomère, comportant une
déformation en trois dimensions. La déformation peut correspondre, par
exemple à un canal embouti, à servir de fixation de pièces annexes, ou à
servir
de déflecteur de fluide.
L'épaisseur de la couche d'élastomère est comprise entre 0 et
2 mm après moulage. L'épaisseur de la couche d'élastomère peut être
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constante, ou peut être variable sur une même face du joint, ou peut varier
d'une face à l'autre, si les deux faces sont revêtues.
Suivant une possibilité, le joint comporte des filets ou nervures
dépassant de la couche d'élastomère d'une hauteur comprise entre 0,05 et
2 mm.
Les filets peuvent être continus, discontinus, et leur hauteur peut
être constante ou non. C'est ainsi que, suivant une possibilité, la hauteur
d'un
filet est variable sur la longueur de celui-ci, et/ou la hauteur des filets
est
différente d'un filet à un autre ou sur les deux faces du joint, si les deux
faces
sont revêtues.
Suivant une caractéristique de l'invention, l'élastomère recouvre la
tranche du support avec formation ou non d'un bourrelet. Il peut s'agir d'un
simple recouvrement pour assurer la protection de la tranche, ou d'un
bourrelet
qui possède des propriétés d'étanchéité.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le support
comprend des rainures sur l'une ou moins de ses faces, favorisant l'ancrage de
l'élastomère.
De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la
description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant,
à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de ce joint.
Figure 1 est une vue à plat d'un joint assurant une fonction de
filtration.
Figure 2 est une vue à plat d'une électrode d'une pile à
combustible.
Figure 3 est une vue en coupe partielle, à échelle agrandie et en
position éclatée de plusieurs éléments constitutifs d'une pile à combustible.
Figure 4 est une vue des éléments de figure 3 en position
assemblée.
Figure 5 est une vue en coupe d'une membrane d'une pile à
combustible.
Figure 6 est une vue en perspective d'un élément assurant une
fonction de connexion électrique.
Figure 7 est une vue en coupe d'une partie de joint comportant un
canai de distribution de fluide.
Figure 8 est une vue en coupe d'un joint comportant également un
canai de distribution de fluide.
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Figure 9 est une vue en perspective d'un joint comportant une
partie déformée en trois dimensions.
Figures 10 et 11 sont deux vues en coupe du bord de deux joints
avec recouvrement de la tranche par de l'élastomère.
5 Figures 12 et 13 sont deux vues en coupe partielle de la partie
centrale d'un joint, dans laquelle l'élastomère est ancré dans une rainure.
La figure 1 représente un joint 2 comportant un support 3 constitué
par une maille tissée, ou un support perforé, ce support pouvant être réalisé
en
différents types de matériaux notamment acier inoxydable, aluminium, matière
plastique. Sur l'une au moins des deux faces du support 3 est déposée une
couche d'élastomère 4 dont l'épaisseur varie, après moulage, entre 0 et 2 mm.
Le support comporte des trous 5 pour le passage de vis de serrage, ainsi que
d'autres trous 6 pour le passage de fluides, les trous destinés au passage de
fluide étant entourés au niveau d'au moins une face du support par un filet 7,
la
hauteur des filets étant comprise entre 0,05 et 2 mm, à partir de la couche
d'élastomère. Il est à noter que le support perforé 3 demeure visible dans une
zone non recouverte d'élastomère, cette zone servant de filtre pour le passage
de fluides tels que de l'huile, de l'air ou de l'eau.
La figure 2 représente une électrode pour pile à combustible. Cette
électrode est constituée par une plaque 8 dont la partie centrale n'est pas
revêtue d'élastomère. De l'élastomère 9 est présent dans la zone périphérique,
sur chaque face de la plaque. Dans cette zonè périphérique, sont ménagés des
trous 10 pour le passage de vis de serrage, ainsi que des trous 12 pour le
passage de fluides. Comme montré aux figures 3 et 4, les couches
d'élastomère comportent des filets 13 favorisant l'étanchéité. L'épaisseur de
la
couche d'élastomère peut varier entre 0 et 2 mm par face, et la hauteur des
filets par rapport à la couche d'élastomère entre 0,05 et 2 mm.
Il est possible d'avoir des couches d'élastomère de hauteurs
différentes sur les deux faces, comme cela ressort des figures 3 et 4, et
d'avoir
une couche d'élastomère dont la hauteur n'est pas constante sur une même
face, comme cela ressort de ces mêmes figures.
La hauteur des filets 13, lorsqu'ils existent, peut être constante ou
évolutive.
Aux figures 3 et 4, les couches d'élastomère sont conformées pour
assurer la fixation étanche d'une membrane semi-perméable 14.
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Il doit être noté qu'aux figures 3 et 4, l'une des plaques constitue
une anode A tandis que l'autre constitue une cathode C.
La figure 5 représente une variante dans laquelle la membrane 14
sert elle-même de support, la partie centrale de la membrane n'étant pas
revêtue d'élastomère, et ses deux faces étant revêtues d'élastomère 9 dans les
deux zones périphériques.
La figure 6 représente un joint 15, comportant un support constitué
par une armature métallique conductrice 16, revêtue sur ses deux faces d'une
couche d'élastomère 17, présentant des filets d'étanchéité 18. Le métal n'est
pas totalement revêtu d'élastomère pour permettre de réaliser une fonction de
connecteur électrique sur un boîtier étanche.
Suivant le même principe, pour réaliser l'étanchéité dans des
circuits imprimés, l'armature du joint est alors isolante et réalisée par
exemple
en matière synthétique et le surmoulage d'élastomère assure l'étanchéité et
participe à l'isolation électrique.
La figure 7 représente un joint comportant un support 19 revêtu
localement, sur ses deux faces, de deux couches d'élastomère 20 et 22. La
couche d'élastomère 22 est discontinue, et ménage un canal 23 destiné à
former un canal de distribution de fluide.
La figure 8 représente un joint comportant un support 24, revêtu sur
deux de ses faces et localement de couches d'élastomère 25 et 26. Dans une
zone non revêtue d'élastomère, le support 24 comporte un embouti 27 formant
un canal de distribution de fluide.
Comme indiqué précédemment, la couche d'élastomère a une
épaisseur variant entre 0 et 2 mm par face, avec possibilité d'une dissymétrie
de l'épaisseur sur les deux faces, comme montré à la figure 8, avec présence
ou non de filets 28, de hauteur comprise entre 0,05 et 2 mm par rapport à la
surface de la couche d'élastomère.
La figure 9 représente un joint comportant un support embouti en
trois dimensions 29, dans une zone non revêtue d'élastomère 30. La partie
déformée peut servir de déflecteur de fluide, ou de fixation de pièces
annexes.
Une couche d'élastomère peut être déposée sur une ou sur deux faces, avec
une couche d'élastomère d'épaisseur comprise entre 0 et 2 mm par face, avec
une possibilité de dissymétrie de l'épaisseur sur une face et sur l'autre, et
avec
possibilité de filets sur l'une ou l'autre face.
Différents procédés de réalisation peuvent être mis en oeuvre.
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Il peut être procédé à une prédécoupe du support, au dépôt sur le
support d'une couche permettant l'adhérence de l'élastomère, au dépôt à froid
de l'élastomère sur au moins une face du support, au moulage de l'élastomère
à chaud avec vulcanisation de celui-ci et à la découpe partielle ou totale du
joint.
La mise en forme du support par déformation de celui-ci si le
support est métallique, peut intervenir lors de la prédécoupe de celui-ci,
lors du
moulage de l'élastomère, ou lors de la découpe partielle ou totale du joint.
Les figures 10 et 11 représentent un joint comportant un
support 34, dont la tranche est recouverte par une couche d'élastomère 35.
Dans la forme d'exécution représentée à la figure 10, la tranche du
support 34 est simplement revêtue d'une couche 35 prolongeant les couches
d'élastomère 36 s'étendant sur l'une et l'autre face du support.
Dans la forme d'exécution représentée à la figure 11, la couche
d'élastomère 36 revêtant partiellement l'une et l'autre face du support 34,
est
prolongée au niveau de la tranche par un cordon 37, d'épaisseur supérieure à
celle du support et des deux couches d'élastomère 36.
Les figures 12 et 13 représentent deux tronçons de support 38
montrant chacun une rainure 39, dans laquelle pénètre la couche
d'élastomère 40. Dans le cas du joint de figure 13, la couche d'élastomère
affleure les deux faces du support, tandis que dans la forme d'exécution de la
figure 14, les deux couches d'élastomère dépassent des deux faces du
support 38. La profondeur des rainures est comprise entre 0 et 1 mm, tandis
que l'épaisseur de la couche d'élastomère débordant de chaque face du
support 38 est comprise entre 0 et 0,05 mm dans la forme d'exécution de la
figure 14. La pénétration de l'élastomère dans les rainures 39 favorise
l'accrochage de celui-ci sur le support.
Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande
amélioration à la technique existante en fournissant un joint statique de
structure simple, possédant des fonctions autres que la seule fonction
d'étanchéité.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes
d'exécution de ce joint décrites ci-dessus à titre d'exemples, elle en
embrasse
au contraire toutes les variantes.
