FR2905439A1 - Joint metallique a insert elastique - Google Patents
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Abstract
L'objet de l'invention est un joint (10), utilisé pour la réalisation d'une étanchéité entre deux éléments, notamment d'une ligne d'échappement, composé d'au moins une tôle (14) disposant d'au moins une ouverture, caractérisé en ce que la tôle (14) comprend au moins un logement (18) à volume V variable autour de ladite ouverture, ledit logement (18) disposant de moyens (26) de variation de volume aptes à stopper une diminution du volume V à une valeur minimale, non nulle, et recevant un insert élastique (20) susceptible de s'opposer à ladite diminution du volume V.
Description
1 JOINT METALLIQUE A INSERT ELASTIQUE La présente invention est relative à
un joint métallique comprenant un insert élastique permettant de réaliser une étanchéité, notamment au niveau des raccords entre les différents éléments d'une ligne d'échappement. L'étanchéité réalisée par un joint entre deux éléments d'une ligne d'échappement doit répondre à deux principales contraintes, d'une part les deux éléments à étancher sont susceptibles d'être mobiles l'un par rapport à l'autre et, d'autre part, la température élevée des gaz d'échappement circulant dans une ligne d'échappement est susceptible de détériorer les capacités d'étanchéité du joint. Différents dispositifs et matériaux sont aujourd'hui utilisés pour la réalisation d'un joint d'étanchéité au niveau d'une ligne d'échappement. On distingue cependant différents modes de réalisation. Généralement, au niveau du raccord à étanchéifier, les sections des extrémités des éléments de la ligne d'échappement sont en forme de V, un collier de serrage pressant les deux surfaces de raccordement à section en V des deux éléments l'une contre l'autre. Ce simple assemblage suffit à assurer une liaison mécanique solide mais ne permet pas la réalisation d'une étanchéité efficace. Divers dispositifs de l'art antérieur proposent des solutions pour réaliser une étanchéité au niveau du raccordement des extrémités de deux éléments d'une ligne d'échappement.
Ainsi, un premier mode de réalisation, développé et illustré dans la demande de brevet US 6 279 965, consiste en un anneau d'étanchéité à profil conique dont les surfaces extérieure et intérieure sont inclinées, ledit anneau venant directement se loger entre la surface intérieure inclinée d'un premier élément à 2905439 2 étancher et la surface extérieure inclinée d'un deuxième élément à étancher. Grâce à un profil sensiblement convexe de la surface extérieure du deuxième élément, les deux éléments sont sensiblement libres en rotation l'un par rapport à l'autre, ce qui permet de compenser les vibrations et les mouvements de la ligne 5 d'échappement. Cet anneau d'étanchéité est constitué d'un matériau résistant au feu, notamment en graphite expansé, et d'un fil fin de métal. Ce mode de réalisation d'un joint d'étanchéité d'une ligne d'échappement ne précise pas une quelconque élasticité de l'anneau d'étanchéité permettant de compenser les variations dimensionnelles des deux éléments de la ligne 10 d'échappement, notamment au niveau des surfaces de raccordement desdits éléments lors des dilatations. Un deuxième mode de réalisation, développé et illustré dans le brevet DE 100 56 182, consiste en un anneau métallique, notamment en tôle, d'étanchéité comprenant une nervure d'étanchéité continue sur tout le contour de l'ouverture 15 destinée au passage des gaz d'échappement. Selon un mode de réalisation optimisé, ledit anneau métallique d'étanchéité comprend des moyens susceptibles de limiter l'écrasement de la nervure d'étanchéité. Il s'agit soit d'une épaisseur de tôle rapportée à proximité de ladite nervure, soit d'un pli réalisé dans la même tôle que celle de réalisation du joint et à proximité de la nervure d'étanchéité.
20 La nervure de ce mode de réalisation permet de compenser les variations dimensionnelles des deux éléments de la ligne d'échappement, notamment au niveau des surfaces de raccordement desdits éléments lors des dilatations. Mais, pour ce mode de réalisation, d'autres désavantages se présentent. Premièrement, la liberté de rotation entre les deux éléments de la ligne d'échappement est très limitée et, deuxièmement, l'élasticité de la nervure d'étanchéité, malgré la présence de limiteurs d'écrasement, est susceptible de diminuer au fil des cycles de montées en température, une rigidification de ladite nervure entraînant une étanchéité moins optimale et donc d'éventuelles fuites.
2905439 3 Aussi, la présente invention vise à pallier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un joint métallique à insert élastique, susceptible d'assurer une étanchéité entre deux éléments d'une ligne d'échappement ainsi qu'une compensation des mouvements, rotation ou translation, dus aux vibrations, aux 5 dilatations ou aux chocs subis par la ligne d'échappement, la conception dudit joint lui permettant de conserver son élasticité dans le temps. A cet effet, l'invention a pour objet un joint, utilisé pour la réalisation d'une étanchéité entre deux éléments, notamment deux éléments d'une ligne d'échappement, composé d'au moins une tôle disposant d'au moins une ouverture, 10 caractérisé en ce que la tôle comprend au moins un logement à volume V variable autour de ladite ouverture, ledit logement disposant de moyens de variation de volume, apte à stopper une diminution du volume V à une valeur minimale, non nulle, et recevant un insert élastique susceptible de s'opposer à ladite diminution du volume V.
15 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 vue de face d'un premier mode de réalisation du joint selon l'invention ; 20 - la figure 2 est une vue en coupe du mode de réalisation préféré du joint selon l'invention ; - la figure 3 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation du joint selon l'invention ; - la figure 4 est une vue en coupe d'un joint selon l'invention monté entre 25 deux éléments d'une ligne d'échappement. Sur la figure 1, on a représenté un joint 10, notamment conçu pour la réalisation d'une étanchéité entre deux éléments 12 constitutifs d'une ligne d'échappement.
2905439 4 Ce joint 10, notamment métallique, est composé d'au moins une tôle 14 comprenant une ouverture 16 pour le passage des gaz d'échappement. La tôle composant le joint 10 peut être réalisée dans différents aciers ou aciers inoxydables, pour donner un ordre d'idée, selon un mode de réalisation préféré 5 l'épaisseur de la tôle composant ledit joint se situe entre 0,1 et 1 mm. La description et les illustrations présentent un joint particulièrement adapté pour la réalisation d'une étanchéité entre deux éléments 12, notamment d'une ligne d'échappement, pouvant présenter des surfaces en rapport coniques, d'où une conception sensiblement circulaire pour s'adapter aux conduits et aux 10 raccords, généralement cylindriques, d'une ligne d'échappement. Cependant, cette conception du joint 10 n'est aucunement limitative, ledit joint pouvant aussi prendre une forme sensiblement polygonale, elliptique ou autre. Avantageusement, le joint 10 selon l'invention peut être associé avec des moyens de diffusion des gaz comme ceux décrits dans la demande FR 05 53 678 15 concernant un joint de diffusion notamment destiné à une ligne d'échappement comprenant un filtre catalytique ou à particules. Comme illustré en figure 2, le joint 10 selon l'invention comprend un logement 18 à volume variable recevant un insert élastique 20. En position repos, c'est-à-dire avant montage du joint 10 entre deux éléments 12 d'une ligne d'échappement, 20 l'insert élastique 20 occupe sensiblement tout le volume V du logement à volume variable. Selon les applications, en position repos du joint 10, l'insert élastique 20 peut être plus ou moins compressé, ladite compression étant venue de fabrication, dans le logement 18 à volume variable. La précontrainte ainsi créée permet 25 d'améliorer la résistance à l'écrasement du joint 10 et donc son efficacité. Etant donnée la plage de température des gaz traversant une ligne d'échappement, l'insert élastique 20 est réalisé dans un matériau résistant à la 2905439 5 chaleur et susceptible de conserver ses propriétés élastiques après de nombreux cycles de montée en température. Selon un mode de réalisation préféré, l'insert élastique 20 est réalisé dans un matériau fibreux, résistant à la chaleur et conservant sa résistance à la 5 compression après de nombreux cycles de montée en température, l'insert étant réalisé par exemple en un matériau minéral ou synthétique maintenu par des fibres et des matières de remplissage telles que le mica, la céramique ou autre. Avantageusement, l'insert élastique 20 peut être réalisé dans un matériau apte à se dilater aux températures auxquelles sont soumis les éléments composant une 10 ligne d'échappement, de cette manière, l'étanchéité réalisée par le joint 10 auxdites températures est renforcée. Selon un premier mode de réalisation du joint 10 selon l'invention et comme illustré en figure 2, le logement 18 à volume variable comprend un pliage 22 semifermé de la tôle 14 formant le joint 10. Le logement 18 à volume variable du joint 15 selon l'invention est donc un logement sensiblement ouvert. Le pliage 22 semifermé est effectué de manière continue ou pas, au niveau d'au moins un bord 24 périphérique de la tôle 14 du joint 10, en recourbant ledit bord 24 sur la tôle 14 elle-même, grâce, par exemple, à des outils et des méthodes de formage et de pliage de la tôle connu de l'homme de l'art.
20 La forme du pliage 22 semi-fermé, et donc du logement 18 à volume variable peut prendre toutes les formes possibles et réalisables avec des outils de formage et de pliage de la tôle, on peut ainsi réaliser un pliage 22 semi-fermé de forme sensiblement circulaire, sensiblement polygonal, ou autre. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le pliage 22 semi-fermé 25 constituant le logement 18 à volume variable est sensiblement circulaire et réalisé sur le bord 24 périphérique intérieur de la tôle 14 correspondant à l'ouverture 16 de passage des gaz d'échappement.
2905439 6 Selon un autre mode de réalisation de l'invention, illustré en figure 3, le pliage 22 semi-fermé constituant le logement 18 à volume variable est sensiblement polygonal et réalisé sur le bord 24 périphérique extérieur de la tôle 14 du joint. Le volume V du logement 18 à volume variable dépend directement de la forme du 5 pliage 22 semi-fermé, les éléments influant sur la forme du pliage 22 semi-fermé après fabrication du joint 10 étant la précontrainte et/ou les dilatations de l'insert élastique 20, ainsi que l'état monté ou au repos du joint 10 selon l'invention. Le bord 24 du pliage 22 semi-fermé renfermant l'insert élastique 20, de par la 10 fonction de logement 18 à volume variable dudit pliage et étant donné la réalisation du pliage 22 semi-fermé en recourbant la tôle 14 sur elle-même, se trouve à une distance E non nulle d'une partie de la tôle 14 lorsque le joint 10 est au repos. La distance E non nulle séparant le bord 24 du pliage 22 semifermé d'une partie de la tôle 14 définit un mode de réalisation préféré des moyens 26 15 de variation de volume du logement 18 à volume variable. Comme illustré en figure 4, lors de l'assemblage du joint 10 entre deux éléments 12 d'une ligne d'échappement, la distance E réduit, ou s'annule, par écrasement du pliage 22 semi-fermé, provoquant une réduction du volume V du logement 18. L'insert élastique 20 est compressé et s'oppose à la diminution du volume V du 20 logement 18, tel un ressort. De cette manière, le joint 10 est maintenu en contact avec les surfaces 5 des deux éléments 12 de la ligne d'échappement enserrant le joint 10. L'insert élastique 20 assure donc une étanchéité efficace, quelles que soient les conditions de température, en résistant à l'écrasement du pliage 22 semi-fermé entre les surfaces S des deux éléments 12 de la ligne 25 d'échappement enserrant le joint 10. Le jeu de serrage entre les surfaces 5 de deux éléments 12 d'une ligne d'échappement pouvant varier, pour éviter que l'insert élastique 20 ne se trouve compressé au-delà d'une certaine limite, au-dessus de laquelle il perdrait ses 2905439 7 capacités élastiques, le joint 10 selon l'invention comprend une butée 28 susceptible de stopper une diminution du volume V du logement 18 à volume variable à une valeur minimale, non nulle. Cette valeur minimale du volume V correspondant sensiblement à la valeur minimale au-delà de laquelle l'insert 5 élastique 20 risquerait de perdre ses capacités élastiques. Avantageusement, en ajustant la valeur de la distance E lors de la fabrication du joint 10, on peut contrôler sensiblement la compression maximale possible de l'insert élastique 20 lors de l'utilisation du joint 10 et du serrage des moyens de fixation entre les deux éléments 12 de la ligne d'échappement recevant un joint 10 10 selon l'invention. Selon un mode de réalisation préféré de la butée 28, ladite butée stoppant la diminution du volume V est une partie de la tôle 14 elle-même, notamment la partie 30 de tôle faisant sensiblement face au bord 24 du pliage 22 semi-fermé. Concernant le bord 24 du pliage 22 semi-fermé, il consiste en l'extrémité du 15 dernier pli de la tôle formant le logement 18 à volume variable, ce dernier pli pouvant être sensiblement parallèle ou sensiblement perpendiculaire, comme illustré en figure 3, à la partie 30 de tôle, ou bien, ce bord 24 peut consister en un dernier pli sur elle-même de la tôle utilisée pour réaliser le pliage 22 semifermé.
20 Selon un autre mode de réalisation de la butée 28, ladite butée stoppant la diminution du volume V consiste en une élévation de la tôle, notamment une élévation réalisée au niveau de la partie de tôle faisant sensiblement face au bord du pliage semi-fermé. Cette élévation de la tôle 14 peut être réalisée par un pliage 32 de la tôle 14 effectué au niveau de la partie 30 de la tôle 14 faisant 25 sensiblement face au bord 24 du pliage 22 semi-fermé. Selon un mode de réalisation, le joint 10 selon l'invention comprend au moins une nervure 34 d'étanchéité entourant l'ouverture 16 de passage des gaz d'échappement. Ladite nervure 34 d'étanchéité est réalisée par déformation de 2905439 8 la tôle 14 du joint 10 en évitant de trop étirer la matière pour conserver au maximum son élasticité. Juxtaposée au logement 18 à volume variable recevant l'insert élastique 20, ladite, au moins une, nervure 34 d'étanchéité est soulagée en compression par l'insert élastique 20 et protégée d'un écrasement total par la 5 butée 28. Avantageusement, l'arrivée en butée 28 du bord 24 du pliage 22 semi-fermé, est prévue pour protéger la nervure 34 d'étanchéité d'une déformation plastique. Le logement 18 à volume variable et l'insert élastique 20 jouent donc le rôle de limiteur d'écrasement en plus de celui de barrière d'étanchéité du joint 10.
10 Selon un mode de réalisation préféré, le joint 10 selon l'invention comprend au moins deux nervures 34 d'étanchéité, au moins une nervure 34 d'étanchéité sur chacune des deux faces du joint 10, de manière à ce que le sommet 36 d'au moins une nervure d'étanchéité 34 vienne en contact avec un élément 12 des deux éléments 12 de la ligne d'échappement et à ce que le sommet 36 d'au moins une 15 autre nervure d'étanchéité 34 vienne en contact avec l'autre élément 12 de la ligne d'échappement. Le joint 10 assure ainsi une étanchéité optimale au niveau de chaque surface 5 des deux éléments 12 de la ligne d'échappement enserrant ledit joint 10. Afin de faciliter son montage, notamment sur les chaînes d'assemblage de lignes 20 d'échappement, le joint 10 selon l'invention intègre des moyens 38 de positionnement. Ces moyens de positionnement 38, susceptibles de fixer sensiblement la position du joint 10 sur l'une des deux surfaces 5 des deux éléments 12 de la ligne d'échappement enserrant ledit joint 10, consistent en un formage de la tôle 14 adapté à la géométrie desdits éléments 12.
25 Selon un mode de réalisation, les moyens 38 de positionnement du joint 10 consistent en un pli 40 continu de la tôle 14 en périphérie extérieure du joint 10, l'inclinaison entre les deux parties du joint séparées par ledit pli 40 étant fonction de l'inclinaison des surfaces 5 des deux éléments 12 de la ligne 2905439 9 d'échappement enserrant ledit joint. La partie 42 de tôle située en périphérie extérieure du joint, après ledit pli 40, est de forme adaptée à la géométrie des deux éléments 12 de la ligne d'échappement enserrant le joint, ladite partie 42 peut notamment être sensiblement plate de manière à venir en appui sur une 5 surface plane, tel un épaulement, ménagée au niveau d'un des deux éléments 12. Ainsi, lors du montage du joint 10 par l'opérateur sur une ligne d'échappement, l'opération de mise en place du joint 10 est facilitée. Selon un autre mode de réalisation, les moyens 38 de positionnement du joint 10 consistent en un pli 40 continu de la tôle en périphérie intérieure du joint 10, la 10 partie 42 de tôle située en périphérie intérieure du joint, après ledit pli 40, étant sensiblement plate. L'invention n'est évidemment pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne les dimensions et les matériaux des différents éléments. De plus, 15 la conception du joint 10 peut être utilisée pour la réalisation d'une étanchéité dans des assemblages autres que ceux rencontrés dans une ligne d'échappement.
Claims (10)
1. Joint (10), utilisé pour la réalisation d'une étanchéité entre deux éléments (12), notamment d'une ligne d'échappement, composé d'au moins une tôle (14) disposant d'au moins une ouverture (16), caractérisé en ce que la tôle (14) comprend au moins un logement (18) à volume V variable autour de ladite ouverture (16), ledit logement (18) disposant de moyens (26) de variation de volume, aptes à stopper une diminution du volume V à une valeur minimale, non nulle, et recevant un insert élastique (20) susceptible de s'opposer à ladite diminution du volume V.
2. Joint (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (26) de variation de volume comprennent un pliage (22) semi-fermé de la tôle (14), le bord (24) dudit pliage (22) se trouvant à une distance E non nulle de la tôle (14).
3. Joint (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pliage (22) semi-fermé est sensiblement circulaire.
4. Joint (10) selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le pliage (22) semi-fermé est réalisé sur le bord (24) périphérique intérieur de la tôle (14) correspondant à l'ouverture (16) et/ou sur le bord (24) périphérique extérieur de la tôle (14).
5. Joint (10) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le joint (10) comprend une butée (28) susceptible de stopper la diminution du volume V du logement (18) à volume variable à une valeur minimale, non nulle.
6. Joint (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la butée (28) est la partie (30) de la tôle (14) faisant sensiblement face au bord (24) du pliage (22) semi-fermé. 2905439 11
7. Joint (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la butée (28) est une élévation de la tôle (14) réalisée au niveau de la partie (30) de tôle faisant sensiblement face au bord (24) du pliage (22) semi-fermé.
8. Joint (10) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il 5 comprend au moins une nervure (34) d'étanchéité.
9. Joint (10) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (38) de positionnement sous forme d'un formage adapté de la tôle (14) du joint.
10. Joint (10) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que 10 l'insert élastique (20) est réalisé dans un matériau apte à se dilater aux températures auxquelles sont soumis les éléments composant une ligne d'échappement.
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