CH708137A2 - Joint torique. - Google Patents

Abstract

L’invention a pour objet un joint torique, notamment pour pièces d’horlogerie, dans lequel les défauts de surface périphériques du joint sont situés hors du plan équatorial du joint, à une distance d dudit plan équatorial telle, que par rapport au diamètre de corde D du joint 0,25 < 2d/D < 0.85. Des procédés de fabrication de tels joints au moyen de moules appropriés sont également décrits.

Description

[0001] La présente invention concerne un joint torique, et en particulier un joint torique destiné aux pièces d’horlogerie.

[0002] Les joints toriques, couramment aussi appelés O-ring, sont largement utilisés dans de nombreuses applications. Ils présentent généralement la forme géométrique d’un tore ouvert, c’est-à-dire d’un tore dont le diamètre majeur, souvent simplement appelé diamètre du joint, est supérieur au diamètre mineur, ce dernier étant encore appelé diamètre de corde. Ils présentent ainsi une symétrie de révolution autour d’un axe, ainsi qu’un plan de symétrie, orthogonal à cet axe, qu’on peut qualifier, en utilisant un langage quelque peu géographique, de plan équatorial de symétrie.

[0003] Ils sont le plus souvent réalisés en élastomères par des procédés de moulage par injection ou par compression. Un outil de moulage comprend généralement deux demi-outils avec des faces planes venant l’une contre l’autre, chaque face plane étant gravée d’un grand nombre d’empreintes de demi-joints, c’est-à-dire des moitiés de joints situées d’un côté du plan de symétrie. Ces empreintes sont agencées de telle sorte qu’une empreinte d’un demi-outil vienne exactement en face d’une empreinte de l’autre demi-outil, de part et d’autre du plan de symétrie du joint. Dans le cas des moulages par injection, l’un des demi-outils comprend également des canaux d’alimentation. Le plan séparant les deux demi-outils est généralement qualifié par l’homme du métier de plan de joint. Dans les procédés de fabrication résumés ci-dessus, le plan de joint coïncide avec le plan équatorial de symétrie du joint.

[0004] Malgré la précision de fabrication des outils de moulage actuels, de légers défauts de positionnement des empreintes se faisant face au cours du processus de moulage ne peuvent pratiquement pas être évités ce qui se traduit par divers défauts du joint torique se situant dans le plan de symétrie du joint. Des exemples non limitatifs de tels défauts sont représentés dans les fig. 1 , 2 et 3 : <tb>dans la fig. 1 ,<SEP>un déport 1 est dû à une différence de dimension de l’empreinte supérieure et de l’empreinte inférieure; <tb>dans la fig. 2 ,<SEP>un déport 2 est dû à un défaut d’alignement des deux empreintes; <tb>la fig. 3<SEP>montre une bavure de moulage.

[0005] On peut observer que ces défauts de surface, en particulier sous forme de déport ou de bavure, visualisent en quelque sorte le plan de joint en générant deux défauts de surface périphériques s’étendant respectivement selon un périmètre extérieur et un périmètre intérieur visibles à la surface du joint, dans le plan équatorial de celui-ci.

[0006] De tels défauts, qui sont pratiquement impossibles à éviter en cours de fabrication dans l’état de la technique, sont normalement de l’ordre de quelques centièmes de millimètre et, en tout cas, avec un outillage moderne bien réalisé, inférieurs au 10e de millimètre. Dans la plupart des applications où on utilise des joints toriques de taille relativement importante, ces défauts sont d’importance relative mineure. Mais dans certains domaines d’application, tels que celui de l’horlogerie, où on utilise des joints de diamètres de 1 à 4 mm, avec des diamètres de corde inférieurs au millimètre, ces défauts ont une incidence sur l’efficacité de l’étanchéité: en effet dans la majorité des conceptions des pièces d’horlogerie, par exemple de poussoirs ou de couronnes, les 2 éléments à étancher viennent directement en contact avec ces défauts, la zone équatoriale du joint constituant la zone d’écrasement de celui-ci.

[0007] Le but de l’invention est de trouver une solution à ce problème.

[0008] À cet effet, l’invention propose un joint torique dans lequel les défauts de surface périphériques du joint sont situés hors du plan équatorial du joint, à une distance dudit plan équatorial telle, que par rapport au diamètre de corde D du joint 0,25 < 2d/D < 0,85

[0009] Plus particulièrement, la distance peut-être choisie de telle sorte que 0,40 < 2d/D < 0,60

[0010] La valeur optimale du rapport 2d/D est de l’ordre de 0,50.

[0011] Selon un mode d’exécution, le défaut de surface s’étendant le long d’un diamètre périphérique extérieur et le défaut de surface s’étendant le long d’un diamètre périphérique intérieur sont situés du même côté du plan équatorial de symétrie du joint torique.

[0012] Selon un autre mode d’exécution le défaut de surface s’étendant le long d’un diamètre périphérique extérieur et le défaut de surface s’étendant le long d’un diamètre périphérique intérieur sont situés de part et d’autre du plan équatorial de symétrie du joint torique.

[0013] Selon un mode d’exécution, vu en une coupe axiale le segment de droite reliant le défaut de surface périphérique extérieur et le défaut de surface périphérique intérieur présente un angle X avec le plan de symétrie équatorial compris entre 15° et 60°.

[0014] En particulier l’angle X peut être compris entre 25° et 35°.

[0015] D’autres particularités et avantages de l’invention seront mieux compris de l’homme du métier grâce à la description ci-dessous de modes d’exécution en référence aux figures, dans lesquelles <tb>la fig. 1<SEP>est une vue en coupe axiale d’un joint torique selon l’état de la technique; <tb>la fig. 2<SEP>est une vue en coupe axiale d’un joint torique selon l’état de la technique; <tb>la fig. 3<SEP>est une vue en coupe axiale d’un joint torique selon l’état de la technique; <tb>la fig. 4<SEP>est une vue en coupe axiale, d’un mode d’exécution d’un joint torique selon l’invention; <tb>la fig. 5<SEP>est une vue en coupe axiale d’un autre mode d’exécution d’un joint torique selon l’invention; <tb>la fig. 6<SEP>montre le joint torique de la fig. 4 sous pression; <tb>la fig. 7<SEP>est un diagramme montrant de façon schématique un mode de fabrication d’un joint torique; <tb>la fig. 8<SEP>est un diagramme montrant de façon schématique un autre mode de fabrication d’un joint torique; <tb>la fig. 9<SEP>est une vue schématique éclatée en coupe montrant les empreintes d’un joint torique dans un outil de fabrication; <tb>la fig. 10<SEP>est une vue schématique montrant les empreintes de la fig. 9 assemblées; <tb>fig. 11<SEP>est une vue en perspective montrant les empreintes de la fig. 9 .

[0016] Les joints toriques monobloc et monomatière montrés sur les fig. 1 – 3 en coupe axiale, c’est-à-dire selon un plan contenant l’axe de symétrie Z du joint torique, sont constitués par exemple d’un matériau élastomère, et peuvent être obtenus par un procédé de moulage par injection connu, schématisé sur la fig. 8 , ou un procédé de moulage par compression, également connu, schématisé sur la fig. 7 .

[0017] Dans le procédé de moulage par injection de la fig. 8 , la matière première sous forme de gomme crue arrive en A, est mélangée en B avec des agents activateurs et des agents de réticulation, est malaxée en C jusqu’à l’homogénéité puis est découpée en D en bandes enroulables, qui sont introduites en E dans une vis sans fin chauffée, où la matière se liquéfie, est injectée sous pression dans les canaux d’alimentation et les empreintes de l’outil de moulage, où la vulcanisation, c’est-à-dire la réticulation de la matière monomère s’effectue. À la fin de l’opération de vulcanisation et après ouverture du moule, on obtient une grappe de joints reliés entre eux par les moulages des canaux d’alimentation, schématisée en F. La grappe subit enfin une ou plusieurs opérations de découpe et d’ébarbage pour séparer les joints des reliquats des canaux d’alimentation.

[0018] Dans un procédé de moulage par compression les étapes de préparation de la matière première sont les mêmes que les étapes schématisés en A, B, C et D de la fig. 8 et ne sont pas représentées sur la fig. 7 . Les rouleaux de matériau sont découpés en G en bandelettes calibrées dont le poids est contrôlé en H. les bandelettes sont déposées dans l’outil de moulage ouvert. La vulcanisation est effectuée en J dans l’outil fermé. Une fois la vulcanisation effectuée, l’outil est rouvert en K et la nappe obtenue, constituée des joints toriques et d’une fine membrane les reliant en est extraite; puis les joints sont séparés de cette membrane par découpes et ébarbage.

[0019] Que les joints soient obtenus par l’un ou l’autre des procédés succinctement décrits ci-dessus, on ne peut éviter l’apparition de défauts dans le plan équatorial, tels que ceux schématiquement représentés à titre d’exemple sur les fig. 1 – 3 , si l’outil de moulage se compose de deux demi-outils se joignant de telle sorte que le plan de joint coïncide avec le plan de symétrie du joint torique.

[0020] Ce défaut peut être évité selon un premier mode d’exécution de l’invention en mettant en œuvre deux demi-outils dont l’un présente des empreintes correspondant chacune à un peu plus de la moitié du volume d’un demi-joint et l’autre présente les empreintes coordonnées, c’est-à-dire correspondant à un peu moins du volume du demi-joint, le plan de joint de l’ensemble de l’outil étant parallèle aux plans de symétrie des joints toriques mais décalé par rapport à ceux-ci.

[0021] Le joint torique selon ce premier mode d’exécution est montré sur la fig. 5 . Le plan de joint PD est parallèle au plan de symétrie équatoriale PS et décalé par rapport à ce dernier vers le haut de la fig. 5 , le rapport de ce décalage d au diamètre de corde D étant tel que 2d/D» 0,4. En utilisant un vocabulaire quelque peu géographique, on peut dire que les défauts de surface périphériques intérieur et extérieur sont décalés en latitude par rapport au plan équatorial. L’homme du métier observera que dans ce mode d’exécution le décalage maximal du plan de joint est limité d’une part par les contraintes d’usinage du demi-outil représentant la partie majeure du joint torique, et d’autre part les difficultés de démoulage du joint à partir de ce demi-outil si les rebords de l’empreinte sont trop refermés.

[0022] Selon un autre mode d’exécution préféré de l’invention, on utilise un outil de moulage dont les empreintes sont schématiquement représentées sur les fig. 9 , 10 et 11 . Le demi-outil supérieur présente des empreintes coniques 4 et le demi-outil inférieur présente des empreintes 5 coniques coordonnées. À titre d’exemple, le demi-angle au sommet du cône représenté sur les figures est de l’ordre de 60°. Les empreintes 4 et 5 présentent chacune une gorge présentant la forme d’un demi-joint torique, mais incliné en section. Les formes de ces empreintes sont réalisées par enfonçage par électroérosion ou fraisage. Pour des raisons de construction et d’ajustement des pièces, l’empreinte inférieure 5 présente le long du bord extérieur de la gorge semi- torique une fine bande verticale 6.

[0023] L’homme du métier observera que dans ce mode d’exécution, l’outil de formage ne présente plus de plan de joint au sens strict, ce plan étant remplacé par une pluralité de cônes, un outil pouvant comporter de l’ordre de 1000 empreintes.

[0024] Le joint torique obtenu par ce type d’outil est représenté sur la fig. 4 . Comme on peut le constater, le défaut périphérique de surface extérieur présente un décalage d vers le haut par rapport au plan de symétrie PS, alors que le défaut périphérique de surface intérieur présente un décalage d vers le bas par rapport au plan de symétrie PS. Dans ce mode d’exécution, le décalage de ces défauts de surface est tel que 0,25 <2d/D < 0,85 et de préférence 0,40 < 2d/D < 0,60.

[0025] Si l’on considère l’angle entre le défaut périphérique extérieur et le défaut périphérique intérieur, représenté sur la fig. 4 par le segment PI, par rapport au plan de symétrie PS, l’on a: 15° < X <60° et de préférence 25° < X < 35°.

[0026] L’on observera que dans ce mode d’exécution, les valeurs du décalage ou en d’autres termes de l’angle X peuvent être plus importantes que dans le premier mode d’exécution décrit ci-dessus.

[0027] La fig. 6 illustre le résultat obtenu sous compression d’un joint torique selon ce mode d’exécution: les défauts de surface périphériques intérieurs et extérieurs se retrouvent tout au bord de la zone d’écrasement ZE entre les pièces à étancher et ne créent donc pas de défauts d’étanchéité.

Claims (6)

1. Joint torique caractérisé en ce que les défauts de surface périphériques du joint sont situés hors du plan équatorial du joint, à une distance d dudit plan équatorial telle, que par rapport au diamètre de corde D du joint 0,25 < 2d/D < 0,85

2. Joint torique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance d est choisie de telle sorte que 0,40 < 2dD < 0,60

3. Joint torique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le défaut de surface s’étendant le long d’un diamètre périphérique extérieur et le défaut de surface s’étendant le long d’un diamètre périphérique intérieur sont situés du même côté du plan équatorial de symétrie du joint torique.

4. Joint torique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le défaut de surface s’étendant le long d’un diamètre périphérique extérieur et le défaut de surface s’étendant le long d’un diamètre périphérique intérieur sont situés de part et d’autre du plan équatorial de symétrie du joint torique.

5. Joint torique selon la revendication 4, caractérisé en ce que, vu en une coupe axiale le segment de droite PI reliant le défaut de surface périphérique extérieur et le défaut de surface périphérique intérieur présentent un angle X avec le plan de symétrie équatorial compris entre 15° et 60°.

6. Joint torique selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’angle X est compris entre 25° et 35°.