Principe de fonctionnement d’un joint torique

Le joint torique est un système d’étanchéité basique couramment utilisé dans l’industrie. Il s’agit d’un anneau circulaire de section ronde en caoutchouc, monté dans une gorge et comprimé pour empêcher le passage d’un fluide.

Il peut être utilisé :

• En montage statique ou dynamique
• Pour des pressions et dépressions
• Pour toutes les sortes de fluides ou de gaz

Le joint torique fonctionne par un serrage initial appelé compression. Ce serrage doit être conservé dans toutes les configurations dimensionnelles de l’assemblage. (Gorge au maxi dimensionnel et joint au mini).

Le caoutchouc étant incompressible, le volume de la gorge devra être supérieur au volume du joint torique.

Les dimensions d’un joint torique sont données par son Ø intérieur et Ø de tore.

Les différents types de montage

Le joint torique peut-être comprimé axialement (montage dans l’alésage et sur l’arbre) et radialement (montage en couvercle).

Montage du joint en alésage :

Note : Dans le cas d’un montage dans l’alésage, il est conseillé de dimensionner le Ø extérieur pour qu’il soit supérieur au Ø extérieur de la gorge. (Ø extérieur joint torique = Ø intérieur + 2X Øtore).

Montage du joint en arbre

Note : Dans les cas de montage des joints sur arbre, il est conseillé de prévoir une légère extension du joint pour éviter le pincement du joint au montage. (Ø intérieur joint torique < Ø intérieur gorge)

Montage en couvercle :

Pour les montages en couvercles, dimensionner votre joint torique en fonction du « sens » de la pression :

• Si la pression agit de l’intérieur vers l’extérieur (Pint>Pext), le joint torique présentera un Ø extérieur supérieur au Ø extérieur de la gorge
• Si la pression agit de l’extérieur vers l’intérieur (Pint<Pext), le joint torique sera monté en extension et présentera un Ø intérieur inférieur au Ø intérieur de la gorge.

Note : La maitrise des dimensions de la gorge doit être assurée par une butée mécanique (taux de serrage et de la compression du joint torique maitrisés dimensionnellement).

Dimensionnement et tolérancement :

• Etirement – Dimensionnement du Ø intérieur du joint torique :
  Dans le cas d’une étanchéité sur l’arbre, le Ø intérieur du joint torique doit être étiré dans sa gorge. Le taux d’étirement (E) est compris entre 0,5% et 8% pour une étanchéité statique et 0,5% et 5% pour une étanchéité hydraulique.

• Dans le cas d’une étanchéité dans l’alésage, le Ø extérieur du joint torique doit être comprimé dans sa gorge avec un taux de compression (C) inférieur à 5% (étanchéité statique et dynamique).

Taux de serrage (S) :

Le taux de serrage caractéristique la compression du joint dans sa gorge, il est le garant de l’étanchéité du système. Il se détermine en fonction du Ø de tore du joint et de la profondeur de la gorge(t).

Les valeurs du taux de serrage dépendent de l’application. Ils varient entre 10 et 20% en fonction de l’application et de la dimension du joint. (Un joint torique avec un faible Ø de tore (≈1,5mm) pourra atteindre des taux de serrage avoisinant 30% du fait du rapport faible entre les dimensions du joint et son intervalle de tolérance).

Taux de remplissage(R):

Le caoutchouc étant déformable mais incompressible, le volume de la gorge au mini des tolérances devra être supérieur au volume du joint en service (volume au maxi des tolérances.) Il convient que le taux de remplissage ne dépasse pas 85%.

R% = 100 X ( Volume joint / Volume Gorge )

	Etanchéité statique					Etanchéité dynamique
	En couvercle			Dans l'alésage ou sur l'axe		Hydraulique		Hydraulique
	Profondeur gorge (G)	Largeur gorge (D)		Profondeur gorge (G)	Largeur gorge (D)	Profondeur gorge (G)	Largeur gorge (D)	Profondeur gorge (G)	Largeur gorge (D)
		pneumatique	hydraulique
1,78	1,3	2,9	3,2	1,4	2,8	1,45	2,4	1,5	2,3
2,62	2	3,6	4	2,1	3,8	2,25	3,6	2,2	3,1
3,53	2,7	4,8	5,3	2,8	5	3,1	4,8	3,2	4,2
5,33	4,2	7	7,6	4,4	7,2	4,7	7,1	4,9	6,4
6,99	5,7	8,5	9	5,8	9,5	6,3	9,5	6,55	8,4

Etat de surfaces :
Les états de surfaces conseillés dépendent des cas d’utilisation :

• Montage statique : Ra compris entre 0,8 et 1,6μm
• Montage en mouvements, variations de pression ou de température : Ra à 0,4 μm
• Etanchéité aux gaz ou vide poussé : Ra compris entre 0,2 et 0,4 μm

Tolérancement des joints toriques :

Les tolérances en mm sur les Ø intérieur de joints sont :

Øintérieur joint = ±(0,009. ∅^0.95) + 0,11

Les tolérances en mm sur les Ø de tore sont :

• Øtore compris entre 0,8 et 2,25 : IT = ±0,08mm
• Øtore compris entre 2,25 et 3,15 : IT = ±0,09mm
• Øtore compris entre 3,15 et 4,50 : IT = ±0,10mm
• Øtore compris entre 4,50 et 6,30 : IT = ±0,13mm
• Øtore compris entre 6,30 et 8,40 : IT = ±0,15mm
• Øtore compris entre 8,40 et 10,00 : IT = ±0,21mm

Jeux fonctionnel :

Pour éviter l’extrusion du joint dans le jeu fonctionnel entre vos pièces d’assemblages, veillez à minimiser le jeu fonctionnel entre vos pièces.

Pour les pressions inférieures à 80 bars, il est communément admis d’utiliser un tolérancement ISO H7 f7. Pour les pressions supérieurs à 80 bars, il est communément admis d’utiliser un tolérancement ISO H7g6. Dans tous les cas, testez vos solutions dans les conditions extrêmes de vos plages d’utilisation.

Conseils de montage

Nous recommandons vivement de vous rapprocher de votre fournisseur de joints toriques pour la conception, le choix de matière ainsi que le dimensionnement de votre étanchéité par joints toriques.

Il est également important de réaliser des essais et de valider votre conception par des prototypes simulant les minimums et maximums de compression.

Le montage d’un joint torique peut parfois nécessiter un effort important au montage (vissage, bras de levier, presse…). Il est nécessaire d’intégrer des chanfreins de 30° sur vos axes et alésages et de protéger pour faciliter le montage et empêcher l’extrusion des joints à l’assemblage.

Rapprochez-vous de votre fournisseur pour vérifier la bonne adéquation entre la matière de vos joints toriques et vos conditions d’utilisation :

• plage de température de fonctionnement
• pression
• nature du fluide à étancher
• vitesse de déplacement relatif

Normalisation :

ISO 3601 Transmissions hydrauliques et pneumatiques — Joints toriques — Partie 1: Diamètres intérieurs, sections, tolérances et codes d’identification dimensionnelle