Brevet FR2468801A1 — publié le 19810508

La présente invention concerne un joint de culasse pour moteur à combustion interne. Les joints de culasse sont destinés à être placés entre un bloc moteur et une culasse en vue d'assurer l'étanchéité à divers fluides. C'est ainsi que le joint de culasse doit assurer l'étanchéité autour des orifices qui laissent passer des fluides tels que l'eau de refroidissement et l'huile qui circulent entre le bloc moteur et la culasse, et doit également assurer l'étanchéité aux gaz au niveau de la chambre de combustion de chacun des cylindres, nécessitant une résistance à des pressions et à des températures très élevées. Cette fonction est remplie par des "anneaux de feu" obtenus par découpe, emboutissage et sertissage d'une tôle m6tallique sur le bord des orifices pratiqués dans le joint qui est pour sa part réalisé en un matériau élastique tel qu'un carton d'amiante armé ou non. On sait que cette étanchéité aux gaz dépend du serrage exercé sur les anneaux de feu du joint et que le serrage dans l'axe du moteur est en général plus faible que le serrage dans l'axe-travers en raison de la déformation de la culasse et des procédés d'usinage du bloc et de la culasse. On a déjà proposé d'améliorer cette étanchéité en bordant les ouvertures correspondantes des montures métal- liques de garnitures annulaires. L'étanchéité obtenue, quoiqu'améliorée, ne donne toutefois pas entière satisfac- tion, pour les raisons ci-dessus, en raison des épaisseurs uniformes des garnitures sur le pourtour de l'anneau de feu. La présente invention vise à fournir un joint de culasse assurant une parfaite étanchéité aux gaz dans l'axe de moindre serrage. A cet effet, le joint de culasse qu'elle concerne, du type précité, comporte des renforts localisés sur la zone de moindre serrage des anneaux de feu, ces renforts se trouvant sous chacune des deux faces de ces anneaux et étant réalisés en un matériau résistant aux températures et pressions exercées dans cette zone du moteur. Selon un mode d'exécution particulier de l'invention, les renforts sont constitués par un feuillard métallique mince en cuivre, laiton, acier ou aluminium, appliqué sur la face de la tôle métallique correspondant à l'intérieur du serti formant chaque anneau de feu et, éventuellement, rendu solidairepar collage par exemple,de cette dernière et découpé, embouti et serti autour des orifices de la plaque d'étanchéité en même temps que ladite tôle. L'épaisseur du feuillard métallique se situe avanta- geusement entre 0,02 et 0,15 mm. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, les renforts sont constitués d'une composition thermodurcissa- ble ou thermoplastique à haute tenue thermique appliquée sur la face de la tôle métallique correspondant à l'intérieur du serti formant les anneaux de feu par pulvérisation, sérigraphie ou autre forme d'enduction avant découpe, emboutissage et sertissage de ladite tôle autour des orifices de la plaque d'étanchéité. La composition thermodurcissable ou thermoplastique à haute tenue thermique est avantageusement une résine époxy chargée d'une poudre de silice ou de sulfate de baryum à raison de 80 à 100 parties de résine époxy pour 100 à 120 parties de charge. L'adjonction de ces poudres minérales à la résine époxy exerce en effet une influence favorable sur la tenue thermique des renforts. La présente invention sera mieux comprise d'ailleurs et ses avantages ressortiront bien de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représen- tant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution d'un joint de culasse à renforts localisés Figure I est une vue de dessous d'un joint de culasse à anneaux multiples; Figure 2 est une vue en perspective de la tôle métallique permettant la réalisation des anneaux de feu Figure 3 est une vue en coupe et à échelle agrandie d'un détail de ce joint selon la ligne 3-3 de figure 1; Figure 4 est une vue de dessous d'un joint de culasse à anneaux unitaires; Figure 5 est une vue en coupe et à échelle agrandie d'un détail de ce joint selon la ligne 5-5 de figure 4. Le joint de culasse 2 représenté aux figures 1 et 2 est constitué par une plaque d'étanchéité 3 en matériau élastique et compressible tel qu'un carton d'amiante éventuellement renforcé. Il comporte des orifices 4, généralement circulaires, correspondant aux chambres de combustion, des orifices 5 destinés au passage de l'eau de refroidissement du moteur et de l'huile, ainsi que des orifices 6 destinés au passage des goujons de maintien et de serrage de la culasse. Les orifices 4 sont, comme il est connu en soi, entourés de garnitures 7 en tale métallique, qui consti- tuent les anneaux de feu; ils comportent en outre, selon la caractéristique essentielle de l'invention, des renforts 8 localisés sur l'axe de moindre serrage et disposés de part et d'autre des orifices 4. Ces renforts 8 sont placés, comme il ressort notamment de la figure 3, entre les anneaux de feu 7 et la plaque 3, sous chacune des deux faces des anneaux. La figure 2 montre la tôle métallique 9 à partir de laquelle sont réalisés les anneaux de feu. Cette tôle, qui peut être une tôle de cuivre, d'aluminium, d'acier inoxydable, d'acier plaqué d'aluminium, d'acier zingué, d'acier étamé ou d'autres aciers revêtus comporte en sa partie. centrale et s'étendant sur toute sa longueur une zone de renfort 10, correspondant à la zone de moindre serrage du joint de culasse 2. Cette zone 10, rendue éventuellement solidaire de la tôle 9 par tout moyen connu en soi, est constituée par un feuillard de cuivre d'une épaisseur de l'ordre de 0,05 mm. Il pourrait s'agir également d'un feuillard mince en laiton, acier ou aluminium. La zone de renfort 10 peut être également constituée par une couche de composition thermodurcissable ou thermo- plastique à haute tenue thermique appliquée sur la partie centrale de la tôle 9 par pulvérisation, sérigraphie, autre forme d'enduction ou tout autre moyen. Cette composition thermodurcissable ou thermoplastique à haute tenue thermique est choisie parmi les résines époxy chargées, à raison de 80 à 100 parties de résines pour 100 à 120 parties de charge, avec une poudre de silice ou de sulfate de baryum. La partie gauche de la figure 2 montre le complexe tôle 9 et renfort 10 après emboutissage assurant la forma- tion d'orifices généralement circulaires 1. de diamètre inférieur au diamètre des orifices 4 ménagés dans la plaque d'étanchéité 3. Comme on le voit sur la figure 2, ces orifices 11 sont séparés par des zones de renfort 10 disposées de part et d'autre des dits orifices. Le complexe est détouré de manière à ménager des pontages entre les anneaux de feu, puis appliqué sur la plaque d'étanchéité 3 et serti. Le renfort 10 se trouve alors à l'intérieur du culot serti de part et d'autre de la plaque d'étanchéité, recouvrant l'extrémité de ses faces supérieures et inférieures. Les figures 4 et 5 du dessin représentent une autre forme d'exécution d'un joint de culasse à anneaux unitaires. Les mêmes éléments portent les mêmes références que dans le premier cas, la seule différence étant qu'il n'y a pas de pontage entre deux anneaux adjacents, comme cela ressort notamment de la figure 5. Le renfort 10 étant défoncé et détouré avec la t8le 9, il ne subsiste que sus la sertissure de chaque anneau. Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, la présente 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, concernant notamment la nature de la tôle métallique et du feuillard constituant le renfort métallique, ou constitué par une substance thermodurcissa- ble ou thermoplastique à haute tenue thermique, les seules exigences étant que ledit renfort puisse supporter les températures et pressions exercées au niveau du joint. - REVENDICATIONS - 1. - Joint de culasse à anneaux unitaires ou à anneaux multiples, du type comportant une plaque d'étanchéité en matériau élastique tel qu'un carton d'amiante armé ou non et des anneaux de feu obtenus par découpe, emboutissage et sertissage d'une tôle métallique sur le bord des orifices pratiqués dans la plaque d'étanchéité, caractérisé en ce qu'il comporte des renforts localisés sur la zone de moindre serrage des anneaux de feu, ces renforts se trouvant sous chacune des deux faces de ces anneaux et étant réalisés en un matériau résistant aux températures et pressions exercées dans cette zone du moteur. 2. - Joint de culasse selon la revendication 1, caractérisé en ce que les renforts sont constitués par un feuillard métallique mince en cuivre, laiton, acier ou aluminium appliqué sur la face de la tôle métallique correspondant à l'intérieur du serti formant chaque anneau de feu. 3. - Joint de culasse selon la revendication 2, caractérisé en ce que le feuillard formant les renforts est rendu solidaire de la tôle formant les anneaux de feu, et est embouti et serti autour des orifices de la plaque d'étanchéité en même temps que ladite tôle. 4. - Joint de culasse selon la revendication 3, caractérisé en ce que le feuillard formant les renforts est rendu solidaire par collage de la tôle formant les anneaux de feu. 5. - Joint de culasse selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le feuillard métallique a une épaisseur comprise entre 0,02 et 0,15 mm. 6. - Joint de culasse selon la revendication 1, caractérisé en ce que les renforts sont constitués d'une composition thermodurcissable ou thermoplastique à haute tenue thermique appliquée sur la face de la tôle métallique correspondant à l'inntérieur des sertis des anneaux de feu par pulvérisation, sérigraphie ou autre enduction avant découpe, emboutissage et sertissage de ladite tôle autour des orifices de la plaque d'étanchéité. 7. - Joint de culasse selon la revendication 6, caractérisé en ce que la composition thermodurcissable ou thermoplastique à haute tenue thermique est une résine époxy chargée d'une poudre de silice ou de sulfate de baryum à raison de 80 à 100 parties de résine époxy pour à 120 parties de charge.