Brevet FR2527692A1 — publié le 19831202

"Système d'étanchéité aux fluides pour joint de culasse de moteur à combustion interne" La présente invention a pour objet un système d'étan- chéité aux fluides pour joint de culasse de moteur à com- bustion interne. Un joint de culasse est situé entre le bloc moteur et la culasse et doit remplir plusieurs fonctions et notamment assurer l'étanchéité au liquide de refroidissement (eau-glycol) et au liquide de lubrification qui circulent entre le bloc moteur de la culasse; assurer l'étanchéité aux gaz de combustion à des pressions et des températures élevées; réguler l'épaisseur disponible entre la culasse et le bloc moteur en faisant orifice de butée de serrage compenser les irrégularités géométriques des plans de joint de la culasse et du bloc moteur, de façon à mainte- nir le contact et conserver l'étanchéité initiale malgré la déformation du moteur survenant au cours du fonctionne- ment de celui-ci. La figure 1 du dessin schématique annexé représente partiellement un joint de culasse, comprenant une plaque centrale ( 2) dans laquelle sont ménagés d'une part des ori- fices ( 3) pour les chambres de combustion, l'étanchéité étant réalisée au niveau de ces dernières par des anneaux de feu ( 4), et d'autre part des passages ( 5) pour les li- quides à savoir l'huile de lubrification du moteur et le liquide de refroidissement Il est également prévu des ou- vertures ( 6) destinées au passage des éléments de serrage. Selon une première possibilité, et comme montré à la figure 2 du dessin, l'étanchéité aux fluides est réalisée par le matériau de base même du joint, constitué par des cartons d'amiante ( 7) agrafés sur une tôle perforée ( 8), la plaque étant revêtue sur ses deux faces d'un vernis ( 9). Si cette solution est satisfaisante lorsque le bloc moteur et la culasse possèdent une excellente planéité, et que le cycle thermique n'impose pas de contraintes trop importantes au joint de culasse, elle ne donne pas satisfaction dans les autres cas. Une autre solution consiste à prévoir autour des passa- ges de liquide des joints ( 10) en silicone, par exemple mou- lés indépendamment de la plaque et fixés sur celle-ci, ou encore moulés à travers des orifices de la plaque. Une autre possibilité, représentée à la figure 3 du dessin schématique annexé consiste à déposer sur le joint de culasse constitué par des cartons d'amiante ( 7) agrafés sur une tôle centrale ( 8), des cordons d'étanci 1 éitc par une technique de sérigraphie Si cette soluz on cst in- téressante en ce sens qu'elle assure la formatior flétan cor- don d'étanchéité en surépaisseur par rapport au plan de cha- que face du joint, elle présente l'inconvénient que ces cor- dons étant de très faible épaisseur résistent mal à la com- pression, et éclatent sous l'effet de pressions importantes, dues d'une part à la compression du matériau constitutif du joint et d'autre part au cycle thermique. La présente invention vise à remédier à ces inconvé- nients. A cet effet, dans le système qu'elle concerne, le joint de culasse réalisé en un matériau compressible, pré- sente dans chaque zone o l'étanchéité doit être réalisée, deux rainures en vis-à-vis débouchant dans ses deux faces, dont chacune sert au logement d'un cordon d'étanchéité dont l'épaisseur dans la rainure est au plus égale à la profon- deur de celle-ci, et qui déborde de la rainure, au moins d'un côté de celle-ci de manière à recouvrir la paroi ex- térieure du joint de culasse à ce niveau. Si l'on considère une vue en coupe du joint par un plan perpendiculaire à celui-ci, et passant par un cordon d'étanchéité, chaque partie de cordon située à l'extérieur de la rainure déborde vers l'extérieur, relativement à la partie du cordon recouvrant le fond de la rainure. Compte-tenu de sa structure, ce cordon d'étanchéité possède une double action. Au moment du serrage du joint et au début du fonction- nement du moteur, chaque partie du cordon en débord par rapport à la rainure, flue sous l'effet de la pression et assure ltétanchéité Au cours du fonctionnement du moteur le matériau se tasse, et la partie du cordon située au fond de la rainure devient légèrement saillante par rapport au plan de la face extérieure du matériau, qui's'est entre temps tassé C'est donc cette zone du cordon qui assure alors l'étanchéité, sachant que les parties du cordon si- tuées en débord de la rainure ont alors subi une compression importante se traduisant généralement par leur éclatement. Il est ainsi possible d'obtenir une bonne étanchéité de surface au départ, au moment du montage du joint et pen- dant les premiers instants de fonctionnement, puis lors du fonctionnement ultérieur du moteur, en particulier au moment de la réfrigération du moteur au cours des cycles thermiques chauds-froids alternés Enfin, un tel agencement procure une excellente étanchéité interne du joint par den- sification du matériau de base, dans la zone située entre les deux rainures en vis-à-vis. Avantageusement, la face externe de la partie du cor- don d'étanchéité logée dans la rainure, est située légère- ment en retrait de la face extérieure du joint, d'une va- leur de l'ordre de quelques centièmes de millimètres. De ce fait, lors du tassement du joint, la zone du cordon située dans la rainure ne subit pas de surpression pouvant conduire à son éclatement. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'é- paisseur du cordon d'étanchéité est plus importante au ni- veau de la rainure, que dans les zones situées en débord de celle-ci. La largeur de-la rainure dans laquelle est déposé le cordon d'étanchéité est comprise entre 1 et 5 millimètres, et sa profondeur est comprise entre 0,05 et 0,3 millimètres. En ce qui concerne l'épaisseur du joint au niveau de chaque débord, elle est comprise entre 0,03 et 0,1 milli- mètres. Un tel cordon d'étanchéité p'utl être obtenu i)ar diffé- rentes techniques, soit par dépôt de la matière constitutive du cordon sur la plaque de base du joint de culasse par sé- rigraphie, soit par moulage du cordon indépendamment de la plaque, et fixation ultérieure de celui-ci sur la plaque. Les cordons d'étanchéité peuvent être réalisés dans diffé- rents matériaux connus et utilisés actuellement à cet effet, tel qu'en silicone. La figure 4 du dessin schématique annexé représente une forme d'exécution de ce système d'étanchéité. Dans la forme dtexécution représentée au dessin, le joint de culasse comprend une armature centrale ( 8) sur la- quelle sont fixés des cartons d'amiante ( 7) Sur la péri- phérie de chaque ouverture ( 5) pour le passage de liquides, o doit être réalisée l'étanchéité par l'intermédiaire d'un cordon, sont ménagées deux rainures ( 12) en vis-à-vis, dé- bouchant chacune dans une face du joint Dans chaque rai- nure ( 12) est déposé un cordon d'étanchéité comportant une partie centrale ( 13) bouchant la rainure ( 12), et deux par- ties ( 14) en débord de la rainure, venant recouvrir la fa- ce externe du joint à ce niveau Comme montré au dessin, la face extérieure du cordon d'étanchéité dans sa partie cen- trale ( 13) recouvrant la rainure ( 12), est située légère- ment en retrait du plan de la plaque dans laquelle est mé- nagée la rainure, d'une valeur de quelques centièmes de millimètres, par exemple de 0,05 millimètres En outre, l'épaisseur du cordon au niveau des débords ( 14) est infé- rieure à l'épaisseur du cordon dans sa partie centrale ( 13) venant en recouvrement de la rainure ( 12). Il ressort de la structure de ce système d'étanchéité que lors du début du serrage, la compression va tout d'abord être réalisée sur les parties ( 14) en débord du cordon d'é- tanchéité, avant d'être réalisée au niveau de la partie centrale ( 13) de celui-ci après tassement du matériau com- pressible ( 7). Comme il ressort de ce qui précède l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en four- nissant un système d'étanchéité aux fluides pour joint de culasse à combustion interne, assurant une excellente étanchéité tant au montage du joint et en début de fonc- tionnement, qu'après une certaine durée d'utilisation et tassement du joint. Comme il va de soi l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce système d'étanchéité décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation C'est ainsi notamment que le cordon d'étanchéité ne pourrait déborder de la rai- nure ( 12) que d'un côté de celle-ci, et non pas des deux côtés comme représenté à la figure 4, sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS - 1 Système d'étanchéité aux fluides pour joint de culasse de moteur à combustion interne, caractérisé en ce que le joint de culasse réalisé en un matériau compressi- ble ( 7), présente dans chaque zone o l'étanchéité doit être réalisée, deux rainures ( 12) en vis-à-vis débouchant dans ses deux faces, dont chacune sert au logement diun cordon d'étanchéité ( 13, 14) dont l'épaisseur dans la rai- nure est au plus égale à la profondeur de celle-ci, et qu M déborde de la rainure, au moins d'un c&té de celle-ci de manière à recouvrir la paroi extérieure du joint ue culasse à ce niveau. 2 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face externe de la partie du cordon d'étanchéité logée dans la rainure, est située légèrement en retrait de la face extérieure du joint, d'une valeur de lordre de quelques centièmes de millimètres. 3 Système selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'épaisseur du cordon d'étan- chéité ( 13, 14) est plus importante au niveau de la rainu- re ( 12), que dans les zones situées en débord de celle-ci. 4 Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la largeur de la rainure ( 12) dans laquelle est déposé le cordon d'étanchéité est comprise entre 1 et 5 millimètres, et sa profondeur est comprise en- tre 0,05 et 0,3 millimètres. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'épaisseur du joint au niveau de chaque débord est comprise entre 0,03 et 0,1 millimètre.