Brevet FR2550601A1 — publié le 19850215

La présente invention est relative à un procédé de réalisation d'un joint plat, notamment d'un joint de culasse de cylindre, à partir d'une plaque de joint comportant une tale de support recouverte, au moins sur l'une de ses faces, d'une couche de matériau mou et un élément de joint fixé à une zone de surface de fixation de la tale de support. Pour la réalisation de joints de culasse de cylindre munis d'ouvertures de passage, il y a trois procédés possibles pour lå fixation à la plaque de joint proprement dite,d'éléments de joint limitant les ouvertures de passage : dans un premier mode de réalisation, l'ouverture de passage est découpée par estampage dans la plaque de joint, qui est constituée par exemple par une tale de support recouverte sur ses deux faces par une ouche de matériau mou, puis bordée par un élément de joint en tale métallique ayant une section approximativement en U et formant une bordure annulaire dont les deux ailes recouvrent les zones marginales de l'ouverture ménagée dans la plaque de joint.Ce mode de fixation comporte deux inconvénients qui sont les tolérances relativement grandes en ce qui concerne la position des bordures annulaires par rapport à la plaque de joint proprement dite et des bordures annulaires ou des ouvertures de passage les unes par rapport aux autres et le fait que la stabilité mécanique de la liaison entre la bordure annulaire et la plaque de joint proprement dite laisse à désirer. Dans un deuxième mode de réalisation connu, on découpe par estampage, dans les deux couches de matériau mou, des ouvertures plus grandes que dans la tale de support, avant que les couches de matériau mou soient collées sur la tale de support ou fixées sur elle d'une manière quelconque.Dans ces conditions, on obtent, sur la tale de support, autour de Itouverture de passage, une zone annulaire sans matériau mou à laquelle on fixe, par exemple par serrage, l'élément de joint en tale métallique en forme de bordure annulaire ayant une section en U. La réalisation de ce dispositif revient assez cher, car les ouvertures ménagées dans les couches de matériau mou et dans la tole de support sont réalisées séparément et les différentes couches doivent être mises en place exactement les unes par rapport aux autres avant leur fixation.Un troisième mode de réalisation connu de joints de culasse de cylindre ressemble, en ce qui concerne la structure et le mode de fabrication, au premier mode de réalisation décrit et ne s'en distingue qu'en ce que les zones marginales des ouvertures ménagées dans la plaque de joint ne sont pas recouvertes par la bordure annulaire ellemême, mais par les deux ailes d'un élément de fixation dont la section ressemble à un U comportant une ame faisant partie de la même pièce et constituant une zone annulaire de surface de fixation à laquelle la bordure annulaire est fixée de la même manière qu'elle est fixée à la zone de surface de fixation de la tôle de support dans le deuxième mode de réalisation. 1l y a lieu de se reporter, par exemple à ce sujet au brevet DE PS 28 32 960 et au brevet DE-OS 20 30 487. Dans le cas des joints plats comportant des éléments de joint en élastomère de forme annulaire, il est déjà connu, comme l'indique le brevet DE-AS 28 32 960, de découper par estampage une ouverture de passage dans la plaque de joint constituée par une tôle de support et par deux couches de matériau mou, de comprimer les deux couches de matériau mou dans une zone marginale annulaire entourant l'ouverture et, dans les parties en retrait annulaires ainsi réalisées, de fixer à chacune des couches de matériau mou, par exemple par-collage, un élément de joint en élastomère de forme annulaire.Cependant, la compression des couches de matériau ne permet de réaliser que des parties en retrait de faible profondeur (environ 10 à 20 % de l'épaisseur de la plaque de joint), de sorte que la sécurité du montage des éléments de joint est assez restreinte et que, dans tous les cas, un collage est nécessaire. Le but de l'invention est, pour la réalisation des joints plats dont la plaque de joint est constituée par une tôle de support et par au moins une couche de matériau mou et dans lesquels un élément de joint doit être fixé à la tôle de support, de mettre au point un procédé qui permette d'éviter le découpage séparé de la tôle de support et de la ou des couches de matériau mou. Ce but est atteint, suivant l'invention, en partant d'un procédé du type initialement défini, du fait que l'on utilise une tôle de support recouverte sur toute sa surface d'une couche de matériau mou que l'on élimine par abrasion dans la zone de la surface de fixation, ce qui permet de fixer l'élément de joint directement à la tôle de support. L'invention tire parti du fai t que les couches de matériau mou des joints plats sont constituées par des matériaux comme des fibres d'amiante, des plaquettes de mica, des particules de graphite ou des substances analogues et par des liants et des produits d'imprégnation, de sorte que des zones de ces couches de matériau mou peuvent etre facilement éliminées au moyen d'un abrasif convenable. I1 est avantageux d'utiliser une lance d'abrasion que l'on peut déplacer par rapport à la plaque de joint en suivant le contour de la zone de la couche où le matériau mou doit etre enlevé. La nature et la composition de l'abrasif qu'il y a lieu d'employer doivent être déterminées en tenant compte de la nature et de la structure du matériau mou de manière à obtenir un résultat optimal.C'est ainsi que, pour certains matériaux mous, par exemple, on obtient déjà de bons résultats en utilisant comme abrasif un liquide on utilisera cependant de préférence, en général, un abrasif contenant une substance granulaire abrasive, notamment du sable. Le procédé suivant l'invention présente de nombreux avantages : il permet l'usinage d'un matériau de plaque de joint dont la fabrication est avantageuse économiquement car on peut recouvrir la plaque de support, sur l'une de ses faces ou sur les deux, d'une manière extrêmement économique avec du matériau mou et donner ensuite par estampage au matériau de la plaque de joint sa forme définitive. Du fait que les éléments de joint, en forme de bordure, par exemple, sont fixés directement à la tôle de support, on peut obtenir une grande stabilité mécanique du joint plat car la ou les plaques de matériau mou et les éléments de joint sont fixés tous, sans interposition d'éléments de liaison, à un support commun qui est la tôle de support. Dans un joint plat réalisé suivant l'invention, les ouvertures de passage sont extraordinairement conformes aux mesures fixées et les tolérances relatives à la position des éléments de joint et des ouvertures de passage par rapport à la plaque de joint et les unes par rapport aux autres sont extraordinairement réduites. De plus, on peut réaliser sans difficulté, entre des ouvertures de passage voisines, des bandes minces formant nervures faisant partie des couches de matériau mou, ce qui n'est pas le cas pour les plaques de joint dont la fabrication s'effectue par découpage séparé de la tôle de support et des couches de matériau mou, car, dans ce cas, les bandes minces de matériau mou ne peuvent jamais etre placées avec la précision voulue sur la tôle de support.Enfin, l'utilisation d'un abrasif à grains,comme par exemple le sable, permet d'éliminer toute bavure d'estampage pouvant subsister sur la tôle de support. Les plaques de joint dont la tôle de support est munie d'une couche de protection contre la corrosion provoquée par exemple par un liquide réfrigérant, peuvent etre traitées au moyen d'un abrasif qui n'attaque pas cette couche de protection, notamment au moyen d'un liquide, de préférence de l'eau. Pour donner à la couche ou aux couches de matériau mou les contours exacts que l'on veut obtenir, il est recommandé de recouvrir la plaque de joint, du côté où l'abrasion doit s'effectuer, au moyen d'un masque qui ne laisse à découvert que les zones de surface d'où le matériau mou doit être éliminé, de sorte que l'abrasif ne puisse agir que sur les zones où le matériau mou doit être enlevé. Le procédé suivant l'invention offre également la possibilité, pour les zones dans lesquelles I'herméticité du joint plat doit répondre à des exigences particulières, de n'enlever par sablage que le matériau mou et, de cette manière, de libérer la tôle de support sur laquelle on dépose ensuite un élément de joint en élastomère, par exemple ; cet élément peut avoir la forme dtun bourrelet d'étanchéité en caoutchouc de silicone qui remplit en totalité ou en partie l'évidement réalisé par sablage dans la couche de matériau mou.Jusqu'à présent, ces éléments de joint étaient appliqués par exemple par un procédé de compression directement sur la couche de matériau mou, ce qui présentait l'inconvénient que, si le joint plat était soumis à un effort, l'élément de joint se trouvait sur la direction principale de l'effort or, il est préférable en général que ces éléments de joint se trouvent dans des zones d'effort moindre pour qu'ils ne soient pas détruits en cas de sollicitations trop fortes. Suivant l'invention, le sablage peut encore être utilisé pour éliminer le matériau d'une couche de matériau mou à d'autres endroits que les zones de surface de fixation, par exemple pour modifier la répartition de la pression ou pour réaliser des conduits comme ceux que l'on utilise déjà pour l'évacuation des gaz de fuite hors de la zone de combustion. D'autres caractéristiques, avantages et particularités de l'invention sont mis en évidence par la description plus détaillée cidessous de quelques modes de réalisation de l'invention, faite en se référant aux dessins, sur lesquels La Fig. 1 est une vue schématique par en-dessus d'un premier mode de réalisation d'un joint de culasse de cylindre suivant l'invention, la Fig. 2 est une coupe partielle, suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1 de ce joint de culasse de cylindre, la Fig. 3 est une coupe d'une installation de sablage du matériau mou d'une plaque de joint dont la tôle de support est recouverte de matériau mou sur ses deux faces et dans laquelle des ouvertures de passage ont déjà été découpées par estampage, la plaque de joint étant alors placée entre deux masques, la Fig. 4 représente, à une plus grande échelle que sur la figure 3 une partie de la plaque de joint munie de masques. la Fig. 5 est une coupe partielle d'un deuxième mode de réalisation d'un joint de culasse de cylindre suivant l'invention. la Fig. 6 est une coupe partielle d'un autre mode de réalisation d'un joint plat suivant l'invention. La figure 1 représente un joint de culasse de cylindre 10 d'un moteur à quatre cylindres, qui comprend une plaque de joint 12 comportant quatre ouvertures de passage 14 de la chambre de combustion entourées chacune par une bordure annulaire métallique 16. Comme le montre la figure 2, la plaque de joint 12 est constituée par une tôle de support 18 sur les deux faces de laquelle on a déposé une couche de matériau mou 20. La tôle de support 18 présente, pour chaque ouverture de passage 14 de la chambre de combustion, une ouverture 22 de forme correspondante dont les dimensions sont inférieures à celles des ouvertures 24 ménagées dans les couches de matériau mou 20, de sorte que la tôle de support présente une zone de surface de fixation 26 de forme annulaire qui ne comporte pas de matériau mou et à laquelle est fixée, comme d'habitude, une bordure annulaire 16 en tale métallique ayant une section approximativement en U. Le diamètre intérieur de cette bordure définit donc le diamètre intérieur libre de l'ouver- ture de passage 14 de la chambre de combustion. Les figures 3 et 4 permettent de montrer comment la plaque de joint 12 est fabriquée jusqu'à la mise en place des bordures 16. Comme on l'a vu, le procédé suivant l'invention présente le grand avantage que, malgré la configuration recherchée qui est représentée par la figure 2, la tole de support 18 peut d'abord etre recouverte de matériau mou sur ses deux faces, après quoi, dans certains cas en une seule opération, on découpe par estampage, dans le matériau de plaque de joint, des plaques de joint qui comportent déjà toutes les ouvertures de passage dont le diamètre csorrespond cependant, dans la zone des couches de matériau 20, à celui des ouvertures 22 ménagées dans la plaque de support 18. Ensuite, la plaque de joint est serrée entre deux masques 30 qui comportent des ouvertures 32 dont le nombre correspond à celui des ouvertures de passage 14 de la chambre de combustion et dont la forme et le diamètre correspondent à ceux des ouvertures 24 qui doivent être réalisées dans les couches de matériau mou 20. I1 est avantageux que les masques 30 soient constitués par une tale métallique 30a recouverte de caoutchouc 30b sur sa face opposée à la plaque de joint. Le dispositif représenté par la figure 3 comporte un dispositif de maintien 34 pour l'ensemble constitué par la plaque de joint 12 et les deux masques 30.De plus, le dispositif comporte > des deux cotés de cet ensemble, des buses de sablage 36 dont le nombre correspond au nombre des ouvertures de passage 14 de la chambre de combustion, qui sont reliées par des tuyaux souples 38 à une source d'abrasif 40 qui les alimente en abrasif sous pression. Le maintien des buses de sablage 36 est assuré par deux cadres 42 qui peuvent être déplacés à volonté dans un système de coordonnées x-y perpendiculairement au plan de la figure 3 et dans la direction de la double flèche A, de telle manière que les zones de matériau mou désignées par la référence 24a sur la figure 4 soient éliminées par sablage et que les zones de surface de fixation 26 de la tôle de support 18 se trouvent dégagées.La figure 3 représente également des chevilles 44 qui ont pour fonction d'assurer une mise en place correcte des masques 30 sur la plaque de joint 12. Ensuite, les bordures annulaires 16 sont fixées à la tôle de support suivante procédé classique La figure 5 représente une partie d'un joint de culasse de cylindre comportant une ouverture de passage 14' de la chambre de combustion qui est entourée par une bordure annulaire 16'. Cette bordure est encore maintenue par la zone de surface de fixation 26' d'une tôle de support 18' qui est recouverte sur ses deux faces par une couche 20' de matériau mou.Dans ces deux couches de matériau mou, on n'a pas enlevé par sablage uniquement les zones qui se trouvaient au-dessus de la zone de surface de fixation 26' de la tôle de support 18', mais on a réalisé également, dans les couches de matériau mou 20', en utilisant des masques convenables, deux parties en retrait 50 situées l'une en face de l'autre, ce qui a dégagé une zone supplémentaire de surface de fixation 26" de la plaque de support 18'. Ensuite, les parties en retrait 50 ont été remplies de caoutchouc de silicone constituant des éléments de joint 52 qui prennent appui directement sur la tôle de support 18'. La figure 6 représente une partie d'un autre mode de réalisation d'un joint plat 60 qui comporte une ouverture de passage 62 qui est entourée par un élément de joint 64 en élastomère de forme annulaire. Cet élément comporte > sur sa périphérie extérieure,une rainure circulaire 66 qui permet sa fixation sur une zone 68 de surface de fixation d'une tôle de support 70 qui entoure l'ouverture de passage 62 ; dans ce joint plat également, la tôle de support 70 est encore recouverte sur ses deux faces par une couche de matériau mou 72. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'un joint plat à partir d'une plaque de joint comportant une tôle de support recouverte, au moins sur l'une de ses faces, d'une couche de matériau mou et un élément de joint fixé à une zone de surface de fixation de la tôle de support, caractérisé en ce que la tôle de support utilisée est recouverte sur la totalité de sa surface par la couche de matériau mou et que sa zone de surface de fixation est débarrassée par sablage de la couche de matériau mou, après quoi l'élément de joint est monté sur la tôle de support. 2. Procédé selon la revendication 1 pour la réalisation d'un joint plat comportant au moins une ouverture de passage, la tôle de support étant entourée, dans la zone de l'ouverture de passage, par un élément de joint annulaire ayant une section approximativement en U, caractérisé en ce que l'ouverture de passage est découpée par estampage dans une tôle de support recouverte sur la totalité de sa surface par la couche de matériau mou et qu'ensuite la zone marginale de la tôle de support entourant l'ouverture de passage est débarrassée par sablage du matériau mou, après quoi l'élément de joint est monté sur la tôle de support. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'abrasif utilisé pour le sablage est adapté aux propriétés de surface que doit avoir la zone de surface de fixation. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le produit utilisé pour le sablage contient un liquide. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le produit utilisé pour le sablage contient une matière abrasive granulaire, notamment du sable. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la plaque de joint est recouverte, sur sa face sur laquelle le matériau mou doit etre éliminé par sablage, d'un masque qui ne laisse libres que les zones de la couche de matériau mou qui doivent etre éliminées.