Brevet FR2602006A1 — publié le 19880129

JOINT DE CULASSE POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention a pour objet un joint de culasse pour moteur à combustion interne. Un joint de culasse est situé entre Je 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 irrégularites géométriques des plans de joint de la culasse et du bloc moteur, de façon à maintenir le contact et conserver l'étanchéité initiale malgré la déformation du moteur survenant au cours du fonctionnement 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 orifices (3) pour les chambres de combustion, I'étanchéité étant réalisée au niveau de ces dernières par des anneaux de feu (4) et, d'autre part, des passages (5) pour les liquides, à savoir l'hwile de lubrification du moteur et le liquide de refroidissement. II es également prévu des ouvertures (6) destinées au passage des éléments de serrage. Selon une solution traditionnelle, I'âme du joint est constituée par des cartons de fibres d'amiante agrafés sur une tôle perforée. Cette âme s'détend jusque sous les anneaux de feu (4) assurant ltétanchéité au niveau des chambres de combustion. En pratique, il est fréquent d'adjoindre aux fibres d'amiante une certaine quantité de caoutchouc, de l'ordre de 5 %, jouant le rôle de charge, et de fibres de cellulose, de l'ordre de 5 à 10 %. L'utilisation d'une certaine quantité de cellulose est intéressante en raison du pouvoir gonflant de cette matière qui améliore les pro priétés d'étanchéité du joint. Si de tels joints donnent satisfaction d'un point de vue fonctionnel, il est toutefois recherché de supprimer l'utilisation d'amiante en raison de son caractère insalubre et de son coût élevé. Quoique, comme indiqué précédemment, la cellulose possède des propriétés intéressantes, elle en permet pas de réaliser un joint de culasse possèdant une structure traditionnelle. En effet, la cellulose résiste à des températures de l'ordre de 1 20 C à l'air et de 200"C en milieu étanche. Or, la température au niveau des anneaux de feu peut atteindre 300 à 400"C, température à laquelle se produit une dénaturation de la cellulose se traduisant par une perte de poids de l'ordre de 50 %, par une perte d'épaisseur et par suite une diminution du serrage du joint provoquant des fuites. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients: A cet effet, dans le joint de culasse qu'elle concerne, du type comportant une âme présentant des ouvertures correspondant, respectivement, aux chambres de combustion, aux passages d'huile et aux passages d'eau, le matériau de base constitutif de l'âme est constitué par des fibres de cellulose, les ouvertures correspondant aux chambres de combustion étant dimensionnées, de telle sorte que le bord de l'âme délimitant chaque ouverture soit situé en retrait par rapport à la sertissure de l'anneau de feu correspondant, ce dernier comportant une aile de grande largeur venant recouvrir une face de l'âme du joint et une contreplaque qui, disposée sous la sertissure de ladite aile, vient recouvrir l'autre face de l'âme du joint, une cale métallique étant disposée entre l'aile sertie et la contreplaque, dans la zone sitllke entre le bord délimitant l'ouverture de l'âme du joint et la partie sertie de l'anneau de feu située du côté de la chambre de combustion. Cet agencement est très intéressant. car permettant la réalisation d'un joint réalisé à partir de cartons de fibres de cellulose agrafés sur une tôle perforée, avec adjonction éventuelle d'une charge telle que du caoutchouc. La cellulose résiste parfaitement à la température, du fait qu'elle demeure à distance de la zone chaude de chaque anneau de feu, ce qui est rendu techniquement possible par la mise en oeuvre d'un anneau de feu comportant une aile de grande largeur sur une face du joint et une contreplaque de même largeur sur l'autre face du joint. La cale, située entre les deux ailes de chaque anneau de feu, joue, d'une part, le rôle de cale d'épaisseur, évitant l'écrasement de l'anneau de feu considéré malgré l'absence de l'âme du joint au niveau de celui-ci et, d'autre part, de bouclier thermique protégeant ainsi l'âme en cellulose vis-à-vis de la chaleur. Outre ses qualités d'étanchéité et de fiabilité, ce joint est intéressant d'un point de vue économique, puisque moins coûteux qu'un joint à base de fibres d'amiante. Selon une forme d'exécution avantageuse de ce joint, la contreplaque de chaque anneau de feu comporte un prolongement nervuré formant la cale logée à l'intérieur de la sertissure de l'anneau de feu considéré. De toute façon, I'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution de ce joint Figure 2 est une vue en coupe à échelle agrandie de ce joint selon la ligne 2-2 de figure I Figure 3 est une vue en coupe similaire à celle de figure 2 d'une variante de ce joint. Le joint selon l'invention comporte la structure générale du joint représenté en plan à la figure 1. I1 comprend une âme réalisée à partir de cartons (7) de fibres de cellulose agrafés sur une tôle perforée (8). Ces fibres de cellulose sont, de préférence, liées par un élastomère, et sont avantageusement imprégnées de résine, telle qu'une résine thermodurcissable ou silicone. Au niveau d- chaque orifice (4) correspondant à une chambre de combustion, I'âme du joint comporte une ouverture délimitée par un bord (9) situé en retrait par rapport à la chambre de combustion considérée. A ce bord (9) est associé un anneau de feu constitué par une aile métallique large (10) dont un bord (12) est serti. L'aile (10) prend appui sur l'une des faces de l'âme (7) du joint, et sa largeur est telle que la sertissure (12) correspondant au bord intérieur de l'anneau de feu soit située à distance du bord (9) de l'âme (7). L'anneau de feu comprend également une contreplaque (13) disposée sous la sertissure (12) et venant prendre appui sur l'autre face du joint. Dans l'espace ménagé entre l'aile (10) et la contreplaque (13) d'une part, et le bord (9) du joint et la sertissure (12) de l'anneau de feu d'autre part, est disposée une cale métallique (14). Cette cale (14) permet, d'une part, de régler l'épaisseur de l'anneau de feu et, d'autre part, de former un bouclier thermique pour l'âme (7) du joint. La partie réalisée en fibres de cellulose étant suffisamment éloignée de la zone chaude des anneaux de feu, ne subit pas des températures importantes et n'est pas dégradée en période d'utilisation. La figure 3 représente une variante du joint de figure 2 dans laquelle la contreplaque (13a) comporte une extrémité nervurée (14a) qui, logée à l'intérieur de la sertissure (12), joue le rôle de la cale d'épaisseur (14) décrite précédemment. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un joint de culasse très performant, réalisé de façon économique, et dans la composition duquel n'entre pas de matériau insalubre, tel que l'amiante. Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce joint de culasse, décrites ci-dessus à titre d' exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi, notamment, que dans des variantes non representées au dessin, la cale d'épaisseur (14) peut être réalisée sous la forme d'un jonc de section ronde, ou encore par un anneau nervuré de section en REVENDICATIO NS 1. - Joint de culasse du type comportant une âme présentant des ouvertures correspondant, respectivement, aux chambres de combustion, aux passages d'huile et aux passages d'eau, caractérisé en ce que le matériau de base constitutif de l'âme est constitué par des fibres de cellulose, les ouvertures correspondant aux chambres de combustion étant dimensionnées, de telle sorte que le bord (9) de l'âme délimitant chaque ouverture soit situé en retrait par rapport à la sertissure (12) de l'anneau de feu correspondant, ce dernier comportant une aile (10) de grande largeur venant recouvrir une face de l'âme du joint et une contreplaque (13) qui, disposée sous la sertissure de ladite aile, vient recouvrir l'autre face de l'âme du joint, une cale métallique (14) étant disposée entre l'aile sertie et la contreplaque (13), dans la zone située entre le bord délimitant l'ouverture de l'âme du joint et la partie sertie de l'anneau de feu située du côté de la chambre de combustion. 2. - Joint de culasse selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres de cellulose, constituant le matériau de base de l'âme, sont des fibres liées par un élastomère. 3. - Joint de culasse selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que les fibres de cellulose, constituant le matériau de base de l'âme, sont des fibres imprégnées de résine. 4. - Joint C culasse selon l'une quelconque des revendications à à 3, caractérisé en ce que la contreplaque (13a) de chaque anneau de feu comporte un prolongement nervuré (14a) formant la cale logée à l'intérieur de la sertissure (12) de l'anneau de feu considéré. 5. - Joint de culasse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cale est constituée sous la forme d'un jonc de section ronde. 6. - Joint de culasse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cale est constituée par un anneau nervuré de section en n