Brevet FR2631412A1 — publié le 19891117

JOINT D'ETANCHEITE FEUILLETE EN ACIER A BOURRELETS DISTINCTS. La présente invention a trait à un joint d'étanchéité feuilleté en acier, pour moteur à combustion interne, présentant deux bourrelets distincts pour l'établissement d'une pression d'étanchéité souhaitée autour d'un trou à- étancher. Le joint d'étanchéité feuilleté en acier selon l'invention trouve un large champ d'utilisations, par exemple comme joint ordinaire situé entre deux blocs- moteurs, comme joint de culasse et comme joint de collecteur. De plus, le joint d'étanchéité selon l'invention permet d'étancher aisément et de manière fiable des trous de réception de cylindre Hc, de circulation d'eau Hw, de circulation d'huile Ho, de réception de boulon Hb et analogues, tels qu'indiqués sur la figure 1. Dans la conception d'un joint d'étanchéité feuilleté en acier, l'un des aspects très important réside dans la manière d'assurer une bonne étanchéité autour des trous du moteur. Si les parties entourant ces trous ne sont pas convenablement étanchées, le moteur ne fonctionne pas comme prévu. On a proposé à cette fin de nombreuses méthodes. L'un des modes courants d'établissement de l'étanchéité autour d'un trou, tel que trou de réception de cylindre Hc, est présenté sur la figure 2, sur laquelle un joint d'étanchéité 20 comporte une plaque supérieure 21, une plaque inférieure 24, une plaque moyenne 22 et une plaque moyenne 23 présentant un bourrelet 23a qui entoure un trou de réception de cylindre Hc à étancher. La plaque inférieure 24 présente une partie courbe 24a, placée autour du trou Hc, et un rebord 24b situé au-dessus de la plaque supérieure 21. Dans le joint 20, la partie courbe 24a coopère avec le bourrelet 23a pour assurer l'étanchéité autour du trou Hc. Lors de l'assemblage du joint 20, il faut, après avoir empilé les plaques, façonner par flexion la partie courbe 24a. On notera à cet égard que, si le trou à étancher est petit, a une configuration compliquée ou si la qualité du métal se prête mal à la flexion, la partie courbe peut se fissurer. Si une fissure apparatt dans la partie courbe, le pouvoir d'étanchement du joint diminue et le joint cesse donc d'être utilisable. Par conséquent, on ne peut faire appel à une partie courbe pour l'étanchement de trous de toutes sortes. Lorsqu'on ne prévoit pas la partie courbe ou fléchie, on peut utiliser un joint d'étanchéité 25 tel que représenté sur la figure 3. Le joint 25 comporte une plaque supérieure 26, une plaque inférieure 28 et une plaque médiane 27 présentant un bourrelet 27a autour d'un trou Hc. Pour ce joint 25, seul le bourrelet 27a engendre une pression d'étanchéité autour du trou Hc. Par conséquent, du fluide traversant le trou Hc peut éventuellement s'infiltrer entre les plaques. Le pouvoir d'étanchement du joint 25 n'est pas satisfaisant. Dans l'état de la technique tel qu'indiqué ci-dessus, on a proposé un joint d'étanchéité feuilleté en acier doté d'un haut pouvoir d'étanchéité dans la demande de brevet des Etats-Unis n 067 567 du 26 Juin 1987. Ce joint comporte au moins deux plaques présentant des bourrelets respectifs de sorte que, lorsqu'on serre le joint, les bourrelets exercent l'un sur l'autre une poussée oblique pour établir une haute pression d'étanchéité autour d'un trou. Le joint d'étanchéité selon la présente invention n'établit pas une pression d'étanchéité aussi élevée que celui décrit dans la demande ci-dessus, mais est capable d'assurer une pression d'étanchéité suffisante et un étanchement fiable autour d'un trou à étancher. Par conséquent, la présente invention a pour but de proposer un joint feuilleté en acier: - qui soit apte à établir une pression d'étanchéité modérée autour d'un trou et à étancher de manière fiable le pourtour du trou; - qui permette de régler à volonté la pression d'étanchéité appliquée autour d'un trou; et - qui soit susceptible d'être fabriqué aisément et à bon compte. D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-dessous de l'invention. Un joint feuilleté en acier selon l'invention est destiné à être posé dans un moteur à combustion interne présentant au moins un trou. Le joint comporte une première et une seconde plaques. La première plaque présente au moins un premier trou correspondant au trou du moteur et un premier bourrelet situé près du premier trou de façon à entourer celui-ci. La seconde plaque présente au moins un second trou correspondant au trou du moteur et au moins un second bourrelet situé près du second trou de manière à l'entourer. La distance du second trou au second bourrelet diffère de celle du premier trou au premier bourrelet. Lorsqu'on assemble les première et seconde plaques, les premier et second bourrelets font respectivement face à la seconde et à la première plaques. Lorsqu'on serre le joint, les premier et second bourrelets forment plusieurs bourrelets ondulés en des zones choisies du pourtour du trou pour étancher de manière fiable le pourtour de ce dernier. Les pressions superficielles s'exerçant sur le premier et sur le second bourrelet lors du serrage du joint sont différentes. Afin d'appliquer des pressions superficielles différentes au premier et au second bourrelets, on peut modifier l'épaisseur et la dureté des première et seconde plaques. On peut aussi modifier les largeurs des premier et second bourrelets. On va maintenant décrire en détail et à titre non limitatif diverses réalisations préférées de l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 est une vue en plan partielle d'un joint de culasse courant; La figure 2 est une vue en coupe grossie suivant la ligne 2-2 de la figure 1; La figure 3 est une vue en coupe analogue à la figure 2 représentant un joint courant différent; La figure 4 est une vue en coupe explicative, analogue à la figure 2, d'une première réalisation de joint feuilleté en acier selon l'invention; Les figures 5 à 7 sont des vues en coupe, analogues à la figure 4, d'une seconde, d'une troisième et d'une quatrième réalisations de l'invention; La figure 8 est une vue en coupe explicative d'une cinquième réalisation de joint feuilleté en acier selon l'invention, posé dans un moteur; Les figures 9 à 11 sont des vues en coupe, analogues à la figure 4, d'une sixième, d'une septième et d'une huitième réalisations de l'invention; La figure 12 est une vue en coupe explicative d'un joint selon le huitième mode de réalisation de l'invention, représenté monté dans un moteur; et Les figures 13 et 14 sont des vues en coupe, semblables à la figure 4, d'une neuvième et d'une dixième réalisations de l'invention. On se réfère à la figure 4, qui représente une première réalisation A de joint d'étanchéité feuilleté en acier selon l'invention. Le joint A représenté sur la figure 4 est un joint de culasse, semblable à celui selon la figure 1, présentant divers trous, à savoir trous de réception de cylindre Hc, de circulation d'eau Hw, de circulation d'huile Ho et de réception de boulon Hb. Les zones entourant les trous de réception de cylindre He, de circulation d'eau Hw et de circulation d'huile Ho doivent être étanchées suivant la présente invention. Pour éclairer l'exposé, on a représenté en coupe sur la figure 4 la zone voisine du trou de réception de cylindre Hc. Les zones entourant les trous de passage d'eau Hw et de passage d'huile Ho ont, sauf pour la grandeur, une structure semblable à celle représentée sur la figure 4. On s'abstiendra donc de décrire ces zones entourant les trous de passage d'eau Hw et de passage d'huile Ho. Le joint d'étanchéité A comprend une plaque supérieure A30 présentant un bourrelet A30a autour d'un trou de réception de cylindre Hc, et une plaque inférieure A31 présentant un bourrelet A31a autour du trou de réception de cylindre Hc. La distance du trou de réception de cylindre Hc au bourrelet A30a est inférieure à la distance du trou de réception de cylindre Hc au bourrelet A31a. Dans le joint d'étanchéité A, les bourrelets A30a et A31a ne se touchent pas. Les épaisseurs des plaques A30 et A31 ainsi que les grandeurs des bourrelets A30a et A31a sont égales. Quand le joint d'étanchéité A est placé entre une culasse et un bloccylindre (tous deux non représentés) et qu'on le serre, les bourrelets A30a, A31a se trouvent repoussés contre les plaques A31, A30 respectivement et forment une série de bourrelets ondulés. Par conséquent, la zone entourant le trou de réception de cylindre Hc est étanchée par deux jeux de bourrelets ondulés, formés par les bourrelets A30a et A31a. Attendu que les deux jeux de bourrelets ondulés sont légèrement écartés l'un de l'autre, il n'apparaît pas de pression d'étanchéité extrêmement élevée concentrée sur une même zone, mais une pression d'étanchéité largement répartie autour du trou de réception de cylindre Hc. Par conséquent, la zone entourant le trou Hc se trouve étanchée de manière fiable. Les plaques A30, A31 sont en le même matériau. Toutefois, la plaque supérieure 30 qui présente le bourrelet A30a situé tout près du trou de réception de cylindre Hc peut être en un matériau résistant à la chaleur, tel qu'acier inoxydable. La figure 5 présente une seconde réalisation B de joint d'étanchéité feuilleté en acier selon l'invention. Le joint B comprend une plaque supérieure B30 à bourrelet B30a et une plaque inférieure B31 à bourrelet B31a, comme le joint A. Dans le joint B, la plaque supérieure B30 est plus épaisse que la plaque inférieure B31. De ce fait, le bourrelet B30a engendre, lors du serrage du joint B, une plus forte pression d'étanchéité que le bourrelet B31a. En effet, attendu que dans le joint B la plaque supérieure B30 est plus épaisse que la plaque inférieure, il apparaît lors du serrage du joint B une plus forte pression d'étanchéité auprès du trou de réception de cylindre Hc. Le joint B est particulièrement indiqué pour un moteur à forte pression de combustion, tel que moteur Diesel. La figure 6 présente une troisième réalisation C de joint d'étanchéité feuilleté en acier selon l'invention. Le joint C comprend une plaque supérieure C30 à bourrelet C30a et une plaque inférieure C31 à bourrelet C31a, comme le joint A. Dans le joint C, la plaque supérieure C30 est plus mince que la plaque inférieure C31. Par conséquent, lors du serrage du joint C, le bourrelet C31a engendre une pression d'étanchéité plus forte que celle engendrée par le bourrelet C30a. En effet, puisque la plaque supérieure C30 est plus mince que la plaque inférieure C31, une forte pression d'étanchéité appara!t autour d'une zone légèrement écartée du trou de réception de cylindre Hc. La figure 7 présente une quatrième réalisation D de joint d'étanchéité feuiileté en acier selon l'invention. Le joint D comprend une plaque supérieure D30 à bourrelet D30a et une plaque inférieure D31 à bourrelet D31a, comme le joint A. Dans le joint D, les plaques D30 et D31 sont de même épaisseur et les bourrelets D30a et D31a sont de même hauteur. Toutefois, le bourrelet D30a est moins large que le bourrelet D31a. Autrement dit, l'angle saillant fait par le bourrelet D30a est plus aigu que celui fait par le bourrelet D31a. Par conséquent, lors du serrage du joint D, le bourrelet D30a engendre une pression d'étanchéité plus forte que celle engendrée par le bourrelet D31a. Cette structure est particulièrement indiquée dans le cas o l'un des bourrelets doit engendrer une pression de serrage plus forte bien qu'il faille donner aux plaques supérieure et inférieure la même épaisseur. La figure 8 présente une cinquième réalisation E de joint feuilleté en acier suivant l'invention. Le joint E est monté entre une culasse X et un bloc-cylindre Y muni d'une chemise de cylindre Z. Le joint E comprend une plaque supérieure E30 à bourrelet E30a et une plaque inférieure E31 à bourrelet E31a, comme le joint C. De plus, le joint E comporte une plaque de réglage de pression superficielle E32, située entre les plaques supérieure E30 et inférieure E31, et une plaque extérieure supérieure E33. Les bourrelets E30a, E31a sont placés dans un trou de la plaque de réglage de pression superficielle E32, de sorte que celle-ci assure un réglage de la pression appliquée aux bourrelets. La plaque extérieure supérieure E33 présente une partie courbe E33a, voisine du trou de réception de cylindre Hc, et un rebord E33b situé sous la plaque inférieure E31. La partie courbe E33a protège les plaques supérieure E30 et inférieure E31 contre la chaleur et la pression intenses régnant dans le cylindre. Dans un moteur à chemise à cylindre Z, si la culasse X est fortement serrée par des boulons contre le bloc- cylindre Y, une forte pression superficielle s'applique à la chemise de cylindre Z. En conséquence, la chemise de cylindre Z peut descendre pendant le fonctionnement du moteur, de sorte que l'étanchéité ne peut plus s'établir entre elle et la culasse X. Grâce au joint E, la pression superficielle appliquée à la chemise de cylindre Z est rendue faible pour éviter que cette chemise ne descendre et simultanément l'étanchéité entre la culasse X et le bloc-cylindre Y est positivement assurée. En effet, l'épaisseur de la plaque supérieure E30 formant le bourrelet E30a est prévue faible pour réduire la pression superficielle appliquée à la chemise de cylindre Z, tandis que la pression superficielle appliquée au bloc-cylindre Y par le bourrelet E31a est prévue forte pour assurer par là une bonne étanchéité entre la culasse X et le bloc- cylindre Y. Dans la réalisation E, on rend faible la pression superficielle appliquée à la chemise de cylindre en utilisant une plaque mince E30 pour former le bourrelet E30a. Toutefois, au cas o l'on peut rendre la plaque E30 mince, il est possible de réduire la pression superficielle appliquée à la chemise de cylindre en remplaçant la plaque E30 par une plaque en matériau mou ou en rendant moins aigu l'angle saillant du bourrelet. La figure 9 présente une sixième réalisation F de joint d'étanchéité feuilleté en acier selon l'invention. Le joint F comprend une plaque supérieure F30 à bourrelet F30a, une plaque inférieure F31 à bourrelet F31a et une plaque de réglage de pression superficielle F32 placée entre les plaques supérieure F30 et inférieure F31. La plaque inférieure F31 présente en outre une partie courbe F31b, voisine du trou de réception de cylindre Hc, et un rebord F31c situé au-dessus de la plaque supérieure F30. Le rebord F31c s'étend à l'opposé du trou de réception de cylindre Hc pour recouvrir les deux bourrelets F30a et F31a. Dans le joint F, du fait que la plaque inférieure F31 présente la partie courbe F31b et le rebord F31c, le joint F possède une partie d'étanchéité supplémentaire, outre les bourrelets F30a et F31a. Par conséquent, son pouvoir d'étanchéité est amélioré. De plus, du fait que la plaque supérieure F30 est recouverte, autour du trou de réception de cylindre Hc, par la partie courbe F31b de la plaque inférieure F31, on peut réaliser cette plaque supérieure en un matériau doté d'une bonne élasticité mais résistant moins bien à la chaleur. La figure 10 présente une septième réalisation G de joint d'étanchéité feuilleté en acier selon l'invention. Le joint G comprend une plaque supérieure G30 à bourrelet G30a, une plaque inférieure G31 à bourrelet G31a, une partie courbe G31b et un rebord G31c, ainsi qu'une plaque de réglage de pression superficielle G32, comme le joint F. Dans le joint G, le rebord G31c ne vient recouvrir que le bourrelet G30a. En conséquence, il y a réduction de la compression, c'est-à-dire de la pression superficielle, subie par le bourrelet G31a. Les figures 11 et 12 présentent une huitième réalisation H de joint d'étanchéité feuilleté en acier selon l'invention. Le joint H comprend une plaque supérieure H30 à bourrelet H30a, une plaque inférieure H31 à bourrelet H31a et une plaque de réglage de pression superficielle H32 située entre les plaques supérieure H30 et inférieure H31. La plaque supérieure H30 présente en outre une partie courbe H30b, entourant un trou de réception de cylindre Hc, et un rebord H30 situé sous la plaque inférieure H31. Lors de l'assemblage du joint H, des parties d'épaulement des bourrelets H30a et H31a viennent porter l'une contre l'autre. Le joint H est particulièrement indiqué pour un moteur comportant une culasse X et un bloc-cylindre Y à chemise de cylindre Z, comme représenté sur la figure 12. Lorsqu'on serre le joint H, les bourrelets H30a et H31a exercent des poussées l'un sur l'autre, ce qui engendre à leur niveau une forte pression d'étanchéité. De plus, attendu que le rebord H30c est placé audessus de la chemise de cylindre Z, même si un gradin apparaît à la limite entre le bloc-cylindre Y et la chemise de cylindre Z, le joint d'étanchéité H est capable de l'absorber. La figure 13 présente une neuvième réalisation J de joint d'étanchéité feuilleté en acier selon l'invention. Le joint J comprend une plaque supérieure J30 à bourrelet J30a, à partie courbe J30b et à rebord J30c, une plaque inférieure J31 à bourrelet J31a et une plaque de réglage de pression superficielle J32, comme le joint H. Toutefois, pour le joint J, les bourrelets J30a et J31a ne se touchent pas lors de l'assemblage du joint. De plus, l'épaisseur de la plaque J30 est choisie supérieure à celle de la plaque J31. Le joint J est destiné à être posé dans un moteur comportant une culasse et un bloc-cylindre à chemise de cylindre, comme représenté pour le joint H. Quand le joint J est posé dans le moteur, le bourrelet J30a est situé au- dessus du bloc-cylindre et le bourrelet J31a, au-dessus de la chemise de cylindre. Attendu que la plaque J30 est une plaque épaisse, le bourrelet J30a est apte à engendrer une forte pression d'étanchéité pour assurer par là une bonne étanchéité autour du trou de réception de cylindre. La figure 14 présente une dixième réalisation K de joint d'étanchéité feuilleté en acier selon l'invention. Le joint K comprend une plaque supérieure K30 présentant un bourrelet K30a, une partie courbe K30b et un rebord K30c, une plaque inférieure K31 à bourrelet K31a et une plaque de réglage de pression superficielle K32, comme le joint J. Toutefois, dans le joint K, la plaque inférieure K31 présente en outre un bourrelet K31b. Lors de l'assemblage du joint K, le bourrelet K30a est situé entre les deux bourrelets K31a et K31b, de sorte que dans la zone entourant le trou de réception de cylindre Hc, l'étanchéité est assurée de manière fiable par la partie courbe et les trois bourrelets. Le joint d'étanchéité selon l'invention comprend au moins deux plaques métalliques, comportant chacune au moins un bourrelet entourant un trou d'un moteur. Les distances du trou du moteur aux bourrelets respectifs sont différentes, de façon qu'on puisse déterminer à volonté des zones d'étanchéité étanchées par les bourrelets. De plus, on peut déterminer à volonté la pression d'étanchéité engendrée par les bourrelets en modifiant la dureté et l'épaisseur des plaques métalliques, ainsi que la forme des bourrelets. Selon l'invention, on peut établir autour d'un trou à étancher le mode d'étanchement souhaité compte tenu des caractéristiques du moteur. REVENDICATIONS 1- Joint d'étanchéité feuilleté en acier pour moteur à combustion interne présentant au moins un trou, caractérisé en ce qu'il comprend: une première plaque (A30, B30, C30, D30, E30, F30, G30, H30, J30, K30) présentant au moins un premier trou (Hc) qui correspond au trou du moteur et un premier bourrelet (A30a, B30a, C30a, D30a, E30a, F30a, G30a, H30a, J30a, K30a) situé près du premier trou de façon à l'entourer, et une seconde plaque (A31, B31, C31, D31, E31, F31, G31, H31, J31, K31) présentant au moins un second trou (Hc) qui correspond au trou du moteur et au moins un second bourrelet (A31a, B31a, C31a, D31a, E31a, F31a, G31a, H31a, J31a, K31a) situé près du second trou de façon à l'entourer, la distance du second trou au second bourrelet différant de celle du premier trou au premier bourrelet, les premier et second bourrelets faisant face aux première et seconde plaques respectivement quand celles-ci sont assemblées ensemble et formant une série de bourrelets ondulés en des zones choisies autour du trou pour étancher de manière fiable le pourtour de celui-ci lors du serrage du joint. 2- Joint d'étanchéité feuilleté en acier selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pressions superficielles s'exerçant sur le premier et sur le second bourrelets lors du serrage du joint sont différentes. 3- Joint d'étanchéité feuilleté en acier selon la revendication 2, caractérisé en ce que les épaisseurs des première et seconde plaques (B30 et B31; C30 et C31) sont différentes pour qu'il s'exerce des pressions superficielles différentes sur le premier et sur le second bourrelets (B30a et B31a; C30a et C31a). 4- Joint d'étanchéité feuilleté en acier selon la revendication 2, caractérisé en ce que les duretés des première et seconde plaques son. différentes pour qu'il s'exerce des pressions superficielles différentes sur les premier et second bourrelets. - Joint d'étanchéité feuilleté en acier selon la revendication 2, caractérisé en ce que les largeurs des premier et second bourrelets (D30a et D31a) sont différentes pour qu'il s'exerce des pressions superficielles différentes sur le premier et sur le second bourrelets. 6- Joint d'étanchéité feuilleté en acier selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend encore une troisième plaque (E33) située au-dessus de la première plaque (E30), cette troisième plaque présentant un troisième trou, une partie courbe (E33a) située à l'intérieur des premier et second trous pour définir le troisième trou et un rebord (E33b) situé sous la seconde plaque (E31). 7- Joint d'étanchéité feuilleté en acier selon la revendication 6, caractérisé en ce que le rebord (E33b) s'étend à l'opposé du troisième trou de façon à être situé au-dessus des premier et second bourrelets. 8- Joint d'étanchéité feuilleté en acier selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend encore une quatrième plaque (E32) présentant un quatrième trou à diamètre supérieur à celui des premier et second bourrelets (E30a, E31a), cette quatrième plaque étant située entre les première et seconde plaques (E30, E31) de façon que les premier et second bourrelets soient placés à l'intérieur du quatrième trou, la quatrième plaque assurant un réglage de la pression superficielle appliquée aux premier et second bourrelets. 9- Joint d'étanchéité feuilleté en acier selon la revendication 2, caractérisé en ce que la seconde plaque présente une partie courbe (F31b, G31b) située à l'intérieur du premier trou pour définir le second trou, et un rebord (F31c, G31c) situé au-dessus de la première plaque pour s'étendre au-dessus du premier bourrelet au moins. lu- Joint d'étanchéité en acier feuilleté selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend encore une quatrième plaque (F32, G32) présentant un quatrième trou de diamètre supérieur à celui des premier et second bourrelets, cette quatrième plaque étant située entre les première et seconde plaques de façon que les premier et second bourrelets soient situés à l'intérieur du quatrième trou, la quatrième plaque assurant un réglage de la pression superficielle appliquée aux premier et second bourrelets. 11- Joint d'étanchéité feuilleté en acier selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première plaque présente une partie courbe (H30b, J30b, K30b) située à l'intérieur du second trou pour définir le premier trou, et un rebord (H30c, J30c, K30c) situé sous la seconde plaque, le joint comportant encore une plaque de réglage de pression superficielle (H32, J32, K32) interposée entre les première et seconde 'plaques, les premier et second bourrelets étant agencés en sorte de venir buter l'un contre l'autre lors du serrage du joint. 12- Joint d'étanchéité feuilleté en acier selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première plaque (K30) présente une partie courbe (K30b), située à l'intérieur du second trou pour définir le premier trou et un rebord (K30c) situé sous la seconde plaque, la seconde plaque présentant encore un bourrelet supplémentaire (K30c) situé à l'extérieur du second bourrelet pour entourer celui-ci, le premier bourrelet (K31a) se trouvant placé, quand les première et seconde plaques sont assemblées, entre le second bourrelet et le bourrelet supplémentaire.