Brevet FR2667358A1 — publié le 19920403

La présente invention a pour objet un joint de culasse à sertissures multiples. Les joints de culasse des moteurs à combustion internes sont soumis à des conditions de travail de plus en plus dures et l'industrie qui les utilise, essentiellement l'industrie automobile, requiert des durées de fonctionnement de plus en plus longues. Le recours à des matériaux de substitution à l'amiante a amené également l'industrie des joints de culasse à reconsidérer la conception des joints. Un joint de culasse connu comprend une garniture de matériau élasto-plastique, constituée d'au moins une plaque à base de fibres, de charges et de liants, généralement renforcée par une trame métallique médiane. Cette garniture assure l'étanchéité entre les plans de la culasse et du bloc, elle est découpée au droit des alésages des cylindres et comprend des sertissures métalliques montées autour de ces découpes. Ces sertissures protègent la plaque en matériau des gaz de la chambre de combustion proprement dite. Elles renforcent également l'étanchéité des chambres de combustion. I1 subsiste néanmoins un problème qui concerne le renforcement local au gaz d'un joint de culasse à la périphérie d'un cylindre. Ce problème est rendu délicat par le fait qu'un joint est une combinaison de différents éléments entre eux qui permet d'obtenir un équilibre notamment du point de vue de la densité. En effet un joint de culasse doit être équilibré c'est à dire que la densité doit être suffisamment élevée notamment sous la sertissure pour que la charge soit suffisante lors du serrage de façon à assurer lvétanchéité aux gaz. La densité est notam ment fonction de l'épaisseur du métal de sertissage. Par contre, il faut une densité plus basse en dehors de la zone de sertissage de façon que le joint puisse suivre les différentes dilatations. Une contrainte est imposée à la sertissure par la construction de la culasse elle-même et de ses défauts, si bien que la sertissure doit combler ces défauts. Dans ce cas, il faut modifier l'épaisseur et la forme de la sertissure mais cette solution conduit à augmenter le coût du Joint. Ce cotit croit de même si l'on augmente l'épaisseur totale du matériau élasto-plastique avec le risque supplémentaire d'augmenter la relaxation. L'invention pallie ces inconvénients et propose un joint de culasse à double sertissure, qui assure le renforcement mécanique et thermique d'une zone particulière, qui assure une double barrière parefeu, qui conserve l'équilibrage des densités, qui permet d'augmenter la raideur très localement sans perturber l'équilibrage du joint, qui peut abaisser le coût par diminution de la quantité de matériau noble à utiliser, qui limite les erreurs de fabrication par mise en place simultanée de deux sertissures "normales". Dans ce but, le joint de culasse pour moteur à combustion interne selon l'invention comprend une garniture en matériau élasto-plastique constituée notamment de fibres, de charges et de liants, renforcée dans son plan médian par une armature métallique, des alésages au droit des cylindres et une sertissure métallique sertie sur les bords de ces alésages qui se caractérise en ce que cette sertissure comprend une première sertissure à profil sen siblement en Ç et au moins une deuxième sertissure indépendante interposée entre la première sertissure et la plaque en matériau élasto-plastique. Selon une autre caractéristique de l'invention les première et seconde sertissures ont chacune une épaisseur constante. Selon une caractéristique particulière de lînven- tion la seconde sertissure a une aile détourée identique à celle de la première sertissure et une aile relevée de dimension variable en fonction de la position de la zone à renforcer. Selon un mode de réalisation particulier de l'in- vent ion la première sertissure a une épaisseur diminuée par rapport à une sertissure unique de façon que le joint conserve sa densité. La première et la seconde sertissures peuvent également être réalisées dans deux métaux différents. De plus la seconde sertissure est centrée sur la première et elles sont serties simultanément. Selon une caractéristique particulière les ailes de la seconde sertissure sont jointives au droit de la zone inter-cylindres. L'invention est décrite ci-après selon un mode de réalisation particulier en regard des dessins annexés sur lesquels les figures représentent: - la figure 1, une vue éclatée en perspective d'une portion du joint de culasse selon l'invention, - la figure 2, une vue de dessus d'une seconde sertissure avec renfort localisé, avant sertissage, - la figure 3, une vue de dessus d'une première et seconde sertissures avec renfort localisé après sertissage, - la figure 4, une vue en coupe selon la ligne 4-4 de la figure 3, - la figure 5, une vue en coupe selon la ligne 5-5 de la figure 3, - la figure 6, une vue de dessus d'une seconde sertissure avec renfort à l'inter-cylindres, avant sertissage, - la figure 7, une vue de dessus dwune première et seconde sertissures avec renfort inter-cylindres, après sertissage, - la figure 8, une vue en coupe selon la ligne 8-8 de la figure 7, - la figure 9, une vue en coupe selon la ligne 9-9 de la figure 7, - la figure 10, une vue de dessus d'une seconde sertissure dans le cas d'un moteur avec pré-chambre de combustion, avant sertissage, - la figure 11, une vue de dessus d'une première et d'une seconde sertissures dans le cas d'un moteur avec pré-chambre de combustion, après sertissage, - la figure 12, une vue en coupe selon la ligne 1212 de la figure 11, et - la figure 13, une vue en coupe selon la ligne 13-13 de la figure il La figure 1 représente une partie d'une plaque 10 d'un joint de culasse pour moteur à combustion interne, une première sertissure 12 et une seconde sertissure 14 avant sertissage.Cette plaque comprend des alésages 16 au droit des cylindres et des alésages 18, de plus petit diamètre pour la circulation des fluides et le passage des vis. La plaque 10 est constituée de fibres, de charges et de liants. Elle est renforcée par une armature métallique 20 disposée dans le plan médian de la plaque. La première sertissure 12 est réalisée par découpe d'un anneau dans une feuille de métal, généralement de l'acier, qui subit une première déformation qui consiste à relever l'aile 22 intérieure du profil découpé par rapport à l'aile détourée 24. L'aile relevée se trouve perpendiculaire à la plaque lorsque l'aile détourée est parallèle à cette plaque. Le diamètre de la première sertissure, à l'extérieur de l'aile relevée, est légèrement inférieur au diamètre des alésages ménagés dans la plaque au droit des cylindres. La seconde sertissure a un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur de la première sertissure de façon que son aile relevée 25 puisse s'embolter à l'extérieur de la première sertissure. La seconde sertissure est donc automatiquement centrée sur la première. Le diamètre extérieur de l'aile relevée de la seconde sertissure est légèrement inférieur au diamètre de l'alé- sage 16 ménagé dans la plaque 10. L'aile détourée 27 de la seconde sertissure est identique à l'aile détourée de la première sertissure. Chaque sertissure est réalisée dans une feuille d'épaisseur constante. Sur la figure 2, on a représenté une seconde sertissure 26 après découpe dans la feuille de métal de base. Cette seconde sertissure comprend une découpe sensiblement en forme de huit avec une partie intermédiaire qui correspond à la zone inter-cylindres et deux anneaux qui correspondent aux cylindres. Lorsque le moteur correspondant comprend une zone sensible pour laquelle il convient de renforcer le joint de culasse, la seconde sertissure est munie lors de la découpe d'une surface supplémentaire de métal ou renfort 28 de façon que ce renfort vienne au droit de la zone sensible après sertissage. La figure 3 représente cette position après sertissage des première et seconde sertissures. Le renfort 28 est représenté en trait discontinu ainsi que la seconde sertissure tandis que la première sertissure est représentée en trait plein. Sur la coupe de la figure 5, on retrouve les différents composants du joint de culasse à savoir la plaque 10, l'armature 20, la première sertissure 12 et, entre cette sertissure et la plaque, la seconde sertissure 14 qui se prolonge seulement jusqu'à l'armature en partie supérieure, la partie inférieure se superposant parfaitement à la première sertissure. Cette coupe correspond à la double sertissure selon l'invention dans une zone dite normale, La coupe de la figure 4 par contre est réalisée dans une zone sensible, au droit du renfort 28. Les éléments identiques portent les mêmes références que précédemment. Cette coupe montre bien le renfort qui, après sertissage, se prolonge à la partie supérieure de la plaque en superposition complète avec la première sertissure 12. Sur la figure 6 les mêmes éléments portent les mêmes références à l'exception du renfort 30 qui est prévu dans la zone inter-cylindres. Ce renfort est découpé avec un rayon supérieur à celui de l'alésage 16 de façon que la première sertissure se replie bord à bord dans cette zone inter-cylindres ainsi que cela est représenté aux figures 7 et 8. La seconde sertissure dans ce mode de réalisation est même dépassante car la première sertissure ne vient pas bord à bord. Ceci est d'autant plus sensible que l'on s'éloigne de la partie centrale de l'inter-cylindres. Sur tout le reste de la périphérie la deuxième sertissure possède seulement une aile relevée de faible hauteur qui vient uniquement assurer une double protection de la plaque avec la première sertissure au droit de l'épaisseur de la plaque. La hauteur de cette aile relevée correspond à la hauteur de la garniture sous sertissure après serrage du joint. Sur les figures 10 à 13, on a représenté un mode de réalisation particulier correspondant à un moteur de type comportant une pré-chambre de combustion 32. Dans ce cas la zone sensible à renforcer se situe entre le cylindre et cette chambre. 11 faut donc une superposition des deux sertissures à cet endroit. Par contre, immédiatement au dessous de la pré-chambre le joint doit présenter une relative souplesse, si bien que la seconde sertissure est interrompue au dessous de cette pré-chambre. Le joint de culasse selon l-invention présente de nombreux avantages puisqu'il permet de renforcer une zone délimitée avec précision, il permet un centrage automatique de la seconde sertissure par rapport à la première. De plus les deux sertissures sont serties simultanément ce qui n'augmente pas la durée de cette opération de sertissage et il en résulte meme un avantage car la présence de la seconde sertissure emboîtée avec la première peut éviter le montage accidentel de deux sertissures identiques comme cela pouvait se produire avec les joints de culasse à sertissure unique. I1 est possible de prévoir une languette sur la seconde sertissure qui déborde après sertissage afin que cette languette serve de témoin de présence de cette seconde sertissure. En effet ces sertissures sont excessivement fines et l'erreur de montage restait possible dans le cas des joints de l'art antérieur. Selon une variante de l'invention cette double sertissure peut être utilisée pour renforcer la raideur localement autour des différents alésages du joint. REVENDICATIONS 1. Joint de culasse pour moteur à combustion interne comprenant une plaque (10) en matériau élasto-plastique constitué notamment de fibres, de charges, de liants, renforcée dans son plan médian par une armature (20) métallique, des alésages (16) notamment au droit des cylindres et une sertissure métallique sertie sur les bords de ces alésages, caractérisé en ce que cette sertissure comprend une première sertissure (12) à profil sensiblement en C et au moins une deuxième sertissure (14) indépendante interposée entre la première sertissure et la plaque en matériau élasto-plastique. 2 Joint de culasse selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première et seconde sertissures (12, 14) ont chacune une épaisseur constante. 3. Joint de culasse selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que la seconde sertissure (14) a une aile relevée (25) de dimensions adaptées en fonction de la zone à renforcer. 4. Joint de culasse selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en que l'aile détourée (27) de la seconde sertissure est au moins égale à l'aile détourée (24) de la premiere sertissure. 5. Joint de culasse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première sertissure (12) a une épaisseur diminuée par rapport à une sertissure unique de façon à conserver la densité initiale du joint. 6. Joint de culasse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux sertissures (12, 14) sont en métaux différents. 7. Joint de culasse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde sertissure (14) est centrée sur la première (12) de façon à pouvoir réaliser le sertissage simultanément. 8. Joint de culasse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde sertissure (14) comprend, dans la zone inter-cylindres, des renforts (30) qui sont jointifs après sertissage. 9. Joint de culasse selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la seconde sertissure comprend une languette témoin qui déborde de la première sertissure après sertissage.