Brevet FR2724439A1 — publié le 19960315

L'invention concerne un joint métal-élastomère, notamment un joint d'étanchéité plat, tel qu'un joint de culasse. Un tel joint est utilisé dans un moteur pour réaliser l'étanchéité entre le bloc moteur et la culasse, tant au niveau de chaque chambre de combustion qu'au niveau des passages d'huile et d'eau à proximité de ces chambres. Le joint de culasse d'un moteur comporte alors différentes ouvertures pour les chambres de combustion, les passages d'huile et d'eau et pour les vis de fixation. Il existe plusieurs types de joints de culasse. Les types les plus répandus sont les joints fibreux et les joints métalliques. Les joints fibreux comportent une âme métallique et une garniture à base de matériaux fibreux tels de l'amiante. Etant donné l'évolution des législations dans la plupart des pays, I'utilisation d'amiante est de plus en plus réglementée et ce type de joint disparaît. Parmi les joints métalliques, on distingue les joints multicouches et les joints métal-élastomère. Les premiers sont en général constitués d'une plaque centrale, qui définit l'épaisseur du joint, et de deux plaques nervurées, placées de part et d'autre de la plaque centrale, pour réaliser l'étanchéité aussi bien au niveau des chambres de combustion (anneaux de feu) qu'au niveau des passages de fluide -eau et huile-. Les deux plaques nervurées sont destinées à être au contact du bloc moteur et de la culasse. Les nervures qu'elles comportent sont élastiques, afin de pouvoir créer une surpression locale et progressive sur le plan de joint, et ainsi de permettre une bonne étanchéité. Cependant, ces nervures ne sont pas capables d'absorber les rugosités du bloc moteur et de la culasse au niveau du plan de joint. Afin de réaliser cette micro-étanchéité, une fine couche d'élastomère (environ 25 /m) revêt les plaques nervurées et parfait alors l'étanchéité du joint. Ces joints métalliques multicouches nécessitent un bloc moteur et une culasse présentant, au niveau du plan de joint, un bon état de surface, car la fine couche d'élastomère ne peut absorber que de faibles rugosités. En outre, la fabrication de ces joints fait appel à des techniques qui ne sont pas encore éprouvées et leur prix de revient est encore élevé. Les joints métal-élastomère sont, quant à eux, constitués d'une plaque centrale métallique, d'anneaux de feu métalliques nervurés, de cordons élastomères moulés sur la plaque centrale au niveau des passages de fluide -huile, eau- ainsi que de butées de serrage. Dans de tels joints, les pressions de contact sont localisées aux endroits o une étanchéité est nécessaire: anneaux de feu et cordon d'élastomère. Cependant, une différence de raideur entre les anneaux de feu métallique et les cordons d'élastomère rend nécessaire la présence de butées de serrage, destinées à limiter la compression de l'élastomère et les flexions de la culasse. Ces joints de culasse métal-élastomère permettent de réaliser une bonne étanchéité aux fluides et aux gaz. Grâce à la souplesse de l'élastomère et à la présence des butées, peu de charge est transmise au niveau des cordons d'élastomère et un bon potentiel de serrage est obtenu au niveau des anneaux de feu. Tout ceci permet d'avoir un serrage moindre, car il est concentré sur les anneaux de feu, ainsi qu'une faible relaxation de la structure. Les butées sont en général constituées par une bande de métal soudée ou rivetée sur toute la périphérie de la plaque centrale. Cette bande de métal est obtenue par découpe d'une plaque métallique plane, ayant les mêmes dimensions sensiblement que la plaque centrale. Les chutes de métal sont très importantes, puisque tout le centre de la plaque découpée est inutilisable. Le prix du joint est donc relativement élevé, puisque trois plaques de tôle de la taille du joint sont nécessaires pour réaliser un seul joint. Le but de l'invention est alors de fournir un joint de culasse métalélastomère permettant de réaliser une bonne étanchéité, une bonne reprise du joint ainsi qu'une bonne micro-étanchéité avec des butées réalisables à moindre coût. Les butées étant destinées à limiter la compression des cordons d'élastomère du joint, elles doivent être aussi rigides que possible (aucune élasticité). De plus, elles ne sont pas destinées à assurer une quelconque fonction d'étanchéité. A cet effet, le joint métal-élastomère, notamment joint d'étanchéité plat, qu'elle propose comporte, de manière connue: - une âme de joint présentant au moins une ouverture permettant le passage d'un fluide et constituée par au moins une plaque, - au moins un cordon d'élastomère et/ou au moins un anneau métallique nervuré pour réaliser l'étanchéité au niveau de chaque ouverture prévue pour le passage d'un fluide, - des butées de serrage, Selon l'invention, les butées de serrage sont des butées rigides obtenues par déformation de chaque plaque formant l'âme du joint. De cette façon, I'âme du joint assure également la fonction de butée permettant de limiter la compression de l'élastomère ainsi que d'empêcher une flexion de la culasse. L'âme du joint peut être constituée d'une ou de deux plaques. Dans le premier cas, avantageusement, les butées rigides font saillie sur les deux faces de cette plaque, dans le second cas, chaque plaque ne présente des butées rigides saillantes que sur sa face opposée à l'autre plaque. Les deux plaques sont bien sûr empilées. Il est envisageable d'empiler plus de deux plaques, auquel cas seules les plaques extérieures comporteraient sur leur face extérieure des butées rigides, mais ceci augmenterait le coût du joint sans apporter d'amélioration. Il existe plusieurs formes possibles pour réaliser une butée rigide. Il peut par exemple s'agir d'une nervure réalisée sur une plaque de l'âme du joint, ou bien encore un bossage, débouchant ou non, réalisé sur cette plaque. La butée rigide peut également être en forme de cheminée circulaire dont la paroi est sensiblement perpendiculaire au plan de l'âme du joint. Ces différentes formes choisies parmi d'autres également envisageables permettent de réaliser des butées ne présentant aucune élasticité. Les butées rigides doivent limiter la compression du (ou des) cordon d'étanchéité en élastomère. Dans une forme d'exécution, au moins une de ces butées est noyée dans un cordon moulé en élastomère. Dans une autre forme d'exécution, au moins une butée rigide est placée à côté d'un tel cordon. Bien entendu, il est envisageable sur un même joint, voire pour un même cordon en élastomère, d'avoir des butées noyées dans de l'élastomère et d'autres butées placées à proximité d'un cordon. 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, quelques formes d'exécution d'un joint métal-élastomère selon l'invention: Figure 1 est une vue en plan d'un joint de culasse selon l'invention; Figure 2 est une vue en perspective d'une partie du joint de la figure 1; Figure 3 est une vue en coupe selon la ligne 111-111 de la figure 1; Figures 4 et 5 sont des vues analogues à la vue de la figure 3 pour des autres formes d'exécution. Le joint représenté sur les figures 1 à 3 est un joint de culasse selon l'invention. Il comprend une âme métallique 2 en acier, de forme générale rectangulaire, possédant deux ouvertures centrales 3 correspondant aux chambres de combustion. Autour de ces ouvertures centrales 3, le joint comporte également un certain nombre d'ouvertures, dont celles 4 destinées au passage de vis de centrage et/ou de serrage, dont celles 5 destinées au passage du liquide de refroidissement du moteur et dont celles 6 destinées au passage du liquide de lubrification. L'étanchéité au niveau des ouvertures centrales 3 est réalisée, de façon connue en soi, par des anneaux de feu constitués par des culots métalliques 10 sertis sur le bord de ces ouvertures. L'étanchéité au niveau des ouvertures 5, 6 respectivement pour les passages des liquides de refroidissement et de lubrification, est réalisée à l'aide d'un cordon en élastomère 7 moulé sur l'âme du joint, de façon connue en soi. Dans la forme de réalisation représentée aux figures 1 à 3, l'âme 2 du joint est constituée par une seule plaque 2 réalisée dans une tôle en acier. En plus des ouvertures 3, 4, 5, 6 décrites ci-dessus, la plaque 2 comporte des butées rigides 8 en forme de cheminée cylindrique circulaire dont la paroi est sensiblement perpendiculaire au plan de joint. Ces butées 8 font saillie alternativement de chaque côté de la plaque 2. Elles peuvent être obtenues par emboutissage par exemple. La hauteur de ces butées 8 est déterminée en fonction de la compression nécessaire au cordon en élastomère 7 pour assurer une bonne étanchéité. Sur les figures 1 à 3, ces butées 8 sont noyées dans le cordon en élastomère 7. Dans ce cas, les butées 8 sont placées au plus près du cordon 7 assurant l'étanchéité. Ici, les bords du cordon 7 sont plus hauts que le centre du cordon et la hauteur des butées 8 correspond sensiblement à la hauteur du centre du cordon. Ainsi, le cordon n'est comprimé que sur les bords, une fois que la culasse (non représentée) est serrée. La figure 4 représente une autre forme d'exécution d'un joint de culasse selon l'invention. On retrouve ici trois rangées de butées 8 en forme de cheminée circulaire cylindrique, mais ces butées 8 ne sont pas noyées dans le cordon en élastomère 7, elles sont placées à côté de celui- ci. Les butées 8 dans ce cas sont moins hautes que le cordon 7 pour permettre à ce dernier d'être comprimé lors du serrage de la culasse (non représentée). La figure 5 illustre une troisième forme d'exécution d'un joint de culasse selon l'invention. Les butées rigides sont ici deux nervures 9 o10 faisant saillie l'une d'un côté de la plaque 2 et l'autre de l'autre côté de celle-ci. Ces nervures 9 rigidifient l'âme 2 du joint et ne présentent aucune élasticité. Elles sont placées à côté du cordon 7 en élastomère et sont dans ce cas de hauteur sensiblement égale à la hauteur de celui-ci. Dans les trois formes d'exécution représentées au dessin, les anneaux de feu, réalisant l'étanchéité au niveau de la chambre de combustion, présentent une structure différente. Ceci permet de montrer que les joints de culasse selon l'invention peuvent s'adapter à tous les types d'anneaux de feu utilisés. Les butées 8, 9 des trois joints décrits permettent de réaliser une parfaite étanchéité aux fluides (reprise et micro-étanchéité) en assurant une limitation de la compression du cordon 7 en n'utilisant qu'une seule plaque métallique 2. Elles n'assurent pas la fonction étanchéité mais permettent au cordon 7 de remplir parfaitement celle-ci, tout en empêchant une flexion de la culasse (non représentée) grâce à leur répartition sur l'âme du joint. Enfin, ces butées 8, 9 sont aussi rigides que possible et présentent une élasticité quasi nulle. Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas aux formes d'exécution représentées au dessin et décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. Ainsi, par exemple, les butées rigides pourraient être constituées par un simple bossage, non débouchant tel les cheminées représentées. D'autres formes rigides sont bien sûr envisageables. Au lieu de ne comporter qu'une seule plaque, I'âme du joint pourrait comporter deux plaques, placées l'une sur l'autre. Chacune de ces plaques comporterait alors des butées qui feraient saillie de la face opposée à l'autre plaque. Enfin, quelle que soit la forme des butées, celles-ci peuvent être noyées dans le cordon en élastomère. Il est également possible, sur un même joint, d'avoir des butées rigides noyées dans un cordon en élastomère et d'autres placées à côté d'un tel cordon, ou bien à la périphérie de l'âme du joint. REVENDICATIONS 1. Joint métal-élastomère, notamment joint d'étanchéité plat comportant: une âme de joint (2) présentant au moins une ouverture (3, 5, 6) permettant le passage d'un fluide et constituée par au moins une plaque (2), - au moins un cordon d'élastomère (7) et/ou au moins un anneau métallique (10) nervuré pour réaliser l'étanchéité au niveau de chaque ouverture (3, 5, 6) prévue pour le passage d'un fluide, - des butées de serrage (8, 9), caractérisé en ce que les butées de serrage (8, 9) sont des butées rigides obtenues par déformation de chaque plaque formant l'âme du joint. 2. Joint métal-élastomère selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'âme du joint (2) est constituée d'une seule plaque et en ce que les butées rigides (8, 9) font saillie sur les deux faces de cette plaque. 3. Joint métal-élastomère selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'âme (2) du joint est constituée de deux plaques placées l'une sur l'autre et en ce que chaque plaque (2) ne présente des butées rigides saillantes que sur sa face opposée à l'autre plaque. 4. Joint métal-élastomère selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une butée rigide est constituée par une nervure (9) réalisée dans une plaque de l'âme du joint. 5. Joint métal-élastomère selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une butée rigide est constituée par un bossage, débouchant ou non, réalisé dans une plaque de l'âme du joint. 6. Joint métal-élastomère selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins une butée rigide est en forme de cheminée circulaire (8) dont la paroi est sensiblement perpendiculaire au plan de l'âme du joint. 7. Joint métal-élastomère selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins une butée rigide (8, 9) est noyée dans un cordon moulé en élastomère (7). 8. Joint métal-élastomère selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins une butée rigide (8, 9) est placée à côté d'un cordon moulé en élastomère (7).