Brevet FR2750736A1 — publié le 19980109

JOINT DE CULASSE POUR CHAMBRES AUXILIAIRES DE COMBUSTION. La présente invention concerne un joint de culasse pour un moteur comprenant des chambres auxiliaires de combustion en plus des chambres principales de combustion. Dans un moteur Diesel, on sait que des chambres auxiliaires de combustion peuvent être formées dans une culasse afin d'améliorer la caractéristique de combustion ou d'allumage du combustible dans les chambres principales de combustion. Un joint de culasse utilisé dans un tel moteur comprend un bourrelet principal formé de manière à entourer une chambre principale de combustion ou l'alésage du cylindre et une partie située au-dessous de la chambre auxiliaire de combustion, afin d'assurer l'étanchéité autour d'une ouverture de la chambre auxiliaire de combustion et de la chambre principale de combustion. La publication de modèle d'utilité japonais (KOKAI) n 3-77053 décrit cette structure. Pour obtenir un moteur puissant et léger, on a fabriqué une culasse en un alliage d'aluminium. Lorsque l'on utilise une culasse en alliage d'aluminium avec un bloc-cylindres en fer, la culasse risque de se déformer de manière que sa partie médiane fasse saillie vers le haut lorsque le moteur fonctionne, du fait d'une différence de dilatation thermique entre l'alliage d'aluminium et le fer. Il en résulte qu'une forte sollicitation est exercée sur les deux extrémités longitudinales de la culasse. Les bourrelets formés au niveau des extrémités longitudinales du joint d'étanchéité risquent donc d'être endommagés, voire rompus, et de ne plus être en mesure d'assurer l'étanchéité adéquate autour des alésages. Hatituellement, pour éviter cet inconvénient, on installe sur le joint d'étanchéité des pièces d'écartement qui ont pour effet de compenser la déformation de la culasse. Le bourrelet principal pour moteur peut également être modifié de telle manière que la largeur et le rayon de courbure du bourrelet principal, situé au niveau des extrémités longitudinales du moteur, soient plus grands que ceux des autres bourrelets, pour ainsi améliorer la durée de vie des bourrelets, comme le décrit la publication de modèle d'utilité japonais (KOKOKU) n 5-1728. Mais, la culasse étant serrée par des boulons situés autour des alésages et distants les uns des autres, on comprend que chacun des bourrelets situés autour des alésages ne soit pas comprimé de manière uniforme par les boulons. Pour pouvoir améliorer le moteur, il faut que le bourrelet soit fixé de manière aussi régulière que possible. Plus particulièrement, dans le moteur comportant les chambres auxiliaires de combustion, décrit et montré dans la publication de modèle d'utilité japonais (KOKAI) n 3-77053, le bourrelet qui entoure la chambre auxiliaire de combustion peut présenter une partie éloignée par rapport à l'alésage et située à l'extérieur d'une ligne imaginaire reliant les centres de deux boulons adjacents par rapport à l'alésage. La partie éloignée ne peut pas être comprimée et fixée, de manière satisfaisante, par les boulons. Il en résulte que le joint classique d'étanchéité comporte des facteurs qui assurent des pressions irrégulières sur la surface des parties du bourrelet. Il est donc nécessaire d'améliorer le joint d'étanchéité. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et elle a donc pour objet un joint métallique d'étanchéité pour un moteur comportant des chambres de combustion principales et auxiliaires, grâce auquel la fixation étanche autour des alésages des cylindres peut être rendue aussi régulière que possible. L'invention a encore pour objet un joint métallique, tel que ci-dessus mentionné, qui continue d'adhérer parfaitement autour des chambres de combustion principales et auxiliaires, même si la culasse se déforme sous l'effet de la chaleur. L'invention a encore pour objet un joint métallique, tel que ci-dessus mentionné, qui convienne à une culasse de rigidité relativement faible. D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description de l'invention qui va suivre. Un joint de culasse selon la présente invention est utilisé pour un moteur à combustion interne comportant des chambres principales de combustion et des chambres auxiliaires de combustion. Le joint d'étanchéité est formé à partir d'au moins une plaque métallique, et il comprend une pluralité d'alésages disposés côte à côte, et une pluralité de bourrelets formés sur la plaque métallique. Chaque bourrelet entoure un alésage et une zone située au-dessous d'une chambre auxiliaire de combustion. Selon l'invention, chaque bourrelet comprend une première partie située dans une zone o deux alésages adjacents sont proches l'un de l'autre, c'est-à-dire une zone intermédiaire entre les deux alésages adjacents, et une deuxième partie, qui entoure la zone située au-dessous de la chambre auxiliaire de combustion et qui est distante de l'alésage. La première partie a une constante d'élasticité plus élevée que celle de la deuxième partie. Chacun des bourrelets, situés dans les zones des extrémités longitudinales du joint d'étanchéité, comporte une troisième partie, faisant face à un bord longitudinal du joint. Cette troisième partie a une constante d'élasticité plus faible que celle de la première partie. Les deuxièmes et troisièmes parties peuvent avoir la même constante d'élasticité. Dans la première partie de la culasse, les bourrelets sont chauffés et sujets au fluage et, de plus, la culasse ne peut pas assurer une pression suffisante de surface à cause de la déformation vers le haut. C'est pourquoi la constante d'élasticité du bourrelet au niveau de la première partie doit être plus grande que pour les autres parties. De plus, dans la deuxième partie, les boulons n'exercent pas sur le bourrelet une pression suffisante de serrage et, dans les troisièmes parties, une forte sollicitation est exercée sur les bourrelets. C'est pour ces raisons que la constante d'élasticité des deuxièmes et troisièmes parties est choisie relativement faible. Ainsi, dans son ensemble, le bourrelet assure une pression équilibrée de surface sur toute sa longueur. De préférence, afin d'assurer une pression élevée de surface au niveau de la première partie, la hauteur du bourrelet y est plus grande que dans l'autre partie. Il en résulte que, même si la culasse se déforme, on obtient une pression élevée de surface. Chacun des bourrelets situés sur le côté opposé à la deuxième partie, par rapport à l'alésage, peut présenter une quatrième partie ayant une constante d'élasticité de valeur intermédiaire par rapport aux constantes d'élasticité des premières et deuxièmes parties. La deuxième partie est située sur un côté opposé à l'alésage, par rapport à une ligne imaginaire reliant les centres de deux trous adjacents de passage de boulons, formés autour des alésages, et s'étendant dans le sens longitudinal du joint d'étanchéité. Le joint d'étanchéité peut comporter au moins une plaque supplémentaire, placée sur ladite au moins une plaque métallique, pour ainsi constituer un joint métallique stratifié. Le bourrelet peut avoir une forme quelconque de la section transversale, par exemple une protubérance arquée vers le haut, des ondulations, une forme trapézoïdale, ou analogue, d'une manière bien connue dans la technique. La constante d'élasticité du bourrelet peut être ajustée comme dans le procédé classique, par exemple en modifiant la largeur, la hauteur ou la courbure. Lorsque la largeur devient plus étroite ou la hauteur plus grande, la constante d'élasticité du bourrelet peut être augmentée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence de l'unique figure 1 annexée qui est une vue en plan d'un joint métallique d'étanchéité pour un moteur à quatre cylindres et à quatre chambres auxiliaires de combustion, selon la présente invention. Le joint d'étanchéité G représenté sur la figure 1 est formé à partir d'une plaque métallique 10. Toutefois, cette plaque peut être combinée à une ou plusieurs autres plaques métalliques pour constituer un joint métallique stratifié. La plaque métallique 10 comporte des alésages extérieurs Hcl et des alésages intérieurs Hc2, ainsi que des trous de passage Hb pour boulons disposés autour des alésages. Le joint G comporte également, de façon connue en soi, des trous pour eau, pour huile, pour poussoirs, etc., ces trous n'étant pas représentés sur la figure 1. Les chambres auxiliaires de combustion sont situées au-dessus des zones X. La plaque métallique 10 comprend des bourrelets extérieurs 11 autour des alésages extérieurs Hcl et des bourrelets intérieurs 12 autour des alésages intérieurs Hc2. Ces bourrelets 11, 12 entourent les alésages et les zones X au-dessous des chambres auxiliaires de combustion. Chaque bourrelet extérieur 11 comprend une partie lla située à l'extérieur d'une ligne imaginaire L reliant les centres des trous Hb pour boulons et qui s'étend le long du bord latéral 10a du joint. Le bourrelet extérieur 11 comporte également une partie 11b, située dans une zone intermédiaire située entre deux alésages adjacents, zone dans laquelle deux bourrelets sont proches l'un de l'autre, une partie llc située au niveau du bord transversal 10b du joint, et une partie lld située du côté opposé à la partie lla. Les constantes d'élasticité des parties lla et 11c sont identiques et elles sont inférieures à la constante d'élasticité de la partie 11b. La constante d'élasticité de la partie lld a une valeur intermédiaire entre celles des parties lla et 11b. Chaque bourrelet intérieur 12 comprend une partie 12a située à l'extérieur de la ligne imaginaire L, des parties 12b situées chacune entre les deux alésages adjacents et une partie 12d située du côté opposé à la partie 12a. Les constantes d'élasticité des parties 12a, 12b et 12d sont, respectivement, les mêmes que celles des parties lla, llb et 11d. Dans le joint G, les parties llc situées au niveau des bords transversaux 10b sont fortement soumises à l'influence de la déformation thermique de la culasse. D'autre part, étant donné que les parties lla et 12a sont situées à l'extérieur de la ligne imaginaire L, par rapport aux alésages, elles ne subissent pas de fortes pressions de serrage venant de la culasse. Par conséquent, selon la présente invention, les parties l1a, 11c et 12a sont réalisées avec une constante d'élasticité ou une résistance mécanique, relativement faible, de manière que lorsque la culasse est serrée à bloc, les parties lia, 11c et 12a puissent être comprimées relativement facilement. Par contre, dans les parties 11b et 12b situées dans les zones intermédiaires entre deux alésages adjacents, zone o la rigidité de la culasse est susceptible de diminuer, il est difficile d'obtenir une pression de surface. Selon l'invention, les parties 11b et 12b sont formées pour présenter une constante d'élasticité relativement élevée ou bien pour avoir une grande hauteur afin d'assurer la pression de surface nécessaire entre les alésages. Ainsi, lorsque le joint d'étanchéité est installé dans le moteur et que le moteur fonctionne, les bourrelets peuvent assurer une pression de surface relativement régulière autour de la totalité des bourrelets. Le joint peut donc assurer l'étanchéité et adhérer, de manière fiable, autour des chambres de combustion, principales et auxiliaires. Selon l'invention, chaque bourrelet entoure un alésage et la zone située au- dessous de la chambre auxiliaire de combustion. Etant donné que les différentes parties d'un bourrelet reçoivent des pressions de serrage différentes venant de la culasse, lorsque les boulons sont serrés à bloc, les constantes d'élasticité ou la hauteur des parties de bourrelet sont modifiées pour correspondre aux différentes pressions de serrage. Les bourrelets peuvent donc être comprimés facilement sans risque d'être endommagés et ils sont en mesure d'assurer l'étanchéité, de manière fiable, autour des alésages et des chambres auxiliaires de combustion. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'un mode de réalisation préféré, il est évident que des modifications dans la forme et dans des détails peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit ni du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Joint de culasse (G) pour un moteur à combustion interne ayant des chambres principales de combustion et des chambres auxiliaires de combustion, ledit joint d'étanchéité comprenant au moins une plaque métallique (10), une pluralité d'alésages (Hc) formés dans la plaque métallique et disposés côte à côte, et une pluralité de bourrelets (11, 12) formés sur la plaque métallique, chaque bourrelet entourant un alésage et une zone (X) située au-dessous d'une chambre auxiliaire de combustion, ledit joint (G) étant caractérisé en ce que chaque bourrelet (11, 12) comprend une première partie (11b, 12b) située dans une zone dans laquelle deux alésages (Hcl, Hc2) sont adjacents, et une deuxième partie (11a, 12a) entourant la zone (X) située au- dessous de la chambre auxiliaire de combustion et à distance de l'alésage, ladite première partie (llb, 12b) ayant une constante d'élasticité plus élevée que celle de la deuxième partie (lia, 12a). 2. Joint de culasse selon la revendication 1, dans lequel chacun des bourrelets (11) situés aux extrémités longitudinales du joint (G) comporte une troisième partie (11c) faisant face à un bord transversal (10b) du joint, ladite troisième partie ayant une constante d'élasticité plus faible que celle de la première partie (11b). 3. Joint de culasse selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel chacun des bourrelets (11, 12) situés du côté opposé à la deuxième partie (lla, 12a), par rapport à l'alésage, comprend une quatrième partie (11d, 12d) dont la constante d'élasticité est intermédiaire entre les constantes d'élasticité des premières (llb, 12b) et des deuxièmes (lia, 12a) parties. 4. Joint de culasse selon l'une des revendications 1, 2 et 3, dans lequel ladite deuxième partie (11a, 12a) est située sur un côté opposé à l'alésage par rapport à une ligne imaginaire (L) reliant les centres de deux trous (Hb) adjacents pour boulons, formés à l'extérieur des alésages, ladite ligne s'étendant le long du côté longitudinal (10a) du joint (G). 5. Joint de culasse selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, comprenant en outre au moins une plaque supplémentaire placée au-dessus de ladite au moins une plaque métallique (10) pour constituer un joint métallique stratifié.