Brevet FR2802574A1 — publié le 20010622

L'invention concerne la liaison d'un carter de vilebrequin d'un moteur à combustion interne à mouvement alternatif avec un carter de bloc-cylindre, dans le cas de laquelle le carter de vilebrequin et le carter de bloccylindre s'appuient à plat l'un contre l'autre par, chacun, un flasquebride et sont bridés l'un avec l'autre, avec étanchéité, au moyen de vis de bridage et dans le cas de laquelle au moins l'un des carters est constitué de métal léger. C'est dans le bloc-cylindre d'un moteur à combustion interne qu'est guidé, avec liberté de mouvement longitudinal, le piston à mouvement alter- natif et qu'est réalisée la chambre de combustion dans laquelle se produit le processus de travail du moteur. Comme on le sait, le mouvement longitudinal du piston à mouvement alternatif se convertit, dans un mécanisme à vile- brequin, en un mouvement de rotation. Les composants du mécanisme à vilebrequin, essentiellement le vilebrequin et la bielle, par laquelle le piston est positivement relié au vilebrequin, sont logés dans le carter de vilebrequin du moteur. Lors du montage d'un moteur à combustion interne, on introduit les composants du mécanisme à vilebrequin dans le carter de vilebrequin puis on relie le carter de bloc-cylindre avec le carter de vilebrequin. Le carter de bloc- cylindre et le carter de vilebrequin s'appuient à plat l'un contre l'autre par, chacun, un flasque-bride et on les bride l'un avec l'autre, avec étanchéité, au moyen de vis de bridage. La force de traction exercée dans les vis de bridage doit y être suffisamment élevée pour maintenir étanche la liaison et éviter par exemple une sortie de l'huile de graissage hors de l'intérieur du moteur à combustion interne. Dans le cas des moteurs à combustion interne modernes, on fabrique fréquemment le carter en un métal léger pour maintenir le plus faible possible le poids du moteur à combustion interne. En particulier dans le cas du moteur à combustion interne pour outillages guidés à la main et portables, qui doivent naturellement être légers, on emploie donc fréquemment des carters de bloc- cylindre en métal léger, par exemple en aluminium. Pour presser avec une force suffisante l'un contre l'autre les flasques-brides et créer ainsi une étanchéité de la liaison, dans le cas des liaisons carter de vilebrequin/carter de bloc-cylindre connues, on emploie des vis de bridage en acier. Souvent est en outre prévue pour l'étanchéité une garniture d'étanchéité qui nécessite une force de traction encore plus élevée de la liaison par vissage, ce qui allonge les vis d'acier. Habituellement plusieurs vis de bridage sont disposées le long du flasque-bride autour des carters. Au cours du fonctionnement d'un moteur à combustion interne apparais- sent toutefois toujours davantage au fur et à mesure de la durée de fonctionne- ment des ruptures du carter en métal léger dans la zone des vis de bridage. Les ruptures doivent être attribuées à des contraintes de traction trop élevées dans la zone des vis, provoquées par une dilatation thermique irrégulièrement plus élevée du métal léger par rapport à celle du matériau des vis de bridage. À partir du document DE 30 18 01 4 AI on connaît une fixation d'un composant présentant une dilatation thermique élevée à un composant présentant une dilatation thermique plus faible, dans le cas de laquelle le composant à dilatation thermique plus élevée doit être relié au composant de dilatation thermique plus faible avec interposition d'un ressort. Le ressort peut y être bridé au moyen d'une liaison par vis qui traverse, à une certaine distance radiale, le composant de dilatation thermique plus élevée. En outre, à partir du document DE 36 13 754 C2 on connaît une construction de liaison entre deux composants de coefficients de dilatation thermique différents, dans le cas de laquelle la surface, située en face d'un premier composant, de l'autre composant est revêtu d'une couche d'un matériau de revêtement et dans le cas de laquelle entre le matériau de revêtement du premier composant et l'autre composant est insérée une garni- ture d'étanchéité. Le matériau de revêtement doit avoir une action adhésive, la force d'adhérence concernant la garniture d'étanchéité croissant avec une température croissante pour passer, d'une valeur inférieure à la force de main- tien de l'autre composant par rapport à la garniture d'étanchéité, à une valeur supérieure à cette force de maintien. Dans ce but, entre la garniture d'étan- chéité et la surface du second composant qui la jouxte immédiatement doit être disposée une couche d'un liant qui donne à la garniture d'étanchéité une plus grande adhérence par rapport au second composant que par rapport au matériau de revêtement. Dans le cas des liaisons connues pour composants de dilatation thermique différente, les vis de bridage ne peuvent toutefois pas assurer entre les flasques- brides la pression de surface suffisante qui est nécessaire pour l'étanchéité de la liaison d'un carter de vilebrequin d'un moteur à combustion interne avec un carter de bloc-cylindre. La présente invention a pour but de créer, pour un carter de bloccylindre avec un carter de vilebrequin dont au moins l'un des carters est constitué d'un métal léger, une liaison qui résiste durablement aux contraintes de fonc- tionnement du moteur à combustion interne et assure une étanchéité fiable. Selon l'invention, on atteint ce but par le fait que les vis de bridage sont constituées d'un métal léger et qu'entre les flasques-brides est disposée une garniture d'étanchéité liquide durcissant par précipitation. Selon l'invention, sont prévues des vis de bridage en métal léger qui, lors du réchauffement apparaissant lors du fonctionnement du moteur, se dilatent d'une valeur notablement plus identique à celle du métal léger du carter que des vis de bridage en acier. Certes, la résistance à la traction des vis de bridage employées selon l'invention est nominalement inférieure à celle des vis d'acier traditionnellement employées, toutefois, grâce à la disposition, conforme à l'invention, d'une garniture d'étanchéité liquide, durcissant par précipitation, entre les flasques-brides, on peut renoncer à augmenter la section du fût des vis en métal léger par rapport à celle d'une vis en acier de résistance à la trac- tion comparable. Déjà pour des forces de bridage assez faibles, la garniture d'étanchéité liquide peut maintenir étanche la fente existant entre les flasques- brides. Avec la combinaison de vis de bridage en métal léger avec une garni- ture d'étanchéité liquide entre les flasques-brides on obtient une liaison fiable avec des moyens simples et peu coûteux. La garniture d'étanchéité liquide est constituée d'un matériau qui peut s'appliquer sur le flasque-bride à l'état liquide ou mou et durcir ensuite par précipitation. On y presse à l'état mou la garniture d'étanchéité liquide dans la rainure à rendre étanche et, après durcissement par précipitation, elle adhère aux deux flasques-brides à relier et participe à la résistance de la liaison. Le matériau de la garniture d'étanchéité liquide se réticule progressivement lors du durcissement par précipitation et prend une structure solide. Il est avan- tageux que les garnitures d'étanchéité liquides y soient à base de silicone ou soient des garnitures d'étanchéité à la silicone modifiées. Il est intéressant d'employer des vis de bridage constituées d'un matériau présentant des caractéristiques de dilatation thermique sensiblement identiques à celles du métal léger du carter. Sont apparues particulièrement avantageuses des vis de bridage en aluminium. Sous le nom de matériau " aluminium " il faut comprendre de ce point de vue tous les alliages techniques d'aluminium dont sont constituées des vis d'aluminium du commerce utilisées pour d'autres cas de vissage. Les vis de bridage en aluminium sont particulièrement avanta- geuses pour le vissage de carters de bloc-cylindre et de carters de vilebrequin en alliage d'aluminium, par exemple dans le cas des carters de bloc-cylindre qui sont constitués d'aluminium coulé sous pression. Les avantages de la liaison conforme à l'invention se présentent toutefois également lors de l'emploi par exemple de carters en magnésium coulé sous pression. Dans une extension avantageuse de l'invention, la vis de bridage présente un filetage autotaraudeur et lors du montage du moteur à combustion interne, se visse dans un avant-trou non fileté prévu dans le composant à fixer. Il est intéressant que ce composant soit le carter de bloccylindre en métal léger qui ne présente simplement pour le montage que les avant-trous prévus pour recevoir la vis de bridage. Il est avantageux que le fût fileté de la vis de bridage soit revêtu d'un revêtement qui soit plus dur que le matériau du carter de bloccylindre. Il est particulièrement avantageux que l'un des flasques-brides comporte, à sa surface venant en appui avec le flasque-bride de l'autre carter, une rainure qui soit remplie de la garniture d'étanchéité liquide. La rainure y court sans fin le long des flasques-brides. Lors du montage, on remplit simplement la rainure de la garniture d'étanchéité liquide autodurcissante qui se forme alors de façon semblable à une bague d'étanchéité en caoutchouc mais qui est reliée de façon imperdable au composant. On y iniecte dans la rainure une quantité de la garniture d'étanchéité liquide telle que la garniture d'étanchéité liquide déborde au-delà du bord de la rainure et vienne en contact avec le flasque- bride à relier. La garniture d'étanchéité agit indépendamment de la qualité de surface des flasques-brides. Si l'on défait la liaison, par exemple aux fins d'en- tretien de l'intérieur du moteur, un remontage simple est possible, étant précisé qu'il suffit de verser dans la rainure un nouveau matériau d'étanchéité. Un exemple de réalisation de l'invention est expliqué en détail cidessous à l'aide du dessin. - La Figure 1 est une vue perspective d'un moteur à combustion interne comportant un carter de vilebrequin et un carter de bloc-cylindre en métal léger. - La Figure 2 est une représentation en coupe du moteur à combustion interne de la Figure 1. - La Figure 3 est une représentation agrandie du détail I!! de la Figure 2. Pour motif de simplicité, les mêmes repères sont employés sur tous les dessins pour des composants identiques. La Figure 1 représente un moteur à combustion interne à piston à mou- vement alternatif 1 prévu pour emploi dans les outillages guidés à la main, portables. Le moteur à combustion interne 1 est de conception mono- cylindrique, le cylindre étant prévu à l'intérieur du carter de bloccylindre 2. Un piston à mouvement alternatif 8 est guidé, avec liberté de mouvement longitudinal, à l'intérieur du carter de bloc-cylindre 2, sur une piste cylindrique 9 (Figure 2) et il limite une chambre de combustion 10 dans laquelle se produit le processus de combustion avec action sur le piston à mouvement alternatif 8. Le mouvement longitudinal du piston 8 est converti, par l'intermédiaire d'une bielle 1 3, en un mouvement de rotation d'un vilebrequin contre-coudé 12. Le vilebrequin 12 est logé dans un carter de vilebrequin 3 dans l'espace intérieur 12 duquel le vilebrequin contre-coudé tourne avec la bielle 1 3 qui s'y articule. Le carter de bloc-cylindre 2 et le carter de vilebrequin 3 sont des pièces de magnésium ou d'aluminium coulées sous pression. Les carters 2, 3 peuvent également être constitués d'un autre métal léger, qui abaisse le poids total du moteur à combustion interne 1. Dans le présent exemple de réalisation, le carter de bloc-cylindre 2 est fabriqué en aluminium et le carter de vilebrequin 3 I'est sous forme d'une pièce en magnésium coulée sous pression. Le carter de vilebrequin 3 est relié au carter de bloc-cylindre 2 au moyen de vis de bridage 7, un flasque-bride 4 du carter de bloc-cylindre 2 et un flasque-bride du carter de vilebrequin 3 s'appuyant à plat l'un contre l'autre. Dans le cas present, sont prévues quatre vis de bridage 7 qui sont régulièrement réparties à la périphérie des flasques-brides 4, 5. Les vis de bridage I 5 sont conçues sous forme de vis à tête, les fûts des vis pouvant, depuis le côté opposé au carter de bloc-cylindre 2, s'introduire dans des puits pour vis 14 du carter de vile- brequin 3 et, par le troncçon fileté, se visser dans le flasque-bride 4 du carter de bloc-cylindre 2. Les têtes de vis 1 5 des vis de bridage 1 4 maintiennent sous contrainte le carter de vilebrequin contre le carter de bloc-cylindre 2. Les vis de bridage 7 sont constituées d'aluminium ou d'un alliage d'alu- minium. À la surface 16 du flasque-bride 5 du carter de vilebrequin 3 est usinée une rainure périphérique 6 dans laquelle on injecte une garniture d'étanchéité liquide avant de bloquer par vissage le carter de bloccylindre 2. Dans le présent exemple de réalisation, la rainure 6 est prévue dans le carter de vilebrequin, toutefois il est également possible de prévoir la rainure 6 dans le carter de bloc-cylindre 2. Sur la représentation agrandie de la surface de contact des flasquesbrides de la Figure 3, on peut voir que la rainure 6 présente une section qui s'agran- dit en direction de la surface 16 du flasque-bride, dans le cas présent une section trapézoïdale. On y remplit la rainure 6 d'un matériau liquide à base de silicone qui est mou lorsqu'on l'injecte dans la rainure 6 et durcit de lui-même par précipitation. Lors de ce durcissement, la garniture d'étanchéité liquide 18 réticule et forme une garniture d'étanchéité de structure solide sous forme d'une bague d'étanchéité périphérique. La garniture d'étanchéité liquide 18 de structure solide y adhère aux deux flasques-brides appuyés l'un contre l'autre et participe à la résistance de la liaison. Les vis de bridage 7 en aluminium présentent un filetage autotaraudeur. Dans l'exemple de réalisation, les fûts filetés 1 7 sont revêtus d'un matériau qui est plus dur que le matériau du bloc-cylindre 2. Lors de la fabrication du moteur à combustion interne, on perce à chacun des endroits appropriés du flasque-bride 4 du carter de bloc-cylindre 2 un perçage dans lequel s'encastre le fût fileté 1 7 des vis de bridage 7. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1. Liaison d'un carter de vilebrequin (3) d'un moteur à combustion interne à mouvement alternatif (1) avec un carter de bloc-cylindre (2), dans le cas de laquelle le carter de vilebrequin (3) et le carter de bloccylindre (2) s'appuient à plat l'un contre l'autre par, chacun, un flasque-bride (4, 5) et sont bridés l'un avec l'autre, avec étanchéité, au moyen de vis de bridage (7) et dans le cas de laquelle au moins l'un des carters (2, 3) est constitué de métal léger, caractérisé par le fait que les vis de bridage (7) sont constituées d'un métal léger et qu'entre les flasques-brides (4, 5) est disposée une garniture d'étanchéité liquide (18) durcissant par précipitation. 2. Liaison selon la revendication 1, caractérisée par un matériau des vis de bridage (7) présentant des caractéristiques de dilatation thermique sensi- blement identiques à celles du métal léger d'au moins l'un des carters (2, 3). 3. Liaison selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que les vis de bridage (7) sont constituées d'aluminium. 4. Liaison selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu'aussi bien le carter de vilebrequin (3) que le carter de bloc-cylindre sont constitués d'un métal léger. 5. Liaison selon l'une des revendications I à 4, caractérisée par le fait que la vis de bridage (7) présente un filetage autotaraudeur. 6. Liaison selon la revendication 5, caractérisée par le fait qu'un fût fileté (17) de la vis de bridage (7) comporte un revêtement qui est plus dur que le matériau du carter de bloc-cylindre (2). 7. Liaison selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que l'un des flasques-brides (4) présente, à sa surface (16) qui vient en appui avec le flasque-bride (5) de l'autre carter (2), une rainure périphérique (6) qui court le long du flasque-bride (5) et qui est remplie de la garniture d'étanchéité liquide (1 8). 8. Liaison selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la rainure (6) présente une section qui s'élargit en direction de la surface (16) du flasque-bride (5).