Brevet FR2822215A1 — publié le 20020920

JOINT DE CULASSE La présente invention concerne un joint de culasse utilisé dans un moteur et plus particulièrement un joint de culasse qui fonctionne pour mesurer une pression de combustion à l'intérieur d'une chambre de combustion. Un joint de culasse logeant intérieurement un capteur qui mesure une pression de combustion à l'intérieur d'une chambre de combustion est connu des hommes de l'art tel qu'il est proposé dans les demandes de brevet japonaises du domaine public n 308 341/1992 et n 157 631/1990. Un joint de culasse de type proposé permet une marge supplémentaire pour un espace de montage et un coût réduit. Dans les demandes antérieures citées ci-dessus, un capteur entrefer maintenu en sandwich entre deux plaques extérieures de manière à faire face à une chambre de combustion est concu pour mesurer une pression de combustion et cette disposition se traduit par une dégradation de l'étanchéité entre le capteur entrefer et les plaques extérieures ou l'inconvénient que l'étanchéité d'une partie du bord autour de l'ouverture de la chambre de combustion qui est important pour maintenir l'étanchéité se dégrade par rapport à un joint de culasse plus classique qui ne loge pas intérieurement un capteur. Par ailleurs, dans la dernière demande, la mesure s'effectue grâce à un capteur monté dans une ouverture munie d'un culot qui est formée dans un joint de culasse, permettant une étanchéité qui est comparable à celle atteinte par un joint de culasse plus classique qui ne loge pas intérieurement un capteur. Toutefois, le nombre croissant de pièces, hormis le capteur, se traduit par une disposition plus complexe et un coût accru pour des pièces autres que le capteur. Plus précisément, un joint de culasse comprend un couple de plaques externes qui sont maintenues en sandwich entre la culasse et le bloc- cylindre, un couple d'entretoises disposé entre les deux plaques externes et une plaque interne placce entre les deux entretoises. L'ouverture du montage comprend des ouvertures d'un diamètre s'accroissant de manière égale qui sont constituses dans l'une des plaques externes et l'entretoise adjacente, des ouvertures d'un diamètre se réduisant de manière égale qui sont constituées dans l'autre entretoise et une plaque interne ainsi qu'une bague isolante constituce dans l'autre plaque externe située à l'opposé des ouvertures d'un diamètre croissant et des ouvertures d'un diamètre se réduisant et s'étendant de manière radiale vers l'extérieure de manière repliée. En considérant ce qui précède, la présente invention propose un joint de culasse qui offre une étanchéité comparable à celle atteinte par les joints de culasse qui ne logent pas intérieurement un capteur et qui permet une réduction des coûts encourus pour les pièces autres que le capteur en comparaison avec l' art antérieur. Plus précisément, la présente invention propose, un joint de culasse comprenant un couple de plaques externes maintenues en sandwich entre un joint de culasse et un bloc-cylindre et présentant chacune une ouverture de chambre de cylindre qui est constituée en alignement avec un alésage de cylindre, une plaque interne entre les plaques externes et présentant une ouverture de chambre de combustion qui est constituée en alignement avec l'alésage du cylindre, une ouverture de confinement constituée à un endroit déterminé dans la plaque interne et un capteur requ dans l'ouverture de confinement dans la plaque interne et présentant une épaisseur de paroi inférieure à celle de la plaque interne; le joint de culasse étant disposé de manière qu'au moins l'une des deux plaques externes soit constituée avec une projection qui s'étend vers le capteur de sorte que toute force exercée par le joint de culasse et le bloccylindre puisse être transmise au capteur par la projection. Avec la disposition décrite ci-dessus, le capteur étant requ dans l'ouverture de confinement formoe dans la plaque interne, la partie de bord de l'ouverture de la chambre de combustion qui a une grande influence sur l'étanchéité peut être librement constituce sans entrave du capteur. Un coût nécessaire pour réaliser la disposition selon la présente invention, à l' exception de celui du capteur, ne concerne que le coût consistant à pourvoir l'ouverture de confinement constituce dans la plaque interne et la projection constituée sur une des plaques externes. Ainsi, en comparaison avec les joints de culasse plus classiques qui ne logent pas intérieurement un capteur, une étanchéité comparable peut être obtenue tout en réduisant le coût des pièces autres que le capteur par rapport à l'art antérieur. L'objet précédent et d'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront plus évidents à la lecture de la description suivante de plusieurs modes de réalisation de celle-ci et en se référant aux dessins annexés. La figure 1 est une vue en plan d'un joint de culasse, selon un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe, à une plus grande échelle, prise sur la ligne A-A représentée sur la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe, à une plus grande échelle, prise sur la ligne B-B représentée sur la figure 1; la figure 4 est une vue en plan, à une plus grande échelle, d'une partie essentielle montrant qu'une courbure 19' est constituée dans une encoche, pour permettre du mou dans un câble, celui-ci étant lui-même produit par la courbure; la figure 5 est une vue en coupe, à une plus grande échelle, d' une partie essentielle d' un joint de culasse, selon un second mode de réalisation de la présente invention; la figure 6 est une vue en coupe, à une plus grande échelle, d'une partie essentielle d'un joint de culasse, selon un troisième mode de réalisation de la présente invention; la figure 7 est une vue en coupe d'une projection P en forme de surface sphérique; la figure 8 est une vue en coupe d'une projection P en forme de coupelle, qui est constituce dans une plaque intermédiaire; la figure 9 est une vue en coupe d'une projection pleine P constituée par une plaque intermédiaire; et la figure 10 est une vue en coupe d'une partie essentielle, dans laquelle un capteur est scellé par des nervures continues qui sont constituces sur les plaques externes. Un joint de culasse selon la présente invention va maintenant être décrit. En se référant aux figures 1 et 2, le joint de culasse 1, comprend une première plaque externe 2 qui est disposée sur le côté du bloc-cylindre, non représenté, une seconde plaque externe 3 qui est disposée sur le côté de la culasse, non représentée, et une plaque interne 4 qui est disposée entre la première plaque externe 2 et la seconde plaque externe 3. Les première et seconde plaques externes 2 et 3 et la plaque interne 4 sont reliées solidairement par un verrouillage en fer de lance, par exemple. La première plaque externe 2 et la seconde plaque externe 3 sont fabriquses dans un métal commun présentant une épaisseur de tôle égale et, dans le mode actuel de réalisation, toutes deux possèdent la même rigidité. Les première et seconde plaques externes 2, 3 et la plaque interne 4 sont constituces avec des première à troisième ouvertures de chambre de combustion concentriques 6 qui sont formées en alignement avec les chambres de combustion B1 à B3, respectivement. Chacune des première et seconde plaques externes 2, 3 est constituée avec une nervure interne 7 qui entoure chaque ouverture de chambre de combustion 6 individuellement, une nervure intermédiaire 8 qui entoure les nervures internes 7 et une nervure externe 13. Les première et seconde plaques externes 2, 3 et la plaque interne 4 sont constituées avec des ouvertures de passage de gaz 9, des ouvertures de boulon 10, des ouvertures d'eau 11 et des ouvertures d'huile 12 à des emplacements entre la nervure intermédiaire 8 et la nervure externe 13. Le joint de culasse 1, décrit ci-dessus, est interposé entre le bloccylindre et la culasse, qui sont reliés solidairement aux boulons de serrage, non représentés, par lesquels le joint de culasse 1 est retenu en sandwich entre le bloc-cylindre et la culasse pour produire ainsi une étanchéité entre eux. Un joint de culasse est proposé qui loge intérieurement un capteur pour mesurer une pression de combustion dans une chambre de combustion. Avec ce joint de culasse, l'étanchéité se dégrade par rapport au joint de culasse plus classique qui ne loge pas intérieurement un capteur. En revanche, de manière à assurer une étanchéité comparable à celle d'un joint de culasse classique qui ne loge pas intérieurement de capteur, on doit augmenter le nombre de pièces, ce qui a pour inconvénient une disposition complexe et un coût accru pour les pièces autres que le capteur. Le mode actuel de réalisation propose un joint de culasse qui assure une étanchéité comparable à celle de plus d'un joint de culasse classique, qui ne loge pas intérieurement de capteur, tout en réduisant le nombre de pièces et simplifiant la disposition pour réduire le coût encouru. Plus précisément, la plaque interne 4 est constituée avec dix ouvertures de confinement circulaires ou des première à dixième ouvertures de confinement H1 à H10 pour recevoir des premier à dixTème capteurs S1 à S10, tels que des capteurs piézoélectriques en forme de disque présentant une épaisseur de paroi réduite par rapport à l'épaisseur de la plaque interne. Les première et seconde plaques externes 2, 3 qui sont disposées à des côtés opposés de la plaque interne 4 empêchent ces capteurs S1 à S10 d'être délogés des ouvertures de confinement H1 à H10. Il convient de noter que le nombre de capteurs n'est pas limité à dix et un nombre requis de capteurs peut être pourvu aux emplacements requis ou le nombre de capteurs peut être modifié en conséquence selon le nombre de chambres de combustion. La majorité des première à dixTème ouvertures de confinement H1 à H10 est constituée à des emplacements qui sont à l'extérieure des nervures intermédiaires sur les première et seconde plaques externes 2 et 3 et, selon le mode actuel de réalisation, les ouvertures de confinement H1 à H10 sont disposées de manière à ce qu'elles soient espacées réqulièrement autour de la circonférence de chacune des chambres de combustion B1 à B3. Plus précisément, les première à quatrième ouvertures de confinement H1 à H4 sont situses sur une ligne imaginaire L, non représentée, passant par les centres 01 à 03 des première à troisième chambres de combustion B1 à B3, tandis que les cinquième à huitième ouvertures de confinement H5 à HÈ sont situées au-dessus d'une ligne passant par le centre 01 de la première chambre de combustion B1 et qui est perpendiculaire à la ligne L, les sixième à neuvième ouvertures de confinement H6, H9 sont situées sur une ligne passant par le centre 02 de la seconde chambre de combustion B2 et qui est perpendiculaire à la ligne L et les septième et dixième ouverture de confinement H7, H10 sont situces sur une ligne passant par le centre 03 de la troisième chambre de combustion B3 et qui est perpendiculaire à la ligne L, à savoir, à l'opposé des centres respectifs. Le second capteur S2 est conçu pour mesurer une pression de combustion dans chacune des première et seconde chambres de combustion B1 et B2 tandis que le troisième capteur S3 est conçu pour mesurer une pression de combustion dans chacune des seconde et troisième chambres de combustion B2 et B3. Les première à troisième chambres de combustion B1 à B3 présentant des distributions de combustion différentes, ce qui permet d' identifier un processus de combustion intervenant dans une chambre de combustion déterminée, le partage d'un capteur entre des ouvertures de chambres de combustion adjacentes ne présente aucun problème. On doit comprendre que la distribution de la combustion peut être détermince en termes de signal d' injection de carburant ou d'un angle de rotation d'un vilebrequin. Les cinquième, sixième et septième capteurs S5, S6 et S7 sont reliés à des câbles communs 18 qui, à leur tour, sont reliés à un régulateur extérieur. Une fois encore, cela ne représente aucun problème, dans la mesure o les première à troisième chambres de combustion B1 à B3 présentent des distributions de combustion différentes. Comme le montre la figure 3, les câbles 18 sont réceptionnés dans une encoche 19 dans la plaque interne 4, un câble positif à droite et un câble négatif à gauche. Les premier à quatrième capteurs S1 à S4, non représentés, sont reliés ensemble par des câbles communs, comme le sont les second et troisième capteurs S2, S3 et les huitième à dixTème capteurs S8 à S10. Dans le présent mode de réalisation, les premier à dixième capteurs S1 à S10 et les câbles associés sont recouverts d' une résine d' étanchéité 20 pour protéger de l'eau et de l'huile (voir la figure 3). Nous allons voir qu'en raison du fait que les premier à dixième capteurs S1 à S10 présentent une épaisseur de paroi inférieure à celle de la plaque interne 4, un tel capteur ne peut pas mesurer une force exercée par une culasse et un bloc-cylindre. De même, dans l'actuel mode de réalisation, chacune des première et troisième plaques externes 2 et 3 est constituces avec des première à dixième projections P1 à P10 qui sont circulaires et se projettent dans les premières à dixTèmes ouvertures de confinement H1 à H10, respectivement, de manière à entrer en contact avec chacun des premier à dixième capteurs S1 à S10 (voir la figure 2 représentant P5). Afin d'améliorer la précision de la mesure des premier à dixième capteurs S1 à S10, les première et seconde plaques externes 2 et 3 et la plaque interne 4 sont rel ice s sol idai rement ensemble par soudure (représentée par X autour de S7 sur la figure 1) à quatre emplacements centrés autour de chaque capteur. Ainsi, tout glissement entre la première plaque externe 2 et la plaque interne 4, qui pourrait survenir des suites d'une dilatation thermique et d'un rétrécissement entre la culasse et le bloc-cylindre, est évité. Les première à dixième projections P1 à P10 présentent chacune une surface de contact plate P1' à P10', respectivement, (voir la figure 2 ne représentant que P5'), qui est délibérément plus petite qu'une surface répondant à la pression S1' à S10' (voir la figure 2 ne représentant que S5') des premier à dixième capteurs S1 à S10, respectivement. Ainsi, une zone de contact constant est-elle assurce entre les premier à dixième capteurs S1 à S10 et les première à dixième projections P1 à P10 si un déplacement entre la plaque interne 4 survenait et, soit la plaque externe 2, soit 3 des suites de la dilatation thermique et de rétrécissement de la culasse et du bloc-cylindre. Le joint de culasse 1 étant réalisé de la manière mentionnée ci-dessus, une partie du bord de l'ouverture de la chambre de combustion 6, qui présente une grande influence sur l'étanchéité, peut être librement disposée sans la moindre contrainte due à l'apport des premier à dixième capteurs S1 à S10. En d'autres termes, la partie de bord de l'ouverture de la chambre de combustion 6 peut être réalisé sans avoir à prendre en considération le logement du capteur dans celle-ci. Ainsi, une étanchéité comparable à celle obtenue dans un joint de culasse plus classique qui ne recoit pas de capteur intérieurement, peut-elle être obtenue. On remarquera, dans le présent mode de réalisation, qu'à l' exception des premier au dixième capteurs S1 à S10, seule la présence des première à dixième ouvertures de confinement H1 à H10, dans la plaque interne 4 et celle des première à dixième projections P1 à P10, sur les première et seconde plaques externes 2 et 3, sont nécessaires, permettant ainsi de réduire par rapport à l'art antérieur le coût encouru, autre que celui des premier au dixième capteurs S1 à S10 et des câbles associés 18. On pourrait s'attendre à ce que le câble 18, qui se situe à l'intérieur, puisse être contraint du fait d'une tension appliquée extérieurement au câble 18 à l' air libre. Pour y répondre, chaque branche de l'encoche 19 au moins est constituce avec une courbure ou plus 19', pour permettre au câble 18 lui-même, qui est disposé à l'intérieur du joint de culasse, d'avoir une courbure 18' pour offrir le mou nécessaire à l'intérieur et éviter une rupLure. La figure 5 représente un deuxième mode de réalisation de la présente invention. Dans le premier mode de réalisation, les projections sont formées à la fois sur les première et seconde plaques externes 2, 3, mais les projections peuvent être formoes sur l'une ou l'autre de celles-ci. Dans le deuxième mode de réalisation, les projections P ne sont formées que sur la première plaque externe 102 tandis que la seconde plaque externe 103 demeure plate. Pour d'autres aspects, la disposition est similaire à celle du premier mode de réalisation, et de même, les pièces correspondantes sont désignces par des numéros de référence identiques à ceux utilisés antérieurement, le chiffre 100 leur étant ajouté. Un fonctionnement et un effet similaire à ceux du premier mode de réalisation peuvent être obtenu. La figure 6 représente un troisième mode de réalisation de la présente invention. Dans le premier mode de réalisation, chaque capteur est relié à un couple de câbles 18 qui peuvent comprendre un câble coaxial, pour les terminaux positif et négatif du capteur. Dans le troisième mode de réalisation seul un câble positif 218 est relié à chacun des capteurs S1 à S10. Plus précisément, comme indiqué pour S5 sur la figure 6, chacun des capteurs S1 à S10 est conducteur d' électricité avec le châssis d' une voiture, non représenté, tel que la masse électrique d'un moteur, par exemple, grâce à une seconde plaque externe 203 qui est conductrice d'électricité. De même, chacun des capteurs S1 à S10 est comprimé par un joint d'étanchéité 220 qui comprend un matériau d'étanchéité, de manière à ce que sa seule surface répondant à la pression (indiquée S5') soit maintenue en butée contre une des projections P1 à P10 (ce qui est représenté pour P5) sur la seconde plaque externe 203. Pour d'autres aspects, la disposition est similaire à celle du premier mode de réalisation, et de même, les pi èces correspondantes sont dé s ignée s par de s numéros de référence identiques à ceux utilisés antérieurement, le chiffre 200 leur étant ajouté. Un fonctionnement et un effet similaires, là encore, à ceux du premier mode de réalisation, peuvent être obtenus. Dans le premier et le second mode de réalisation, les première à dixième projections P1 à P10, présentent chacune une surface de contact plate P1' à P10', respectivement, mais la présente invention n'y est pas limitée. Comme le montre la figure 7, la projection P elle-même peut être réalisée en configuration sphérique se projetant vers le capteur S ce qui permet une répartition égale de la pression obtenue avec la surface répondant à la pression S. Dans le premier et le second mode de réalisation, la projection P est réalisce solidairement sur les première et seconde plaques 2, 3 (ou la première plaque externe 102) par pressage, mais la présente invention n'y est pas limitée. Par ailleurs, la projection P peut comprendre une plaque intermédiaire en forme de coupe l le 2 2 ( voi r la figure 8) ou une plaque intermédiaire pleine 22 (voir la figure 9). La plaque intermédiaire 22 peut être collée, ou non, à la plaque externe 3 (ou 2). Ainsi, le matériau destiné à la plaque intermédiaire 22 peut-il être sélectionné de manière appropriée pour permettre une modification de la réponse élastique de la projection P. Dans le premier mode de réalisation, le matériau d'étanchéité 20 est utilisé pour sceller les capteurs S1 à S10 et les câbles 18, mais la présente invention n'y est pas limitée. Comme le montre la figure 10, les deux plaques externes 302 et 303 peuvent être constituées par des nervures continues annulaires 330 (qui peuvent être des demi-rainures) se projetant vers la plaque interne 304 pour entourer individuellement chacun des capteurs S1 à S10. Une impression de caoutchouc annulaire, non représentée, peut être appliquce sur les surfaces opposées de l'une ou de l'autre des plaques 2, 3 (302, 303) et une plaque interne 4 (304), de manière à entourer individuellement chacun des capteurs S1 à S10 et sceller ainsi localement chaque capteur. Lorsque les nervures continues 330 ou les impressions de caoutchouc sont utilisoes pour fournir un scellement local pour les capteurs S1 à S10, le produit d'étanchéité 20 peut être utilisé pour ne recouvrir que localement les câbles 18 (318). Dans le premier mode de réalisation, l'encoche 19 est formée dans la plaque interne 4 et les câbles 18 sont disposés dans l'encoche, mais la présente invention ne s'y limite pas. Au lieu de pourvoir une encoche dans la plaque interne, le câble peut être remplacé par un cTrcuit imprimé sur la surface de la plaque interne. Si l' invention a été décrite, ci-dessus, en fonction de plusieurs modes de réalisation de celle-ci, il est entendu que de nombreux changements, modifications et substitutions de celles-ci sont possibles à partir de la présente description sans pour autant s'écarter de l' esprit et du domaine de la présente invention tels qu'ils sont définis par les revendications annexces. 282221 5 REVENDICATIONS 1. Joint de culasse comprenant un couple de plaques externes (2, 3) maintenues en sandwich entre une culasse et un bloc-cylindre et présentant chacune une ouverture de chambre de combustion formée en alignement avec un alésage de cylindre, une plaque interne t4) disposée entre les plaques externes (2 et 3) et présentant une ouverture de chambre de combustion (B1 à B3) formée en alignement avec l'alésage de cylindre, une ouverture de confinement (H1 à H10) formée dans la plaque interne, à une position déterminée, et un capteur requ dans l'ouverture de confinement (H1 à H10) dans la plaque interne (4) et présentant une épaisseur de paroi inférieure à celle de la plaque interne (4), la disposition étant telle qu'au moins une des plaques externes (2, 3) est formée avec une projection se projetant vers le capteur, permettant ainsi à une force exercée, soit par la culasse, soit par le bloc-cylindre, d'être transmise au capteur par la projection. 2. Joint de culasse selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux plaques externes sont formées avec des projections se projetant vers le capteur. 3. Joint de culasse selon l'une queleonque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la projection présente une surface de contact dont la superficie est inférieure à celle d'une surface du capteur répondant à la pression. 282221 5 4. Joint de culasse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la plaque externe est pourvue solidairement d'une plaque intermédiaire sur laquelle la projection est formée. 5. Joint de culasse selon l'une quelcouque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la projection a la forme d'une coupelle ou une configuration sphérique. 6. Joint de culasse selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le capteur a la forme d'un disque et la projection est circulaire. 7. Joint de culasse selon l'une queleanque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la plaque externe et la plaque interne sont reliées solidairement ensemble à une position adjacente au capteur. 8. Joint de culasse selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un câble présentant l'une de ses extrémités reliée à un capteur est passé au travers d'une encoche formée dans la couche interne, pour être relié à un instrument extérieur, tandis que le capteur et le câble sont scellés avec des moyens d'étanchéité. 9. Joint de culasse selon l'une queleouque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le capteur est disposé de manière à entrer en butée contre une plaque externe conductrice, de manière à être relié à une masse électrique du châssis d'une voiture par la plaque externe. d À 2822215 10. Joint de culasse selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le cable présentant l'une de ses extrémités reliées au capteur, est constitué avec une courbure dans celui-ci, pour éviter sa rupture. 11. Joint de culasse salon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le couple de plaques externes (2, 3) présente une épaisseur de paroi