Brevet FR2851791A1 — publié le 20040903

Joint pour injecteur à fort coefficient d'étanchéité La présente invention se rapporte à un joint d'étanchéité pour les injecteurs des moteurs à combustion interne. Un tel joint est adapté à être comprimé entre l'injecteur et la paroi de culasse surmontant le cylindre, dans laquelle est ménagé un perçage qui débouche dans la chambre du cylindre. Des dispositifs d'injection connus sont formés d'un corps cylindrique 10 qui se prolonge par une buse en formant un épaulement et cet épaulement est adapté à venir en appui contre le pourtour du perçage dans un évidement cylindrique formant lamage apte à recevoir au moins une partie dudit corps cylindrique. Un joint torique est comprimé entre la surface d'appui formé par le lamage autour dudit perçage et l'épaulement du corps cylindrique 15 grâce à des moyens de liaison réglables du type à vis, de façon à assurer l'étanchéité entre le dispositif d'injection et la paroi de culasse. Cependant, l'accroissement des performances des moteurs à combustion interne est réalisé, notamment, en augmentant les pressions internes des chambres de combustion. Par conséquent, l'étanchéité, 20 notamment entre l'injecteur et la culasse, en est d'autant plus mal assurée. Afin d'y pallier, on réduit au maximum la surface des ouvertures qui débouchent dans la chambre de combustion et notamment en diminuant le diamètre des buses d'injection en mélange combustible, et on comprime plus encore le joint d'étanchéité qui est généralement un joint torique et 25 dont les surfaces d'appui tendent à s'écraser. Cependant, les limites des dimensions des surfaces exposées à la pression sont rapidement atteintes puisqu'elles dépendent de la quantité de mélange combustible que l'on souhaite introduire dans la chambre de combustion et les contraintes mécaniques entre le dispositif d'injection et la 30 paroi de culasse impose un serrage maximal et donc une compression du joint d'étanchéité maximale. On se référera notamment au document FR 2 801 346, dans lequel un type particulier de dispositif d'injection est monté dans les cylindres, ce type particulier ne permettant pas la réduction des diamètres de buse ni le 35 serrage supplémentaire du joint d'étanchéité. Un problème qui se pose et que vis à résoudre la présente invention est alors de proposer un joint d'étanchéité qui permette d'assurer une étanchéité parfaite entre l'injecteur et la paroi de culasse sans qu'il ne soit excessivement comprimé ni que la surface exposée à la pression dans la chambre de combustion ne soit exagérément réduite. Dans ce but, la présente invention propose un joint d'étanchéité destiné à être monté entre un injecteur et la paroi d'une culasse d'un moteur à combustion interne, ledit injecteur traversant au moins partiellement un perçage ménagé dans ladite paroi; ladite paroi et ledit injecteur comprenant 1o deux surfaces circulaires en regard, autour dudit perçage et entre lesquelles ledit joint d'étanchéité est adapté à être comprimé; ledit joint d'étanchéité comprenant au moins une portion d'appui circulaire en saillie dont la section radiale présente une extrémité libre angulaire adaptée à venir prendre appui contre l'une desdites deux surfaces circulaires. Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la forme du joint d'étanchéité dont ladite portion d'appui présente une extrémité libre angulaire adaptée à venir en appui contre l'une desdites surfaces circulaires. De la sorte, et contrairement au joint torique dont la surface d'appui tend à s'élargir, ce qui pour une contrainte donnée diminue la force de pression 20 entre le joint et la surface circulaire, la surface d'appui du joint d'étanchéité est constituée par ladite extrémité libre angulaire qui pour la même contrainte procure une plus grande pression entre le joint d'étanchéité et la surface circulaire. En conséquence, l'étanchéité entre l'injecteur et la paroi de culasse est parfaitement assurée malgré les fortes pressions de la 25 chambre de combustion. Préférentiellement, ladite portion d'appui circulaire présente une section radiale triangulaire, l'arête libre de la section triangulaire formant l'extrémité libre angulaire qui est destinée à prendre appui contre la surface circulaire. Selon un mode de mise en òuvre de l'invention particulièrement avantageux, ledit joint d'étanchéité comprend deux portions d'appui circulaires en saillie opposées l'une de l'autre adaptées à venir prendre appui respectivement contre chacune desdites surfaces circulaires. De la sorte, les deux surfaces circulaires en regard sont adaptées à recevoir respectivement une portion circulaire de section radiale angulaire ce qui accroît plus encore l'étanchéité entre lesdites surfaces circulaires. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, la section radiale dudit joint d'étanchéité présente une portion 5 renflée correspondant auxdites deux portions d'appui circulaires en saillie opposées, prolongée de chaque côté respectivement par une portion interne et une portion externe, qui forment deux bords opposés aptes à venir prendre appui contre un élément central pour le bord interne et contre la paroi interne du lamage pour le bord externe ce qui permet de centrer ledit 10 élément central. Avantageusement, ladite portion interne présente un bord interne libre et lesdites portions d'appui circulaires sont éloignées dudit bord interne libre. De la sorte, la portion d'appui du joint d'étanchéité est espacée dudit élément central d'une distance déterminée. Ainsi, dans un autre mode de 15 mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, dans lequel l'injecteur est soumis à des vibrations ultrasoniques, le corps dudit injecteur présentant selon son axe longitudinal un épaulement prolongé par une collerette formant ensemble ladite surface d'appui circulaire et ledit injecteur se prolongeant en s'évasant à partir de ladite collerette selon un 20 tronc de cône, l'intersection du cône défini par ledit tronc de cône avec ladite surface d'appui circulaire formant un cercle, autour duquel ladite portion d'appui circulaire dudit joint d'étanchéité est adaptée à venir prendre appui, la propagation longitudinale des trains d'ondes n'est pas affectée. On expliquera plus en détail dans la suite de la description les 25 avantages d'une telle configuration. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la Figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un joint d'étanchéité conforme à l'invention; et, - la Figure 2 est une vue en section axiale du joint d'étanchéité illustré sur la Figure 1, monté entre un injecteur la paroi d'une culasse. La Figure 1 illustre un joint d'étanchéité conforme à l'invention qui est adapté à être monté dans un type de dispositifs d'injection particuliers adaptés à être entraînés en vibration. Le joint d'étanchéité illustré sur la Figure 1, est en coupe axiale selon 5 un axe de symétrie A, qui fait apparaître deux sections radiales 10, 12, opposées et symétriques, l'une de l'autre par rapport à l'axe A,. On détaillera l'une des sections radiales 10 illustrée sur la Figure 1. Le joint d'étanchéité présente deux portions d'appui 14, 16 opposées l'une de l'autre par rapport à un plan moyen P du joint d'étanchéité et elles 10 sont de forme triangulaire isocèle. Un axe A2 parallèle à l'axe de symétrie AI, coupe les deux extrémités libres angulaires 18, 20 des portions d'appui 14, 16. Le joint d'étanchéité présente une portion renflée 22 qui est formée par les deux portions d'appui 14, 16 et d'une partie massive 24 du joint 15 d'étanchéité de laquelle elles font saillie. La partie massive 24 se prolonge d'une part vers l'extérieur du joint d'étanchéité en formant un bord externe 26 et d'autre part vers l'intérieur, en formant un bord interne 28. La partie de partie massive 24 qui se prolonge vers l'intérieur est radialement, entre 1,5 à 2,5 fois, par exemple 2 fois supérieure à la partie massive qui se 20 prolonge vers l'extérieur pour procurer un avantage que l'on détaillera en référence à la Figure 2. En outre, le diamètre total du joint d'étanchéité, de bord externe à bord externe, est compris entre 15 et 25 mm, par exemple 20 mm et l'épaisseur de la partie massive est comprise entre 1 et 3 mm, par exemple 1,7 mm. Le 25 diamètre interne du joint d'étanchéité, de bord interne à bord interne, est compris entre 6 et 10 mm, par exemple 8,5. Le joint d'étanchéité conforme à l'invention est réalisé dans un métal mou adapté à résister à une température de 250'C, par exemple en cuivre. On se référera maintenant à la Figure 2 pour décrire le joint 30 d'étanchéité conforme à l'invention, monté dans une partie d'un dispositif d'injection 30. Le joint d'étanchéité est disposé entre une buse d'injection 32 et une portion de paroi de culasse 34 dans laquelle est pratiqué un perçage 36 formant puits. La portion de paroi de culasse 34, est également susceptible 35 d'être formée d'un fourreau emmanché dans la paroi de la culasse. Le perçage 36 se compose d'une première partie 38 qui débouche directement dans la chambre de combustion et d'une seconde partie 40 coaxiale formant lamage, les parties étant séparées par un premier épaulement 42 formant une première surface circulaire contre laquelle l'une des portions d'appui 16 du joint d'étanchéité prend appui. L'autre portion d'appui 14 est en contact avec une seconde surface circulaire 43 constituée par un second épaulement 44 de la buse d'injection 32, et par une collerette 46 qui prolonge dans un même plan le second épaulement 44. La collerette 46 et le second épaulement 44 forment ladite 1o seconde surface circulaire 43, contre laquelle la portion d'appui 14 apparaît sur la Figure 2 en contact en deux points 45, 47. La buse d'injection 32, se prolonge en s'évasant à partir de ladite collerette 46 sous la forme d'un tronc de cône 48 dont la base forme un décrochement 50. Le cône 52 défini par le tronc de cône 48 et qui le prolonge en traits interrompus sur la Figure 15 2, coupe la seconde surface circulaire 43 en deux points d'intersection diamétralement opposés 54, 56, lesquels se situent respectivement au voisinage des deux points de contact 45, 47 mais entre ces deux points. Ainsi, l'intersection du cône 52 et de la seconde surface circulaire 43 forme un cercle, autour duquel ladite portion d'appui circulaire dudit joint 20 d'étanchéité est adaptée à venir prendre appui. Telle qu'illustrée sur la Figure 2, la portion d'appui 14 s'applique sur la seconde surface circulaire 43 au droit du décrochement 50. De la sorte, grâce à cette caractéristique, les ondes acoustiques qui sont générées en amont de la buse d'injection 32 et qui s'y achemine jusqu'à son extrémité 25 située dans la chambre de combustion, sont beaucoup moins atténuées lorsqu'elles se propagent à travers l'épaulement 44 car elles ne se dissipent pas dans la portion de paroi de culasse 34 par l'intermédiaire du joint d'étanchéité qui non seulement permet un appui en dehors du chemin de propagation des trains d'ondes mais aussi permet un appui sur une surface 30 de plus faible dimension, au regard d'un joint torique par exemple. En outre, grâce à la forme angulaire de ses portions d'appui, et donc à l'appui sur des surfaces de plus faibles dimensions, pour un effort de bridage donné de la buse d'injection 32 sur la portion de paroi de culasse 34 contre le joint d'étanchéité, l'étanchéité entre ladite buse d'injection 32 et ladite portion de paroi de culasse 34 est bien plus forte car les forces de contact s'appliquent sur une plus petite surface. Par ailleurs, on veillera à ce que la partie massive du joint d'étanchéité qui se prolonge vers l'intérieure s'étende au maximum dans l'espace situé 5 entre les surfaces circulaires pour éviter que ne s'y accumulent les gaz chauds provenant de la chambre de combustion, sans toutefois faire contact ni avec la buse d'injection 32 ni avec la portion de paroi de culasse 34. REVENDICATIONS 1. Joint d'étanchéité entre un injecteur (32) et la paroi (34) d'une 5 culasse d'un moteur à combustion interne, ledit injecteur (32) traversant au moins partiellement un perçage (36) ménagé dans ladite paroi (34), ladite paroi (34) et ledit injecteur (32) comprenant deux surfaces circulaires (42, 43) en regard, autour dudit perçage (36), entre lesquelles ledit joint d'étanchéité est adapté à être comprimé, caractérisé en ce que ledit joint 10 d'étanchéité comprend au moins une portion d'appui circulaire (14, 16) en saillie dont la section radiale présente une extrémité libre angulaire (18, 20) adaptée à venir prendre appui contre l'une desdites deux surfaces circulaires (42, 43). 2. Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 ladite portion d'appui circulaire (14, 16) présente une section radiale triangulaire. 3. Joint d'étanchéité selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux portions d'appui circulaires (14, 16) en saillie opposées l'une de l'autre adaptées à venir prendre appui respectivement 20 contre chacune desdites surfaces circulaires (42, 43). 4. Joint d'étanchéité selon la revendication 3, caractérisé en ce que la section radiale dudit joint d'étanchéité présente une portion renflée (22) correspondant auxdites deux portions d'appui circulaires (14, 16) en saillie opposées, prolongée de chaque côté respectivement par une portion interne 25 et une portion externe. 5. Joint d'étanchéité selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite portion interne présente un bord interne libre (28) et en ce que lesdites portions d'appui circulaires (14, 16) sont éloignées dudit bord interne libre (28). 6. Joint d'étanchéité selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps dudit injecteur présente selon son axe longitudinal un épaulement (43) prolongé par une collerette (46) formant ensemble ladite surface d'appui circulaire, ledit injecteur (32) se prolongeant en s'évasant à partir de ladite collerette (46) selon un tronc de cône (48), l'intersection du cône (52) 35 défini par ledit tronc de cône (48) avec ladite surface d'appui circulaire (43) formant un cercle, autour duquel ladite portion d'appui circulaire (14) dudit joint d'étanchéité est adaptée à venir prendre appui.