Brevet FR2886364A1 — publié le 20061201

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale les joints plats métalliques. L'invention concerne plus particulièrement un joint plat métallique comprenant au moins deux parties d'étanchéité destinées à être positionnées entre deux pièces à assembler et au moins une partie de liaison entre les parties d'étanchéité. Elle concerne également un ensemble qui comporte deux pièces à assembler l'une avec l'autre, à savoir une première pièce comprenant au moins quatre éléments de centrage et une deuxième pièce pourvue d'au moins quatre logements destinés à recevoir les éléments de centrage, et un joint plat métallique assurant le raccord entre les deux pièces. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la réalisation d'un joint plat assurant l'étanchéité entre deux pièces d'un moteur d'un véhicule automobile telles qu'un collecteur d'échappement et une culasse d'un moteur. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les joints plats métalliques sont des lames destinées à être interposées entre deux surfaces planes à assembler afin d'assurer l'étanchéité entre ces deux surfaces par comblement de leurs irrégularités. Ces joints plats métalliques comprennent des ouvertures de positionnement adaptées à recevoir des goujons de centrage pour les positionner précisément sur les surfaces à assembler. Dans les moteurs de véhicule automobile, pour assurer l'étanchéité à la jonction entre des conduits d'échappement de la culasse du moteur et des conduits de l'entrée du collecteur d'échappement, il est nécessaire de prévoir des parties d'étanchéité autour de chaque conduit. Chaque conduit en entrée du collecteur est entouré d'une bride. On utilise généralement un unique joint monobloc comprenant autant de parties d'étanchéité que de conduits, et entre chaque partie d'étanchéité du joint 30 une partie de liaison rigide. La face de sortie des conduits d'échappement de la culasse possède des éléments de centrage tels que des goujons et les brides du collecteur possèdent des trous débouchant pour recevoir ces goujons. Les ouvertures de 2886364 2 positionnement du joint plat sont disposées en vis-à-vis des goujons de la culasse et des trous débouchant des brides du collecteur. Pour le montage de ce joint entre la face de sortie des conduits d'échappement de la culasse et le collecteur d'échappement, les parties de liaison étant rigide, on ne peut centrer qu'une seule partie d'étanchéité du joint plat sur la culasse. Ainsi, un tel joint possède généralement un trou de centrage sur une partie d'étanchéité proche du centre du joint plat, ainsi qu'un trou oblong dans l'alignement du trou de centrage sur l'une des parties d'étanchéité extrême du joint plat pour empêcher la rotation du joint plat autour du point de centrage. Pour que l'on puisse monter le joint plat sur la culasse, il est alors nécessaire que les autres trous sur les parties d'étanchéité aient un diamètre supérieur au diamètre des goujons qui les traversent. En fonctionnement, la culasse, le joint plat ainsi que le collecteur d'échappement ne se dilatent pas de la même manière. On observe alors un glissement de chaque bride du collecteur sur le joint plat et un glissement du joint plat sur la culasse. Ces glissements provoquent le cisaillement du joint plat. Il en résulte que non seulement le joint plat s'use rapidement, mais qu'en plus les parties d'étanchéité du joint plat se retrouvent positionnées selon une configuration n'assurant plus l'étanchéité autour des conduits. II est connu de mettre un produit lubrifiant entre les parties d'étanchéité du joint plat et les brides du collecteur d'échappement, mais les contraintes de cisaillement sur le joint plat sont encore très importantes. On peut aussi utiliser un joint plat pour chaque conduit, chaque joint plat étant indépendant les uns des autres. Cependant, le coût de production et de 25 montage résultant de l'utilisation de plusieurs joints plats est élevé. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier aux inconvénients de l'état de la technique précité, la présente invention propose un nouveau joint plat présentant une meilleure durée de vie et qui reste correctement positionné par rapport aux surfaces desdites pièces à étancher qui sont susceptibles de bouger l'une par rapport à l'autre. À cet effet, on propose selon l'invention un joint plat métallique comprenant au moins deux parties d'étanchéité destinées à être positionnées entre deux pièces à assembler et au moins une partie de liaison entre les parties 2886364 3 d'étanchéité, dans lequel chaque partie de liaison comporte au moins une zone déformable élastiquement. Grâce à l'utilisation d'un joint plat selon l'invention, lorsque les deux pièces, entre lesquelles on réalise l'étanchéité, bougent l'une par rapport à l'autre, les contraintes de traction et de compression exercées par une partie d'étanchéité sur une autre partie d'étanchéité du joint sont absorbées par la zone élastiquement déformable de la partie de liaison. Les parties d'étanchéité du joint plat se déplacent alors par rapport à l'une ou l'autre desdites pièces indépendamment les unes des autres, ce qui diminue l'usure du joint plat selon l'invention. Selon une autre caractéristique avantageuse du joint plat selon l'invention, chaque zone déformable élastiquement est formée par des ondulations de la partie de liaison. Selon une autre caractéristique avantageuse du joint plat selon l'invention, lesdites ondulations s'étendent selon la longueur de la partie de liaison. Ainsi, les parties ondulées à la manière d'un accordéon des parties de liaison, peuvent être compressées ou décompressées pour absorber les contraintes de traction ou de compression que subissent les parties d'étanchéité. Selon une autre caractéristique avantageuse du joint plat selon l'invention, chaque partie d'étanchéité comprend une première ouverture destinée à recevoir un élément de centrage cylindrique, appartenant à une desdites pièces, de diamètre ajusté au diamètre dudit élément. Selon une autre caractéristique avantageuse du joint plat selon l'invention, chaque partie d'étanchéité comprend une deuxième ouverture oblongue s'étendant en direction de la première ouverture, la première ouverture et la deuxième ouverture oblongue étant positionnées de part et d'autre d'une ouverture centrale de passage de gaz d'échappement. Avantageusement, chaque partie de liaison élastiquement déformable du joint plat selon l'invention rend les deux parties d'étanchéité voisines indépendantes l'une de l'autre. Le joint plat n'est alors plus soumis aux tolérances de montage des parties d'étanchéité les unes par rapport aux autres. En particulier, il est possible de centrer chaque partie d'étanchéité sur la première pièce à étancher. Les parties d'étanchéité du joint plat deviennent solidaires de ladite première pièce indépendamment les unes des autres et elles peuvent suivre les déplacements de celle-ci. En particulier, le joint plat peut suivre les mouvements de la première pièce, sans subir de contraintes de traction ou de compression excessives, et ses parties d'étanchéité restent correctement positionnées sur les surfaces des deux pièces à étancher. L'invention concerne également un ensemble qui comporte deux pièces à assembler l'une avec l'autre, à savoir une première pièce comprenant au moins quatre éléments de centrage et une deuxième pièce pourvue d'au moins quatre logements destinés à recevoir les éléments de centrage, l'ensemble comportant un joint plat métallique tel que décrit ci-dessus assurant le raccord entre les deux pièces, dont la première et la deuxième ouverture de chaque partie d'étanchéité sont destinées à être traversées par lesdits éléments de centrage. Selon une autre caractéristique de l'ensemble selon l'invention, la première pièce, la deuxième pièce et le joint plat sont en matériaux différents. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'ensemble selon l'invention, il comprend un produit lubrifiant entre la deuxième pièce et les parties d'étanchéité du joint plat. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'ensemble selon l'invention, il comprend la superposition de plusieurs joints plats tels que décrits ci-dessus. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'ensemble selon l'invention, la première pièce comprend une culasse de moteur à combustion interne et la deuxième pièce comprend un collecteur d'échappement de moteur à combustion interne. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés: - la figure 1 est une vue éclatée en perspective d'un ensemble comprenant une culasse, un collecteur d'échappement et un joint plat selon l'invention; 2886364 5 - la figure 2 est une vue selon la coupe A-A d'une partie de l'ensemble de la figure 1 à froid; - la figure 3 est une vue selon la coupe A-A d'une partie de l'ensemble de la figure 1 à chaud; Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un ensemble d'un véhicule automobile comprenant une culasse 10, un collecteur 20 d'échappement et un joint plat 30 métallique assurant le raccord entre la culasse 10 et le collecteur 20 d'échappement. La culasse 10 comprend en sortie quatre conduits 11,12,13,14 destinés 10 à conduire des gaz d'échappement vers quatre autres conduits 21,22,23,24 en entrée du collecteur 20 d'échappement. Les conduits 11,12,13,14 en sortie de la culasse 10 débouchent chacun sur une surface plane 41,42,43,44 de la culasse 10. Les conduits 21,22,23,24 en entrée du collecteur 20 d'échappement sont chacun entourés d'une bride 61,62,63,64 présentant une surface plane 71,72,73,74 en vis-à-vis des surfaces planes 41,42,43,44 de la culasse 10. Comme le montre la figure 1, le joint plat 30 comprend, d'une part, quatre parties d'étanchéité 31,33,35,37, destinées à être positionnées entre les surfaces planes 41,42,43,44 de la culasse 10 et les surfaces planes 71,72,73,74 des brides 61,62,63,64 du collecteur 20, et, d'autre part, des parties de liaison 32,34,36 reliant les parties d'étanchéité 31, 33,35,37 entre elles. Chaque partie d'étanchéité 31,33,35,37 comprend une ouverture centrale 91, 92,93,94 de passage de gaz d'échappement adaptée à venir lors du montage du joint plat 30 en regard d'une part, de l'embouchure du conduit 11,12, 13,14 correspondant de la culasse 10 et, d'autre part, de l'embouchure du conduit 21,22,23,24 correspondant du collecteur 20. Pour positionner le joint plat 30 entre la culasse 10 et le collecteur 20, la culasse 10 comprend des éléments de centrage ou goujons 51,52,53,54, 51A,52A,53A,54A destinés à traverser des ouvertures de positionnement 81, 82,83,84,81A,82A,83A,84A pratiquées sur les parties d'étanchéité du joint plat 30, et des trous débouchant 85,85A,86,86A,87, 87A,88,88A pratiqués dans les brides 61,62,63,64 du collecteur 20. Un écrou (non représenté) est vissé sur chaque goujon 51,51A,52,52A,53,53A, 54,54A derrière la bride 61,62,63,64 correspondante. Les goujons 51,52,53,54,51A,52A,53A,54A sont disposés deux à deux sur chaque surface plane 41,42,43,44 de la culasse 10 de part et d'autre de l'embouchure du conduit 11,12,13,14 correspondant. De même, les trous débouchant 85,85A,86,86A,87,87A,88,88A sont disposés deux à deux sur chaque surface plane 71,72,73,74 des brides 61,62,63,64 de part et d'autre de l'embouchure du conduit 21,22,23,24 correspondant. De manière connue en soi, le trou débouchant 86 de la bride 62 du collecteur 20 d'échappement est un trou circulaire de centrage pour que le collecteur 20 soit solidaire de la culasse 10 en un point. De plus, le trou débouchant 88 dans la bride 64 située à l'une des deux extrémités du collecteur 20 est un trou oblong pour bloquer la rotation du collecteur 20 autour du trou de centrage 86. Les autres trous 85,85A,86A,87,87A,88A sont des trous circulaires de diamètre supérieur au diamètre des goujons pour que les brides 61,62,63,64 du collecteur d'échappement 20 puissent se dilater librement. Avantageusement, selon l'invention, chaque partie de liaison 32,34, 36 du joint plat 30 comporte au moins une zone déformable élastiquement 95,96, 97. Chaque zone déformable élastiquement 95,96,97 est formée par des ondulations qui s'étendent selon la longueur de la partie de liaison 32, 34,36. Ici, chaque partie d'étanchéité 31,33,35,37 comprend une première ouverture 81,82,83,84, appelée trou de centrage, destinée à recevoir les goujons 51,52,53,54, de diamètre ajusté au diamètre du goujon correspondant. De plus chaque partie d'étanchéité 31,33,35,37 comprend une deuxième ouverture oblongue 81A,82A,83A,84A, appelée trou oblong, destinée à recevoir les goujons 51A,52A,53A,54A et s'étendant en direction de la première ouverture 81,82,83,84 pour bloquer la partie d'étanchéité correspondante en rotation. De cette manière, on solidarise chaque partie d'étanchéité 31,33,35,37 du joint plat 30 avec la culasse 10. Chaque partie d'étanchéité 31,33,35,37 du joint plat 30 comprend aussi une nervure 75,76,77,78 obtenue par emboutissage. Cette nervure 75, 76,77, 78 permet de combler une ouverture entre les plans de joint, pour maintenir une bonne étanchéité entre la culasse 10 et le collecteur 20. Cette nervure 75,76,77,78 de la partie d'étanchéité 31,33,35,37 du joint plat 30 possède une certaine hauteur. Lorsque l'on va venir serrer le collecteur sur la culasse 10,20, on crée une ligne de pression sur le joint plat 30, autour de cette nervure 95,96,97,98, qui garantit l'étanchéité 31,33,35,37. Les parties de liaison 32,34,36 du joint plat 30 sont libres d'appui par rapport au collecteur 20 et à la culasse 10. Pour la culasse 10, cette liberté d'appui des parties de liaison 32,34,36 est obtenue par une position en retrait des parties de la culasse 10 en vis-à-vis des parties de liaison 32,34,36 par rapport aux surfaces 41,42,43,44 de la culasse 10 autour des conduits 11,12,13,14,21,22,23,24. Pour le collecteur 20, cette liberté d'appui des parties de liaison 32,34,36 est obtenue par la séparation des brides 61,62,63,64. En fonctionnement, les dilatations de la culasse 10, du collecteur 20 et du joint plat 30 se font principalement suivant leur longueur, c'est-àdire suivant la direction X sur les dessins des figures 1, 2 et 3. La culasse 10 se dilate faiblement. Sur la figure 3, le déplacement de la culasse 10 due à cette dilatation est représenté par les flèches de déplacement M et N. Le collecteur 20 d'échappement et notamment les brides 61,62,63,64 sont dilatés de façon plus importante que la culasse 10 ce qui donne lieu à un déplacement important du collecteur 20 comme le montrent les flèches de déplacement I et J sur la figure 3. Enfin, le trou oblong 81A,82A,83A,84A de chaque partie d'étanchéité 31,33, 35,37 et la partie de liaison 32,34,36 souple permettent à chaque partie d'étanchéité 31,33,35,37 de se dilater librement l'une par rapport à l'autre. Ici, comme représenté par les flèches K et L sur le schéma de la figure 3 le déplacement du joint plat 30 suit sensiblement celui de la culasse 10 grâce aux goujons 51,52. Les contraintes de traction et de compression, résultants du déplacement de la culasse 10 et de la dilatation du joint plat 30, exercées par une partie d'étanchéité 31,33,35,37 sur une autre partie d'étanchéité 31,33, 35,37 sont absorbées par les ondulations de la zone élastiquement déformable 95,96,97 de la partie de liaison 32,34,36. Les parties ondulées 95,96,97 à la manière d'un accordéon, se compressent et se décompressent pour absorber les contraintes de traction ou de compression que subissent les parties d'étanchéité 31,33,35,37. Les parties d'étanchéité 31,33,35,37 du joint plat 30 se déplacent alors par rapport au collecteur 20 d'échappement indépendamment les unes des autres. En outre, entre une position à froid représentée sur la figure 2 et une position à chaud représentée sur la figure 3, chaque bride non centrée 61, 43,64 par rapport à la culasse 10 frotte sur le joint plat 30. Le joint plat 30 étant retenu par la culasse 10 dont il est solidaire n'est alors pas entraîné par le collecteur 20 et les frottements de part et d'autre des surfaces des parties d'étanchéité 31,33,35,37 du joint plat 30 sont diminués. Ainsi les contraintes de cisaillement sur les parties d'étanchéité 31,33,35,37 du joint plat 30 sont fortement diminuées et les parties d'étanchéité 31,33,35,37 restent en place autour des conduits 11, 12,13,14,21,22,23,24. Pour diminuer l'usure du joint, on peut prévoir de mettre un produit lubrifiant entre les surfaces planes des brides du collecteur et les parties d'étanchéité du joint plat. Le produit lubrifiant permet alors de limiter les frottements dus aux déplacements du collecteur par rapport au joint plat. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. En variante, il peut être intéressant d'utiliser des joints plats selon l'invention pour former un joint multi-feuilles, c'est-à-dire un joint constitué de la superposition de plusieurs joints. On utilise un tel joint lorsque l'ouverture entre les deux plans de joint n'est pas comblée par un seul joint. Grâce au centrage de chaque joint selon l'invention, non seulement le joint multi-feuilles ne glisse plus par rapport à la culasse, mais encore, les différents joints constituant le joint multi- feuilles ne glissent plus les uns par rapport aux autres. REVENDICATIONS 1. Joint plat (30) métallique comprenant au moins deux parties d'étanchéité (31,33,35,37) destinées à être positionnées entre deux pièces (10,20) à assembler et au moins une partie de liaison (32,34,36) entre les parties d'étanchéité (31,33,35,37), caractérisé en ce que chaque partie de liaison (32,34,36) comporte au moins une zone déformable élastiquement (95,96,97). 2. Joint plat (30) métallique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque zone déformable élastiquement (95,96,97) est formée par des ondulations de la partie de liaison (32,34,36). 3. Joint plat (30) métallique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdites ondulations s'étendent selon la longueur de la partie de liaison (32,34,36). 4. Joint plat (30) métallique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque partie d'étanchéité (31,33,35, 37) comprend une première ouverture (81,82,83,84) destinée à recevoir un élément de centrage cylindrique (51,52,53,54), appartenant à une desdites pièces (10) , de diamètre ajusté au diamètre dudit élément. 5. Joint plat (30) métallique selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque partie d'étanchéité (31,33,35,37) comprend une deuxième ouverture (81A,82A,83A,84A) oblongue s'étendant en direction de la première ouverture (81,82,83,84), la première ouverture et la deuxième ouverture oblongue (81,82,83,84,81A,82A,83A,84A) étant positionnées de part et d'autre d'une ouverture centrale de passage de gaz d'échappement (91,92,93,94). 6. Ensemble qui comporte deux pièces (10,20) à assembler l'une avec l'autre, à savoir une première pièce (10) comprenant au moins quatre éléments de centrage (51,51A,52,52A,53,53A,54,54A) et une deuxième pièce (20) pourvue d'au moins quatre logements (85,85A,86,86A,87,87A,88,88) destinés à recevoir les éléments de centrage (51,51A,52,52A,53,53A,54,54A) , caractérisé en ce qu'il comporte un joint plat (30) métallique selon les revendications 4 et 5 assurant le raccord entre les deux pièces (10, 20), dont la première et la deuxième ouverture (81,82,83,84,81A,82A,83A, 84A) de chaque partie d'étanchéité (31,33,35,37) sont destinées à être traversées par lesdits éléments de centrage (51,51A,52,52A,53,53A,54,54A). 7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que la première pièce (10), la deuxième pièce (20) et le joint plat (30) sont en matériaux différents. 8. Ensemble selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend un produit lubrifiant entre la deuxième pièce (20) et les parties d'étanchéité (31,33,35,37) du joint (30). 9. Ensemble selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend la superposition de plusieurs joints plats (30). 10. Ensemble selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la première pièce (10) comprend une culasse (10) de moteur à combustion interne et la deuxième pièce (20) comprend un collecteur d'échappement (20) de moteur à combustion interne.