Brevet FR2921431A3 — publié le 20090327

FR 2921431 A3 20090327 FR 0757726 A 20070920 JOINT DE CULASSE La présente invention concerne un joint de culasse pour moteur à combustion interne. La présente invention concerne plu particulièrement un joint de culasse, destiné à être placé entre le bloc cylindres et la culasse d'un moteur à combustion interne, comprenant une plaque constituant l'armature munie d'orifices pour le passage des fluides et de joints d'étanchéité autour de ces orifices, une tôle supérieure nervurée positionnée entre la culasse et la plaque, une tôle inférieure nervurée positionnée entre le bloc cylindre et la plaque. ETAT DE LA TECHNIQUE: La plupart des moteurs refroidis par eau sont montés avec 20 un joint pour assurer l'étanchéité entre le bloc cylindres ou carter moteur et la culasse. Le joint de culasse reproduit toutes les ouvertures correspondant à l'alésage des cylindres, aux trous des passages d'eau et d'huile ainsi que des différents goujons de fixation de la 25 culasse sur le bloc cylindres. Le joint comporte des étanchéités autour des orifices qui laissent passer des fluides tels que l'eau de refroidissement, l'huile de lubrification et les gaz de combustion. L'étanchéité aux gaz de combustion est la plus difficile à obtenir du fait des températures et des pressions très 30 élevées des gaz de combustion. Cette étanchéité est remplie par des anneaux ou serpents de feu obtenus par découpe, emboutissage et sertissage d'une tôle métallique sur le bord des ouvertures pratiquées dans le corps du joint qui est pour sa part réalisé en un matériau métallo-plastiques tel qu'un carton d'amiante armé ou non, ou bien encore en une plaque d'acier pour les joints de type Curtyrem. Les anneaux de feu sont classiquement réalisés, cf. figure 1, par des anneaux de métal profilés en U. Or il est apparu qu'une telle forme est particulièrement défavorable à la réalisation de l'étanchéité. Du fait du profil en U, il se forme en effet, deux cavités annulaires en retrait de l'alésage cylindrique au droit des surfaces convexes de l'anneau, entre le joint et la culasse et entre le joint et le carter cylindres et ces cavités en forme de coin ont pour effet d'écarter la culasse et le bloc cylindres lorsque la pression monte dans la chambre de combustion ce qui favorise la fuite des gaz de combustion. EXPOSE DE L'INVENTION : La présente invention vise à résoudre ce problème en proposant un joint de culasse comportant des aménagements réalisant une étanchéité aux gaz de combustion de conception particulièrement novatrice. L'objet de la présente invention est la réalisation d'un joint de culasse qui assure parfaitement l'étanchéité aux gaz de combustion en utilisant la pression de combustion sur ces aménagements, ce joint étant de plus simple et économique à réaliser. Selon l'invention, le joint de culasse est caractérisé en ce l'étanchéité aux gaz de combustion est réalisée au niveau de chaque cylindre par soudage des tôles nervurée de part et d'autre de la plaque autour de chaque cylindre. Ainsi lors de la combustion-explosion, les forces qui s'exercent sur la surface libre du joint ont des résultantes radiales qui tendent à s'appliquer sur les plaques nervurées et donc à empêcher toute fuite de gaz. Ce phénomène a pour effet de resserrer la culasse sur le bloc cylindres et ainsi d'accentuer l'étanchéité du joint. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - le soudage des tôles nervurées sur la plaque est réalisé sur une ligne de soudure sensiblement circulaire ; - la ligne de soudure est continue et de diamètre S sensiblement supérieur au diamètre C de chaque cylindre ; - des portions respectivement de chaque plaque nervurée située entre la ligne de soudure et le cylindre comporte des extrémités libre orientée vers l'extérieur de la plaque ; - la plaque présente un aménagement sur chacune des arrêtes des orifices orientés vers chaque cylindre de sorte que la pression de la chambre de combustion puisse venir s'appliquer au dos des portions ; -l'aménagement est un chambrage, un chanfrein ou un arrondi de rayon de courbure prédéterminé ; - les deux tôles nervurées sont soudées directement entre elles et destinées à être montées entre le bloc cylindres et la culasse. DESCRIPTION DES FIGURES : D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention résulteront de la description qui suit et qui se réfère au dessin en annexe pour illustrer de manière non limitative plusieurs formes d'exécution du joint de culasse conformément à l'invention, dans lequel : - la figure 1 est une vue partielle, en coupe, d'un moteur équipé d'un joint de culasse de conception classique ; - les figures 2 et 3 sont des vues partielles en coupe d'un moteur équipé d'un joint de culasse selon une réalisation de l'invention, respectivement avant et après serrage de la culasse sur le bloc cylindres. DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION : Le moteur à combustion représenté figures 1 à 3 a été restreint aux seuls éléments permettant la compréhension de 10 l'invention. Conformément aux figures, le moteur est composé d'un bloc cylindres 2, comportant au moins un logement ou alésage cylindrique 7 où coulisse un piston 1, et d'une culasse 3 chapeautant ce bloc cylindres et dans laquelle est formée une 15 cavité 10 en regard du logement cylindrique 7. Cette cavité 10 reçoit classiquement des moyens d'alimentation en air comburant et en combustible qui n'ont pas été figurés. Entre le bloc cylindres 2 et la culasse 3 est interposé un joint de culasse. 20 Ce joint comporte selon l'art antérieur, figure 1, une plaque 11 formant le corps de joint réalisé par exemple par un carton d'amiante. Cette plaque 11 comporte un orifice au niveau du cylindre 7 pour le passage des gaz. Cet orifice est entouré par un anneau ou segment de feu 12. Classiquement le segment de feu 25 est réalisé par une tôle métallique formant un segment profilé en U, sertie sur le corps du joint. Cette forme en U du segment de feu 12 disposée entre les deux faces planes de la culasse 3 et du bloc cylindres 2 génère deux cavités annulaires 13 en forme de coin. 30 Le joint de culasse selon l'invention présente, figure 2, une plaque 4 constituant l'armature du joint de culasse. Cette plaque 4 comporte une surépaisseur 41 faisant le tour du cylindre 7. Cette surépaisseur 41 est donc d'épaisseur supérieure à celle du corps 42 du joint de culasse de façon à laisser suffisamment d'espace entre le corps 42 de la plaque 4 et la pièce à étancher, par exemple la culasse 3 et le bloc cylindre 2. L'espace résiduel permet de réaliser des nervures 52 et 62 respectivement sur des tôles supérieures 5 et inférieure 6. Les nervures 52 et 62 sont donc destinées à favorisée le passage de fluide dans l'épaisseur du joint de culasse lorsque la culasse 3 est vissée sur le bloc cylindre 2. Comme le présente la figure 2, les tôles nervurées 5 et 6 sont respectivement destinées à être en contact avec la plaque 4 et la culasse 3 d'une part et la plaque 4 et le bloc cylindre 2 d'autre part. Les plaques nervurées 5 et 6 sont soudées sur la plaque 4 au niveau de chaque orifice réalisé au niveau de chaque cylindre 7. La soudure est réalisée sur un cercle 8 entourant chaque cylindre 7 de diamètre S supérieure à celui de chaque cylindre 7. De cette façon, les plaques nervurées 5 et 6 comportent des portions libres 51 et 51 situées entre la soudure et l'orifice. La figure 2 représente ces portions libres 51 et 61 avant serrage de la culasse 3 sur le bloc cylindre 2. Ces portions sont orientées vers l'extérieur de la plaque 4 de telle sorte que lorsque la culasse 3 est serré sur le bloc cylindre 2 (cf. figure 3), la pression existant au sein de chaque chambre de combustion 7 s'applique au dos de ces portions libres 51 et 61. Conformément à l'invention, la plaque 4 représentée aux figures 2 et 3 comporte un aménagement 9 sur chacune des arrêtes des orifices orientés vers chaque cylindre 7 de sorte que la pression de la chambre de combustion puisse venir s'appliquer au dos des portions 51 et 61. Cet aménagement 9 est réalisé sous la forme d'un chambrage, d'un chanfrein ou d'un arrondi de rayon de courbure prédéterminé. Cet aménagement 9 permet à la pression de venir s'appliquer sur les portions libres 51 et 61 et de limiter les contraintes de bord entre la plaque 4 et les tôles nervurées 5 et 6. REVENDICATIONS 1. Joint de culasse, destiné à être placé entre le bloc cylindres (2) et la culasse (3) d'un moteur à combustion interne, comprenant une plaque (4) constituant l'armature munie d'orifices pour le passage des fluides et de joints d'étanchéité autour de ces orifices, une tôle supérieure (5) nervurée positionnée entre la culasse (3) et la plaque (4), une tôle inférieure (6) nervurée positionnée entre le bloc cylindre (2) et la plaque (4), caractérisé en ce que l'étanchéité aux gaz de combustion est réalisée au niveau de chaque cylindre (7) par soudage des tôles nervurée (5 ; 6) de part et d'autre de la plaque (4) autour de chaque cylindre (7). 2. Joint de culasse selon la revendication 1, caractérisé en ce que le soudage des tôles nervurées (5 ; 6) sur la plaque (4) est réalisé sur une ligne (8) de soudure sensiblement circulaire. 3. Joint de culasse selon la revendication 2, caractérisé en ce que la ligne (8) de soudure est continue et de diamètre (S) sensiblement supérieur au diamètre (C) de chaque cylindre (7). 25 4. Joint de culasse selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que des portions (51 ; 61) respectivement de chaque plaque nervurée (5 ; 6) située entre la ligne (8) de soudure et le cylindre (7) comporte des extrémités libre orientée vers l'extérieur de la plaque (4). 30 5. Joint de culasse selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque (4) présente un20aménagement (9) sur chacune des arrêtes des orifices orientés vers chaque cylindre (7) de sorte que la pression de la chambre de combustion puisse venir s'appliquer au dos des portions (51 ; 61). 6. Joint de culasse selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'aménagement (9) est un chambrage, un chanfrein ou un arrondi de rayon de courbure prédéterminé. 10 7. Joint de culasse selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux tôles nervurées (5 ; 6) sont soudées directement entre elles et destinées à être montées entre le bloc cylindres (2) et la culasse (3).5