Brevet FR2925642A1 — publié le 20090626

L'invention concerne un joint de culasse pour moteur à combustion interne. Sur la plupart des moteurs refroidis par eau, un tel joint est intercalé, en étant comprimé, entre le bloc moteur - ou carter cylindres - et la culasse. Sa fonction est d'assurer l'étanchéité entre ces deux éléments ainsi qu'entre différentes ouvertures traversant leur interface, ouvertures qui comprennent généralement, outre les alésages ou chemisages de cylindre, des conduits de circulation d'huile, des conduits de circulation du liquide de refroidissement et les passages des goujons de fixation de la culasse sur le bloc moteur. Un joint de culasse classique, parfois appelé � multi feuilles � est composé de trois tôles superposées solidaires les unes des autres, à savoir une tôle centrale, ou cale d'épaisseur, et deux tôles extérieures (plus fines) entre lesquelles la cale est prise en sandwich. Les tôles extérieures sont nervurées, afin de parfaire l'étanchéité. La tôle centrale peut présenter des surépaisseurs, en particulier des surépaisseurs annulaires, appelées � stoppeurs �, qui entourent le bord des alésages des cylindres et sont destinées également à assurer en principe une étanchéité parfaite à ce niveau afin d'empêcher l'échappement des gaz de combustion. Lorsqu'il existe un défaut d'étanchéité dans cette zone, la fuite des gaz se fait dans le plan de l'interface du joint de culasse avec la culasse ou avec le bloc moteur, ou entre deux des tôles du joint de culasse, vers un ou plusieurs canaux du circuit de refroidissement. Cela conduit à une augmentation de la pression de ce circuit, ce qui peut générer une consommation du liquide de refroidissement et conduire à une surchauffe, voire à la casse, du moteur. Pour réduire ce risque, la solution actuellement mise en oeuvre est de prévoir une étanchéité très robuste. Cette robustesse accrue implique un coût de fabrication élevé ; de plus, elle nécessite une nervuration renforcée des tôles, qui requiert une tension importante des tiges filetées des goujons de serrage et augmente les débattements dynamiques de la culasse. Ces solutions, en outre, sont très sensibles aux problèmes de surchauffe du moteur. L'objectif de l'invention est de résoudre ces difficultés. Elle a pour objet un joint de culasse pour moteur à combustion interne, apte à être intercalé, en étant comprimé, entre un bloc moteur et une culasse, ce joint étant traversé par des ouvertures circulaires destinées à venir chacune en correspondance avec un alésage de cylindre du bloc moteur. Conformément à l'invention, le joint comporte des moyens pour canaliser les gaz de fuite issus d'au moins un cylindre vers une zone dans laquelle ces gaz ne produisent pas d'action néfaste au bon fonctionnement du moteur. Ces moyens peuvent notamment être adaptés pour canaliser les gaz de fuite depuis ledit cylindre vers l'extérieur, de telle sorte que qu'ils s'échappent au niveau d'un bord du joint de culasse. Dans un mode de réalisation possible de l'invention, lorsque le joint de culasse est destiné à équiper un moteur comportant au moins une cheminée de transfert de gaz imbrûlés, dite cheminée de � blow-by �, qui traverse le joint de culasse via une ouverture de passage, ces moyens sont avantageusement adaptés pour canaliser les gaz de fuite depuis le cylindre vers cette cheminée de � blow-by �. Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques additionnelles possibles de l'invention : - le joint de culasse est composé d'une tôle formant cale d'épaisseur et d'au moins une tôle nervurée la recouvrant, et lesdits moyens consistent en un canal qui autorise le passage des gaz de fuite entre ladite tôle formant cale d'épaisseur et ladite tôle nervurée ; - le joint de culasse est composé d'une tôle formant cale d'épaisseur intercalée entre deux tôles nervurées, et lesdits moyens consistent en une paire de canaux qui autorisent chacun le passage des gaz de fuite entre ladite tôle formant cale d'épaisseur et chacune desdites tôles nervurées ; - ledit canal ou lesdits canaux est/sont délimité(s) par des pieds de 1 o nervure parallèles emboutis dans ladite ou dans lesdites tôle(s) nervurée(s) ; - ladite tôle formant cale d'épaisseur possède une surépaisseur annulaire, ou � stoppeur �, qui entoure le bord de l'alésage du cylindre, et ledit canal ou lesdits canaux débouche(nt) au niveau de ce stoppeur ; 15 - ledit canal ou lesdits canaux est/sont orientés sensiblement radialement par rapport à ladite ouverture circulaire. Cette disposition n'étant toutefois nullement obligée ; en effet, en fonction des trous à contourner les canaux ne sont pas forcément rectilignes, ni n'ont nécessairement une orientation radiale ; 20 - le joint de culasse comporte des moyens pour canaliser les gaz de fuite inopinément issus de chacun des cylindres vers une zone dans laquelle ces gaz ne produisent pas d'action néfaste au bon fonctionnement du moteur ; -le joint de culasse est destiné à équiper un moteur comportant au 25 moins une cheminée de transfert de gaz imbrûlés, dite cheminée de � blowby �, qui traverse le joint de culasse via une ouverture de passage et il comporte des moyens pour canaliser les gaz de fuite issus de chacun des cylindres vers au moins une cheminée de � blow-by �. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va maintenant en être faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : La figure 1 est une vue de dessus partielle d'un joint de culasse conforme à l'invention. Les figures 2, 3, 4 et 5 sont des vues en coupe, à plus grande échelle, du joint de culasse de la figure 1, les plans de coupe étant respectivement référencés II-II, III-III, IV-IV et V-V sur cette figure. Le joint de culasse 1 représenté vu de dessus a une forme générale 1 o globalement rectangulaire, le dessin de la figure 1 en montrant seulement une partie d'extrémité, au niveau de l'un de ses petits côtés. Il s'agit dans l'exemple illustré d'un joint de culasse � multi feuilles �, tel que décrit plus haut, dont seule la tôle supérieure 2 est visible sur cette figure. 15 La référence 10 désigne deux ouvertures circulaires (l'une vue partiellement) destinées chacune à venir en correspondance avec un alésage de cylindre 4 du bloc moteur, tandis que la référence 11 désigne des ouvertures servant au passage des tiges filetées des goujons de fixation par exemple. 20 II existe généralement dans le joint de culasse d'autres ouvertures, qui n'ont pas été représentées ici afin de ne pas alourdir inutilement les dessins et de ne pas en affecter la lisibilité, ces ouvertures étant conformées et adaptées pour venir en vis-à-vis de cheminées permettant le passage du liquide de refroidissement du moteur et d'huile notamment, comme cela est 25 bien connu. La référence 12 désigne une ouverture de passage de gaz recyclés, adaptée pour se positionner en correspondance avec une cheminée dite de � blow-by �. Le terme anglais � blow-by � désigne le phénomène d'échappement 30 intempestif d'une portion du mélange gazeux combustible sous pression air/carburant situé dans l'alésage ou le chemisage d'un cylindre hors de celui-ci, vers le carter de vilebrequin, par suite d'un défaut d'étanchéité (due à l'usure par exemple), entre les segments du piston et la paroi dudit cylindre. Ces gaz imbrûlés contiennent des vapeurs d'huile et véhiculent des éléments polluants et nocifs. C'est pourquoi, sur les moteurs thermiques modernes, il est prévu de les recycler plutôt que de rejeter dans l'atmosphère, en les aspirant dans la partie inférieure du moteur, et de les réinjecter dans une chambre de combustion du moteur afin d'en assurer la combustion complète. Ce retour des gaz à l'admission se fait via le bloc moteur - ou carter cylindres - et la culasse, par passage à l'intérieur d'un ou de plusieurs conduits ad hoc, usuellement appelés � cheminées de blow-by �. Une cheminée de blow-by peut être associée à chaque cylindre. C'est donc en regard d'une telle cheminée, de section sensiblement rectangulaire, référencée 5 sur la figure 1, qu'est disposée l'ouverture 12 dont il a été fait état plus haut. A ce niveau, l'un des grands côtés 13 du joint de culasse 1 présente une partie en débord 130 (excroissance latérale) de forme approximativement rectangulaire adaptée pour recouvrir ladite cheminée 5. Plusieurs excroissances similaires sont prévues, bien entendu, dans le cas où il existe plusieurs cheminées de blow-by placées côte-à-côte. Chaque tôle externe 2, 2', présente un rebord périphérique embouti 6, respectivement 6', formant � pied de nervure �, par lequel elle s'applique intimement contre la tôle centrale 3, y compris au niveau de l'excroissance 130 (voir figure 5). Des emboutis similaires circulaires 7, 7', et rectangulaires 9, 9', sont également formés dans les tôles 2 et 2', respectivement à la périphérie des stoppeurs 30 (voir figures 2 et 4) et autour de l'ouverture de cheminée 12 (voir figure 5). Comme le montre la figure 1, les pieds de nervure 7 et 7' n'entourent pas complètement le stoppeur 30 de l'ouverture 10 située sur la gauche de cette figure. Il subsiste une petite zone non emboutie, tournée vers I'ouverturel2. De même, les pieds de nervure 9 et 9' n'entourent pas complètement l'ouverture de cheminée 12. Il subsiste une petite zone non emboutie, tournée vers l'ouverture de cylindre 10. Ces deux zones sont reliées l'une à l'autre, sur chaque tôle extérieure, par une paire de pieds de nervure rectilignes parallèles 8a-8b et, 1 o respectivement, 8'a-8'b. Celles-ci sont orientées radialement, ou approximativement radialement, par rapport au centre O de l'ouverture 10. Comme indiqué plus haut, une telle disposition (rectiligne et radiale) n'est nullement obligatoire ; elle dépend de l'emplacement et de la forme des 15 trous à contourner. Les plages non embouties des tôles extérieures 2 et 2' ne sont pas plaquées contre les faces supérieure et inférieure de la tôle centrale 3, mais en sont légèrement espacées. Ainsi, les deux pieds de nervure 8a-8b d'une part, et 8'a-8'b d'autre 20 part, définissent une paire de canaux 80, respectivement 80', qui font communiquer le bord de l'ouverture 10 avec le bord de l'ouverture 12 sur chacune des deux faces de la tôle 3 (voir figure 3). On comprend que grâce à cet agencement, s'il se pose un problème d'étanchéité au niveau du stoppeur 30, les gaz chauds et sous pression 25 s'échappant de la chambre de combustion vont préférentiellement entrer dans lesdits canaux 80 et 80' et être conduits dans la cheminée 5, où ils vont se mélanger avec les gaz de blow-by, puis être transférés à l'admission. Le risque qu'ils atteignent le circuit de refroidissement est ainsi éliminé, ou à tout le moins considérablement réduit. Dans le cas où une cheminée de blow-by est associée à chaque cylindre, il est intéressant de relier ces deux éléments par une même paire de canaux. Dans le cas où le nombre de cheminées de blow-by est inférieur au nombre de cylindres, deux ou plusieurs cylindres peuvent être reliés à une même cheminée (ou entre eux). L'invention peut naturellement s'appliquer à des joints de culasse ayant une structure différente de celle décrite ci-dessus, en particulier composés seulement d'une paire de tôles superposées. Dans ce cas il est 1 o prévu un seul canal d'évacuation, disposé sur l'une des deux faces du joint. Enfin, comme indiqué plus haut, l'évacuation des gaz de fuite provenant d'une chambre de combustion ne se fait pas forcément vers une cheminée de blow-by. Ces gaz pourraient être canalisés vers l'extérieur (et sortir par un chant du joint de culasse) ou vers un autre type de conduit 15 traversant le joint de culasse dans lequel l'arrivée des gaz en question n'est pas dommageable au bon fonctionnement du moteur. REVENDICATIONS 1. Joint de culasse (1) pour moteur à combustion interne, apte à être intercalé, en étant comprimé, entre un bloc moteur et une culasse, ce joint (1) étant traversé par des ouvertures circulaires (10) destinées à venir chacune en correspondance avec un alésage de cylindre (4) du bloc moteur, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour canaliser les gaz de fuite issus d'au moins un cylindre vers une zone dans laquelle ces gaz ne produisent pas d'action néfaste au bon fonctionnement du moteur. 2. Joint de culasse (1) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens sont adaptés pour canaliser les gaz de fuite depuis ledit cylindre vers l'extérieur. 3. Joint de culasse (1) selon la revendication 1, destiné à équiper un moteur comportant au moins une cheminée (5) de transfert de gaz imbrûlés, dite cheminée de � blow-by �, qui traverse le joint de culasse via une ouverture de passage (12), caractérisé par le fait que lesdits moyens sont adaptés pour canaliser les gaz de fuite depuis ledit cylindre vers ladite cheminée de � blow-by �. 4. Joint de culasse (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, qui est composé d'une tôle (3) formant cale d'épaisseur et d'au moins une tôle nervurée (2) la recouvrant, caractérisé par le fait que lesdits moyens consistent en un canal (80) qui autorise le passage des gaz de fuite entre ladite tôle (3) formant cale d'épaisseur et ladite tôle nervurée (2). 5. Joint de culasse (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, qui est composé d'une tôle (3) formant cale d'épaisseur intercalée entre deux tôles nervurées (2, 2'), caractérisé par le fait que lesdits moyens consistent en une paire de canaux (80, 80') qui autorisent chacun le passage des gaz de fuite entre ladite tôle (3) formant cale d'épaisseur et chacune desdites tôles nervurées (2, 2'). 6. Joint de culasse (1) selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit canal (80) ou lesdits canaux (80 ; 80') est/sont délimité(s) par des pieds de nervure parallèles (8a, 813 ; 8'a, 8'b) emboutis dans ladite ou dans lesdites tôle(s) nervurée(s) (2, 2'). 7. Joint de culasse (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que ladite tôle (3) formant cale d'épaisseur possède une surépaisseur annulaire (30), ou � stoppeur �, qui entoure le bord de l'ouverture circulaire (10) correspondant à l'alésage du cylindre (4), et que ledit canal (80) ou lesdits canaux (80 ; 80') débouche(nt) au niveau de ce stoppeur (30). 8. Joint de culasse (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que ledit canal (80) ou lesdits canaux (80 ; 80') est/sont orientés sensiblement radialement par rapport à ladite ouverture circulaire (4). 9. Joint de culasse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour canaliser les gaz de fuite inopinément issus de chacun des cylindres vers une zone dans laquelle ces gaz ne produisent pas d'action néfaste au bon fonctionnement du moteur. 10. Joint de culasse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, destiné à équiper un moteur comportant au moins une cheminée (5) de transfert de gaz imbrûlés, dite cheminée de � blow-by �, qui traverse le joint de culasse via une ouverture de passage (12), caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour canaliser les gaz de fuite issus de chacun des cylindres vers au moins une cheminée de � blow- by �.