Brevet FR2983915A1 — publié le 20130614

JOINT DE CULASSE [001] L'invention concerne un joint de culasse, et plus particulièrement un joint de culasse multifeuille. [002] Classiquement, un moteur à combustion comprend un bloc-cylindres, une culasse et un joint de culasse assurant la liaison mécanique entre un bloc-cylindres et une culasse. Du fait que le bloc-cylindre et la culasse comprennent chacun des canalisations permettant la circulation d'un fluide, tel que de l'huile de lubrification, le joint de culasse comprend classiquement des ouvertures destinées à assurer les liaisons entre les canalisations du bloc-cylindres aux canalisations de la culasse. [3] Essentiellement dans le cas où le fluide est de l'huile de lubrification, afin d'empêcher l'écoulement par gravité du fluide de la culasse au bloc cylindres quand le moteur à combustion est arrêté, à la canalisation principale d'alimentation de la culasse est un clapet anti-retour. Typiquement ce clapet comprend un corps percé d'un alésage et fixé dans la canalisation, un joint torique assurant l'étanchéité entre le corps et la canalisation de la culasse, une bille montée en translation dans l'alésage du corps et sollicitée par un ressort. [4] L'emploi d'un tel clapet présente de nombreuses contraintes. Ainsi, le clapet anti-retour présente un coût tant en matière qu'en temps de fabrication ; il nécessite d'usiner spécifiquement la canalisation de la culasse pour le mettre en place et réalisation, ce qui présente un coût associé aux opérations d'usinage et de mise en place du clapet, ainsi que l'occupation d'un volume qui entraîne un dimensionnement correspondant de la culasse. De plus, lors des opérations de service après-vente d'un véhicule automobile comprenant un moteur à combustion, il est nécessaire de déposer le clapet anti-retour pour nettoyer les canalisations de la culasse, notamment les canalisations de l'huile à haute pression. Et enfin, les différents organes du clapet anti-retour étant réalisés dans différents matériaux (bille et ressort en acier, corps en matière plastique, aluminium ou laiton, et joint en élastomère), en fin de vie du clapet il est nécessaire de démonter du clapet et d'orienter chaque organe vers un circuit de recyclage spécifique. [5] L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. [6] Selon un premier aspect, l'invention porte ainsi sur un joint de culasse multifeuille formé d'au moins deux feuilles superposées, caractérisé en ce que deux feuilles du joint de culasse forment un système de clapet anti- retour autonome permettant le passage d'un fluide dans un sens de l'amont vers l'aval, avec une première feuille centrale comportant une zone de clapet et une seconde feuille amont comportant une zone de siège. [7] Ainsi, en intégrant le système de clapet anti-retour dans le joint de culasse et en le réalisant en n'utilisant que les feuilles constituant le joint, les différents inconvénients précités sont supprimés : il n'y a pas de coût de matière vu que la seule matière utilisée est celle des feuilles constituant le joint de culasse ; il n'y a pas de temps de fabrication supplémentaire, les découpes et les mises en forme de chaque feuille propres pour la réalisation des éléments du système de clapet se faisant simultanément avec les autres découpes et mises en forme usuelles ; la culasse et le bloc-cylindres ne sont pas affectés par le système de clapet anti-retour ; il n'y a pas d'opération spécifique de fabrication du système de clapet (vu qu'il est réalisé par l'opération classique de fabrication du joint de culasse par l'assemblage des feuilles), ni d'opération spécifique de mise en place (vu que la mise en place du joint de culasse assure la mise en place du système de clapet anti-retour) ; lors des opérations de service après-vente, la simple dépose du joint de culasse permet d'avoir accès aux canalisations de la culasse ; et le recyclage classique du joint de culasse entraîne celui du système de clapet anti-retour. [8] Selon un premier mode de réalisation particulier, la feuille centrale comprend une zone active qui comporte la zone de clapet et qui est élastiquement déformable entre, d'une part, un état de fermeture dans laquelle la zone active recouvre de façon étanche une ouverture amont bordée par la zone de siège et, d'autre part, un état d'ouverture dans laquelle elle dégage cette ouverture amont. [009] Selon un seconde mode de réalisation particulier, le système de clapet anti-retour comprend une troisième feuille aval qui est séparée de la feuille amont par la feuille centrale, et qui comprend une zone d'arrêt contre laquelle la zone active en état d'ouverture est en butée. [0010] Selon un troisième mode de réalisation particulier, la zone active comprend une zone d'étanchéité ceinturant la zone de clapet et adaptée, quand la zone active est état de fermeture, à reposer de façon étanche sur la zone de siège, et un (ou plusieurs) orifice de passage séparé de la zone de clapet par la zone d'étanchéité. [0011] Selon un quatrième mode de réalisation particulier, la feuille aval comprend une ouverture aval dégageant un accès à la zone de clapet et à l'orifice de passage. [0012] Selon un cinquième mode de réalisation particulier, la zone active comprend une zone élastique qui est située du même coté de la zone d'étanchéité que l'orifice de passage et qui permet le déplacement élastique de la zone de clapet et de la zone d'étanchéité. [0013] Selon un sixième mode de réalisation particulier, la zone élastique est formée par un bossage orienté vers l'aval. [0014] Selon un septième mode de réalisation, la zone active est revêtue d'un élastomère. [0015] Selon un second aspect, la présente invention concerne un moteur comprenant un bloc-cylindre comprenant une première canalisation, une culasse comprenant une seconde canalisation dans le prolongement de la première canalisation, et un joint de culasse, caractérisé en ce que le joint de culasse est conforme au premier aspect de la présente invention, le système de clapet anti-retour reliant la première canalisation à la seconde canalisation. [0016] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une zone d'un moteur située au niveau de la jonction d'un bloc-cylindres à une culasse, au niveau d'une canalisation permettant la circulation d'huile de lubrification du bloc- cylindre vers la culasse, le joint de culasse étant conforme à un mode de réalisation de la présente invention et le système de clapet anti-retour en configuration ouverte permettant la montée de l'huile du bloc cylindre vers le culasse ; - la figure 2 est une vue en perspective de la zone de la figure 1, le système de clapet anti-retour étant en configuration ouverte ; - la figure 3 est une vue schématique en coupe de la zone de la figure 1, le système de clapet anti-retour étant en configuration fermée empêchant la descente de l'huile de la culasse vers le bloc cylindre ; et - la figure 4 est une vue en perspective de la zone de la figure 1, le système de clapet anti-retour étant en configuration fermée. - [0017] Un moteur à combustion 1 comprend un bloc-cylindres 2 qui comporte une première canalisation 3 pour un fluide (par exemple, de l'huile de lubrification), une culasse 4 qui comporte une seconde canalisation 5 prolongeant la première canalisation 3, et un joint de culasse 6 multifeuille qui assure la liaison mécanique entre le bloc-cylindres 2 et la culasse 4 et qui comprend un système de clapet anti-retour 7 connectant la première canalisation 3 à la seconde canalisation 5. Ici, le système de clapet anti-retour 7 est affecté à la canalisation de montée d'huile à la culasse 4. [0018] Le joint de culasse 6 est formé d'au moins deux feuilles superposées. Dans le présent exemple, le joint de culasse est formé de trois feuilles superposées : une feuille amont 8 (ici, adjacente au bloc-cylindres 2), une feuille aval 9 (ici, adjacente à la culasse 4), et une feuille centrale 10 disposée entre la feuille amont 8 et la feuille aval 9. [0019] Le système de clapet anti-retour 7 réalisé par les feuilles 8, 9, 10 du joint de culasse est autonome (il comprend une zone de clapet 11 et une zone de siège 12) et permet le passage du fluide dans un sens de l'amont vers l'aval et interdit le passage dans le sens inverse. [0020] La feuille amont 8 comprend la zone de siège 12 qui borde une ouverture amont 13 permettant le passage du fluide au travers de la feuille amont 8 et dégageant un accès à la zone de clapet 11 de la feuille centrale 10. [0021] La feuille centrale 10 comprend une zone active 14 qui comporte la zone de clapet 11. La zone active 14 est élastiquement déformable entre un état de fermeture dans laquelle elle recouvre de façon étanche l'ouverture amont 13 (cf. figures 3 et 4), et un état d'ouverture dans laquelle elle dégage cette ouverture amont 13 (cf. figures 1 et 2) et permet le passage du fluide. La zone active 14 est revêtue, sur sa face amont et sur sa face aval, d'un élastomère comme le sont les surfaces des feuilles amont 8 et aval 9, donc y compris la zone de siège 12. L'élastomère est déposé par sérigraphie et présente une épaisseur d'au moins 50 ilm. La présence d'élastomère tant sur la zone de siège 12 que sur la zone de clapet 11 permet d'améliorer l'étanchéité réalisée par le système de clapet anti-retour 7. [0022] La zone active 14 comprend également une zone d'étanchéité 15 qui ceinture la zone de clapet 11 et qui, quand la zone active 14 est dans son état de fermeture, repose de façon étanche sur la zone de siège 12. A l'état de fermeture de la zone active 14 correspond une position de fermeture de la zone de clapet 11 dans laquelle cette dernière obstrue l'ouverture amont 13 et une position de fermeture de la zone d'étanchéité 15 dans laquelle cette dernière repose de façon étanche sur la zone de siège 12. A l'état d'ouverture de la zone active 14 correspond une position d'ouverture de la zone de clapet 11 dans laquelle cette dernière est à distance de l'ouverture amont 13 et une position d'ouverture de la zone d'étanchéité 15 dans laquelle cette dernière est à distance de la zone de siège 12 et définit alors, avec cette dernière, une section de passage 16 pour le fluide. [0023] La zone active 14 comprend également un orifice de passage 17 qui est séparé de la zone de clapet 11 par la zone d'étanchéité 15 et qui permet au fluide de traverser la feuille centrale 10. [0024] La zone active 14 comprend enfin une zone élastique 18 qui est située du même coté de la zone d'étanchéité 15 que l'orifice de passage 17 et qui permet la déformation élastique de la zone active et le déplacement élastique de la zone de clapet 11 et de la zone d'étanchéité 15. Dans le présent exemple, la zone élastique 18 est formée par un bossage orienté vers l'aval. La zone élastique 18 est de préférence conformée pour conférer à la zone active 14 une grande souplesse et ainsi une étanchéité de grande qualité. La zone élastique 18 comprend, dans un sens depuis les parois des canalisations 3, 5 vers l'axe de ces dernières, une section orientée vers l'aval, une section horizontale, et une section orientée vers l'amont de façon dans laquelle, dans le présent exemple, est réalisé l'orifice de passage 17. La section orientée vers l'amont est prolongée par la zone de clapet 11 qui est orientée essentiellement parallèlement au plan de la feuille centrale 10. La zone d'étanchéité 15 est ici formée par l'extrémité de la section orientée vers l'amont adjacente à la zone de clapet 11. [0025] La feuille aval 9 comprend une zone d'arrêt 19 qui borde une ouverture aval 20. La zone d'arrêt 19 sert de butée à la zone active 14 quand elle est en état d'ouverture afin de limiter sa déformation élastique. L'ouverture aval 20 permet le passage du fluide au travers de la feuille aval 9 et dégage un accès à la zone de clapet 11 et à l'orifice de passage 17. [0026] Ainsi, quand le fluide est en circulation (entraînée par une pompe), il provient du bloc-cylindres 2, circule dans la première canalisation 3, franchit l'ouverture amont 13, déplace la zone de clapet 11 dans sa position d'ouverture, franchit successivement la section de passage 16 dégagée par la zone active 14 en état d'ouverture, l'orifice de passage 17 et l'ouverture aval 20 et circule dans la seconde canalisation 5 de la culasse 4. A noter qu'il est aussi possible d'voir plusieurs orifices de passage comme visible sur la vue en perspective. [0027] Au contraire, quand le fluide n'est plus entraîné par la pompe, depuis la culasse 4, il circule dans la seconde canalisation 5, franchit l'ouverture aval 20, déplace la zone de clapet 11 dans sa position de fermeture, franchit l'orifice de passage 17 et est bloqué par la fermeture de la section de passage 16. De ce fait, le fluide reste dans la culasse 4. [0028] Le procédé de fabrication d'un joint de culasse 6 multifeuille conforme à la présente invention en comporte que peu de modifications par rapport à un joint de culasse multifeuille classique. [0029] Ainsi, chaque feuille 8, 9, 10 est mise en forme séparément puis le joint de culasse 4 est réalisé par l'assemblage des feuilles 8, 9, 10 (par exemple, par rivetage, soudage ou clinchage des feuilles 8, 9 10 mises en forme). [0030] Pour chaque feuille 8, 9, 10, le procédé de mise en forme est très proche de celui d'un procédé de mise en forme classique. Le procédé de mise en forme des feuilles 8, 9, 10 formant un joint de culasse 6 conforme à la présente invention est le suivant : dans un premier temps, une tôle est découpée pour former une feuille plane ; dans un second temps, de l'élastomère est déposé (typiquement par sérigraphie) sur les deux faces des feuilles amont 8 et aval 9 et sur les deux faces de la zone active 14 de la feuille centrale 10 ; dans un troisième temps, les différents orifices et ouvertures, dont ceux liés au système de clapet anti-retour 7, sont découpés ; et dans un quatrième temps les différents reliefs, dont ceux liés au système de clapet antiretour 7, sont réalisés par emboutissage. Ainsi, les différences par rapport à une mise en forme de feuilles classique sont le fait de déposer un élastomère sur les deux faces de la zone active de la feuille centrale, et le fait d'avoir des orifices et des reliefs spécifiques au clapet anti-retour en plus des orifices et reliefs usuels. [0031] Chacune des opérations unitaires d'un procédé de mise en forme d'une feuille (sérigraphie de l'élastomère, découpe des ouvertures et emboutissage des reliefs) et l'opération d'assemblage sont réalisées de façon classique, ce qui permet d'assurer la concentricité du la zone de clapet 11 avec la zone de siège 12 : chaque feuille est positionnée dans différentes machines-outils par rapport à des trous de référence (usuellement deux trous qui sont des trous de passage de vis de culasse 4). Dans le but d'optimiser la concentricité précitée et celle entre la zone d'arrêt 19 et la partie de la zone active 14 qui y est reçue en butée, la zone de clapet anti-retour 7 est de préférence proche d'un trou de référence. REVENDICATIONS1. Joint de culasse (6) multifeuille formé d'au moins deux feuilles (8, 10) superposées, caractérisé en ce que deux feuilles (8, 10) du joint de culasse (6) forment un système de clapet anti-retour (7) autonome permettant le passage d'un fluide dans un sens de l'amont vers l'aval, avec une première feuille centrale (10) comportant une zone de clapet (11) et une seconde feuille amont (8) comportant une zone de siège (12). 2. Joint de culasse (6) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille centrale (10) comprend une zone active (14) qui comporte la zone de clapet (11) et qui est élastiquement déformable entre, d'une part, un état de fermeture dans laquelle la zone active (14) recouvre de façon étanche une ouverture amont (13) bordée par la zone de siège (12) et, d'autre part, un état d'ouverture dans laquelle elle dégage cette ouverture amont (13). 3. Joint de culasse (6) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système de clapet anti-retour (7) comprend une troisième feuille aval (9) qui est séparée de la feuille amont (8) par la feuille centrale (10), et qui comprend une zone d'arrêt (19) contre laquelle la zone active (14) en état d'ouverture est en butée. 4. Joint de culasse (6) selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la zone active (14) comprend une zone d'étanchéité (15) ceinturant la zone de clapet (11) et adaptée, quand la zone active (14) est état de fermeture, à reposer de façon étanche sur la zone de siège (12), et un orifice de passage (17) séparé de la zone de clapet (11) par la zone d'étanchéité (15). 5. Joint de culasse selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs orifices de passage (17). 6. Joint de culasse (6) selon la revendication 4 ou la revendication 5 dépendante de la revendication 3, caractérisé en ce la feuille aval (9) comprend une ouverture aval (20) dégageant un accès à la zone de clapet (11) et à ou aux orifices de passage (17). 7. Joint de culasse (6) selon l'une des revendications 4 à 5, caractérisée en ce que la zone active (14) comprend une zone élastique (18) qui est située du même coté de la zone d'étanchéité (15) que le ou les orifices de passage (17) et qui permet le déplacement élastique de la zone de clapet (11) et de la zone d'étanchéité (15). 8. Joint de culasse (6) selon la revendication 7, caractérisée en ce que la zone élastique (18) est formée par un bossage orienté vers l'aval. 9. Joint de culasse (6) selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la zone active (18) est revêtue d'un élastomère. 10.Moteur (1) comprenant un bloc-cylindre (2) comprenant une première canalisation (3), une culasse (4) comprenant une seconde canalisation (5) dans le prolongement de la première canalisation (3), et un joint de culasse (6), caractérisé en ce que le joint de culasse (6) est conforme à l'une des revendications 1 à 9, le système de clapet anti-retour (7) reliant la première canalisation (3) à la seconde canalisation (5).15