Brevet FR3038660A1 — publié le 20170113

JOINT D'ETANCHEITE D'INJECTEUR ENTRE PORTE-ARBRE A CAMES ET CULASSE DE MOTEUR THERMIQUE [0001] L'invention porte sur un joint d'étanchéité d'un injecteur entre un porte-arbre à cames et une culasse d'un moteur thermique de véhicule automobile. [0002] Il est connu de munir un moteur thermique d'au moins un puits d'injecteur, sensiblement cylindrique, traversant un porte-arbre à cames et une culasse. Ce puits d'injecteur reçoit en son intérieur un injecteur sensiblement cylindrique et coaxial au puits d'injecteur en présentant un diamètre adapté au puits d'injecteur. Un joint entoure au moins une portion de l'injecteur dans le puits et assure, d'une part, l'étanchéité entre une face inférieure du porte-arbre à cames et une face supérieure de la culasse et, d'autre part, entre l'injecteur et le puits d'injecteur le logeant. [0003] L'injecteur peut être destiné à une injection du type « à injection directe », la culasse du moteur thermique étant traversée de part en part par le puits d'injecteur débouchant dans une chambre de combustion du moteur thermique. [0004] Le document FR-A-2 862 348 montre un agencement pour l'étanchéité entre une culasse et un couvre-culasse d'un moteur de véhicule automobile dont un alésage et un puits associés coaxiaux sont traversés par un injecteur sensiblement cylindrique de diamètre déterminé dudit moteur, du type à joint comportant au moins une portion torique montée coaxialement autour de l'alésage et du puits à la jonction d'une face supérieure de la culasse et d'une face inférieure du couvre-culasse. [0005] Dans ce document, le joint comporte une lèvre plane qui s'étend vers l'intérieur à partir de sa portion torique, qui fait saillie dans le puits, et qui est destiné à lécher l'injecteur pour assurer l'étanchéité du puits aux corps étrangers. La lèvre plane n'entoure cependant le corps cylindrique de l'injecteur que sur une portion limitée insuffisante et, de plus, la lèvre plane n'est pas pressée fortement contre le corps cylindrique, ce qui ne permet pas d'obtenir une étanchéité satisfaisante au niveau de l'injecteur. [0006] Dans ce document, si le joint est écrasé entre la culasse et la couvre culasse, ce qui permet d'obtenir une étanchéité satisfaisante entre ces deux éléments, l'action d'écrasement du joint n'a aucun effet de renforcement de l'étanchéité au niveau de l'injecteur. 3038660 2 [0007] Le document DE-A-102013017146 décrit un injecteur de carburant dans une tête de cylindre d'un moteur thermique. L'injecteur se trouve au moins partiellement positionné dans une ouverture de réception de la tête de cylindre comportant un élément d'étanchéité assurant l'étanchéité à une ouverture de réception, la tête de cylindre étant reliée à au 5 moins un arbre à cames du moteur logé dans un porte-arbre à cames. [0008] L'élément d'étanchéité comporte une première partie d'étanchéité avec laquelle l'élément vient en butée contre la surface circonférentielle latérale externe circonférentielle de l'injecteur. De plus, l'élément d'étanchéité comprend une deuxième zone d'étanchéité qui prend appui, d'une part, contre la surface d'étanchéité d'un corps de palier et, d'autre 10 part, contre une surface d'étanchéité de la culasse. Les deux zones d'étanchéité sont reliées entre elles par une âme, les deux zones et l'âme étant d'un seul tenant. Une pièce solidaire avec le porte-arbre à cames vient serrer le joint. [0009] Avec un tel joint, une étanchéité maximale entre la culasse et le porte-arbre à cames n'est pas garantie. De plus, pour ce joint, les deux étanchéités sont découplées : le 15 serrage n'écrase que la zone du joint relative à la première étanchéité, la seconde zone n'étant pas impactée. [0010] Le document US-A-2006/0102742 décrit un joint d'étanchéité présentant une portion cylindre entourant un injecteur et une portion d'étanchéité entre la culasse et l'injecteur en étant pressée par une bride. La portion cylindrique s'insérant entre l'injecteur 20 et son puits sert uniquement au centrage et n'assure pas un rôle d'étanchéité. Il n'y a donc pas d'étanchéité entre la culasse et un autre élément du moteur qui pourrait être un porte-arbre à cames. Le joint divulgué dans ce document ne garantit qu'une étanchéité du puits des fuites liées à la chambre de combustion de la culasse. [0011] Par conséquent, le problème à la base de l'invention est de garantir l'étanchéité, 25 d'une part, entre une culasse et un porte-arbre à cames d'un moteur thermique et, d'autre part, entre l'injecteur et son puits d'injection. [0012] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un joint d'étanchéité d'injecteur de véhicule automobile, l'injecteur étant logé dans un puits d'injecteur traversant un porte-arbre à cames et une culasse d'un moteur thermique, le joint 30 présentant une portion destinée à entourer l'injecteur et un bord relevé destiné à être introduit dans une interface entre le porte-arbre et la culasse avec une face du bord étant destinée à être tournée vers le porte-arbre tandis qu'une face opposée du bord est destinée à être tournée vers la culasse, caractérisé en ce qu'au moins une desdites faces 3038660 3 du bord présente une couche de matériau assurant par écrasement et déformation, d'une part, une étanchéité radiale destinée à une interface entre l'injecteur et le puits et, d'autre part, une étanchéité axiale entre l'interface du porte-arbre à cames et de la culasse. [0013] L'effet technique est d'obtenir une double étanchéité du joint, d'une part, entre le 5 porte-arbre et la culasse et, d'autre part, entre l'injecteur et son puits d'injecteur. Ceci est obtenu du fait que le joint peut s'écraser entre le porte-arbre et la culasse avec une portion du joint refluant dans l'interface entre l'injecteur et le puits d'injecteur, la couche de matériau étant suffisamment flexible pour se déformer lors de l'écrasement. Il s'ensuit que la mise en place d'une étanchéité, c'est-à-dire celle entre le porte-arbre et la culasse par 10 serrage du porte-arbre contre la culasse, conditionne la mise en place de l'étanchéité entre l'injecteur et son puits. [0014] Avantageusement, le bord relevé s'étend perpendiculairement à la portion et présente une couche de matériau sur ses deux faces. [0015] Avantageusement, la couche est en matériau élastomère. 15 [0016] Avantageusement, le bord relevé est plan. [0017] Avantageusement, le bord relevé est sous forme d'un anneau. [0018] Avantageusement, le joint porte le bord relevé à son extrémité supérieure destinée à être en vis-à-vis du porte-arbre. [0019] L'invention concerne aussi un ensemble d'une culasse et d'un porte-arbre à 20 cames d'un moteur thermique, l'ensemble comprenant un injecteur logé dans un puits traversant l'ensemble, caractérisé en ce qu'il comprend un tel joint. [0020] Avantageusement, dans l'ensemble, le puits et l'injecteur sont de configuration sensiblement cylindrique de même que la portion du joint entourant l'injecteur. [0021] Avantageusement, l'ensemble comprend des moyens de solidarisation amovible 25 de la culasse et du porte-arbre. [0022] L'invention concerne aussi un procédé de montage d'un joint d'injecteur dans un tel ensemble, caractérisé par les étapes suivantes : - positionnement du joint autour de l'injecteur et introduction du joint et de l'injecteur dans le puits d'injecteur traversant la culasse ou positionnement du joint sur le puits 30 d'injecteur traversant la culasse et introduction de l'injecteur dans le puits à travers le joint, 3038660 4 - le bord relevé du joint reposant sur la face de la culasse destinée à être en vis-à-vis avec le porte-arbre à cames, - positionnement du porte-arbre sur la culasse et montage des moyens de solidarisation amovible effectuant la solidarisation du porte-arbre avec la culasse, 5 - cette solidarisation entraînant une pression du porte-arbre contre la culasse avec écrasement du bord relevé dans l'interface entre le porte-arbre et la culasse, la couche de matériau revêtant au moins une face du bord relevé se déformant avec une portion de ladite couche refluant dans l'interface entre l'injecteur et son puits d'injection. [0023] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront 10 à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'une vue en perspective d'une coupe d'un ensemble comprenant une culasse et un porte-arbre à cames, cet ensemble étant traversé par un puits d'injection logeant un injecteur avec un joint d'étanchéité 15 entourant l'injecteur dans son puits et présentant une portion intercalée entre la culasse et le porte-arbre à cames, cet ensemble étant conforme à la présente invention, - la figure 2 est une représentation schématique d'une vue en perspective d'une coupe d'un joint d'étanchéité conforme à la présente invention, ce joint étant montré agrandi par rapport au joint montré à la figure 1, 20 - la figure 3 est une représentation schématique d'une vue en perspective d'une portion de culasse portant un joint d'étanchéité logé partiellement dans un puits d'un injecteur, la portion de culasse et le joint d'étanchéité faisant partie d'un ensemble culasse et porte-arbre à cames selon la présente invention. [0024] Il est à garder à l'esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont 25 pas limitatives de l'invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité. [0025] En se référant aux figures 1 à 3, la présente invention concerne un joint 1 30 d'étanchéité d'injecteur 2 de véhicule automobile fréquemment appelé joint chapeau. De manière classique, l'injecteur 2 est logé dans un puits 3 d'injecteur traversant un porte-arbre à cames 4 et une culasse 5 d'un moteur thermique. Un tel joint 1 d'étanchéité permet de garantir l'étanchéité du puits 3 d'injecteur des fuites d'huile générées entre la culasse 5 et le porte-arbre à cames 4. 3038660 5 [0026] Le joint 1 présente une portion 6 destinée à entourer l'injecteur 2 sur une portion de celui-ci. Le joint 1 porte un bord relevé 7 destiné à être introduit dans une interface 10 entre le porte-arbre 4 et la culasse 5 avec une face du bord 7 étant destinée à être tournée vers le porte-arbre 4 tandis qu'une face opposée du bord 7 est destinée à être tournée 5 vers la culasse 5. La portion 6 du joint 1 destinée à entourer l'injecteur 2 peut aussi être dénommée collerette et le bord relevé 7 du joint 1 peut aussi être dénommé casquette. [0027] Selon la présente invention, au moins une desdites faces du bord 7 présente une couche de matériau 8 assurant par écrasement et déformation, d'une part, une étanchéité radiale destinée à une interface 11 entre l'injecteur 2 et le puits 3 et, d'autre part, une 10 étanchéité axiale entre l'interface 10 du porte arbre à cames 4 et de la culasse 5. [0028] A la figure 1 les interfaces 11 et 10 entre respectivement, d'une part, l'injecteur 2 et le puits 3 et, d'autre part, le porte arbre à cames 4 et la culasse 5 ne sont pas référencées au niveau du joint 1 pour être plus clairement visibles. Ce sont bien entendu les portions de ces interfaces 11 et 10 au niveau du joint 1 qui sont rendues étanches par 15 le joint 1. [0029] Ainsi, l'étanchéité entre le corps de l'injecteur 2 et le puits 3 est assurée, d'une part, par la portion 6 qui entoure l'injecteur 2 sur une longueur prédéterminée suffisante pour garantir une étanchéité satisfaisante. D'autre part, cette étanchéité est complétée par la déformation de la couche de matériau 8 se trouvant sur au moins une face du bord 7 20 relevé dont une portion, lors de l'écrasement par solidarisation de la culasse avec le porte- arbre à cames, reflue vers un bord interne de la portion 6 dans l'interface 11 entre l'injecteur 2 et le puits 3. [0030] Ainsi, après écrasement du joint 1 et de son bord relevé 7, ce bord assure l'étanchéité entre la culasse 5 et le porte arbres à cames 4 mais aussi par déformation 25 complète une étanchéité en complément de la portion 6 du joint 1 entourant l'injecteur 2, cette étanchéité se faisant entre la paroi externe de l'injecteur 2 et son puits 3. [0031] Accessoirement, en plus de son rôle d'étanchéité, la portion 6 du joint 1 entourant l'injecteur sert aussi pour le guidage du centrage de l'injecteur 2 dans son puits 3. Une longueur suffisante de contact entre la portion 6 et la paroi externe de l'injecteur 2 sert 30 aussi à assurer un maintien stable du joint 1 sur l'injecteur 2. [0032] II est possible de démonter l'injecteur 2 en le retirant de son puits 3 tout en laissant le joint 1 en place entre culasse 5 et porte-arbre à cames 4 et sans démontage du 3038660 6 porte-arbre à cames 4 de la culasse, le démontage de l'injecteur 2 ne nécessitant pas le démontage du porte-arbre à cames 4. [0033] La présente invention concerne aussi un ensemble formé d'une culasse 5 et d'un porte-arbre à cames 4, cet ensemble faisant partie d'un moteur thermique, l'ensemble 5 comprenant un injecteur 2 logé dans un puits 3 le traversant avec un joint 1 tel que précédemment décrit autour de l'injecteur 2, le joint étant au moins partiellement logé dans l'interface 11 entre l'injecteur 2 et son puits 3, ce joint 1 présentant son bord relevé dans une interface 10 entre la culasse 5 et le porte arbre à cames 4. [0034] De manière usuelle, le puits 3 et l'injecteur 2 sont de configuration sensiblement 10 cylindrique. Dans ce cas, la portion 6 du joint 1 entourant l'injecteur 2 est aussi cylindrique. [0035] Comme il peut être vu à la figure 1 comme illustré par un passage 9 d'un moyen de solidarisation amovible traversant le porte-arbre à cames 4 et la culasse 5, l'ensemble comprend des moyens de solidarisation 9 amovible de la culasse 5 et du porte-arbre 4, avantageusement par serrage du porte-arbre 4 contre la culasse 5. 15 [0036] Ces moyens peuvent être sous la forme de boulons ou de tiges filetées. Si à la figure 1 il n'est montré qu'un passage et donc qu'un moyen de solidarisation amovible, il peut être utilisé préférentiellement plusieurs moyens de solidarisation amovible pour répartir la pression de serrage sur toute la surface des faces de la culasse 5 et du porte-arbres à cames en vis-à-vis. 20 [0037] La présente invention concerne aussi un procédé de montage d'un joint 1 d'injecteur 2 dans un ensemble comprenant un porte-arbre à cames 4 et culasse 5 qui sont traversés par un puits 3 logeant en son intérieur un injecteur 2. [0038] Le procédé comprend l'étape de positionnement du joint 1 autour de l'injecteur 2 et l'introduction du joint 1 et de l'injecteur 2 dans le puits 3 d'injecteur traversant la culasse 25 5. En alternative à cette étape, il peut être prévu un positionnement du joint 1 sur une portion du puits 3 d'injecteur traversant la culasse 5 et une introduction de l'injecteur 2 dans la portion du puits 3 à travers le joint 1. [0039] Pour ces deux alternatives, le bord relevé 7 du joint 1 repose sur la face de la culasse 5 destinée à être en vis-à-vis avec le porte-arbre à cames 4. Il est ensuite procédé 30 au positionnement du porte-arbre 4 sur la culasse 5 et au montage des moyens de solidarisation 9 amovible effectuant la solidarisation du porte-arbre 4 avec la culasse 5. 3038660 7 [0040] Cette solidarisation entraîne une pression du porte-arbre 4 contre la culasse 5 avec écrasement du bord relevé 7 dans l'interface 10 entre le porte-arbre 4 et la culasse 5. La couche de matériau 8 revêtant au moins une face du bord relevé 7 se déforme alors avec une partie de ladite couche 8 refluant dans l'interface 11 entre l'injecteur 2 et son 5 puits 3 d'injection et assurant l'étanchéité de cette interface 11. [0041] Le bord relevé 7 peut présenter une couche de matériau 8 sur une ou sur ses deux faces, dans ce dernier cas avec une couche de matériau 8 en vis-à-vis de la culasse 5 et une couche de matériau 8 en vis-à-vis du porte-arbre à cames 4. Cette ou ces couches de matériau 8 peuvent être en matériau élastomère. Un tel matériau élastomère 10 est propice à sa déformation lors de l'assemblage sous pression du porte-arbre à cames 4 contre la culasse 5. [0042] Le bord relevé 7 peut s'étendre perpendiculairement à la portion 6 du joint 1 tout autour de cette portion 6. Le bord relevé 7 peut être de préférence plan, étant donné que l'interface 10 entre porte-arbre à cames 4 et culasse 5 est sensiblement plane. 15 [0043] Ce bord relevé 7 peut être sous forme d'un anneau se trouvant à l'extrémité supérieure du joint 1 et donc de la portion 6, cette extrémité étant destinée à être en vis-à-vis du porte-arbre 4, quand la portion 6 se trouve dans le puits 3 traversant la culasse 5 et que le bord relevé 7 du joint 1 repose sur la culasse 5. La couche ou chaque couche 8 d'élastomère forme une zone d'appui pour la culasse 5 et/ou le porte-arbre à cames 4. 20 [0044] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. REVENDICATIONS1. Joint (1) d'étanchéité d'injecteur (2) de véhicule automobile, l'injecteur (2) étant logé dans un puits (3) d'injecteur traversant un porte-arbre (4) à cames et une culasse (5) d'un moteur thermique, le joint (1) présentant une portion (6) destinée à entourer l'injecteur (2) et un bord relevé (7) destiné à être introduit dans une interface (10) entre le porte-arbre (4) et la culasse (5) avec une face du bord (7) étant destinée à être tournée vers le porte-arbre (4) tandis qu'une face opposée du bord (7) est destinée à être tournée vers la culasse (5), caractérisé en ce qu'au moins une desdites faces du bord (7) présente une couche de matériau (8) assurant par écrasement et déformation, d'une part, une étanchéité radiale destinée à une interface (11) entre l'injecteur (2) et le puits (3) et, d'autre part, une étanchéité axiale entre l'interface (10) du porte arbre à cames et de la culasse (5). 2. Joint (1) selon la revendication 1, dans lequel le bord relevé (7) s'étend perpendiculairement à la portion (6) et présente une couche de matériau (8) sur les deux faces. 3. Joint (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la couche (8) est en matériau élastomère. 4. Joint (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le bord relevé (7) est plan. 5. Joint (1) selon la revendication 4, dans lequel le bord relevé (7) est sous forme d'un anneau. 6. Joint (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le joint (1) porte le bord relevé (7) à son extrémité supérieure destinée à être en vis-à-vis du porte-arbre (4). 7. Ensemble d'une culasse (5) et d'un porte-arbre (4) à cames d'un moteur thermique, l'ensemble comprenant un injecteur (2) logé dans un puits (3) traversant l'ensemble, caractérisé en ce qu'il comprend un joint (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 3038660 9 8. Ensemble selon la revendication 7, dans lequel le puits (3) et l'injecteur (2) sont de configuration sensiblement cylindrique de même que la portion (6) du joint (1) entourant l'injecteur (2). 9. Ensemble selon la revendication 7 ou 8, lequel comprend des moyens de 5 solidarisation (9) amovible de la culasse (5) et du porte-arbre (4). 10. Procédé de montage d'un joint (1) d'injecteur (2) dans un ensemble selon la revendication 9, caractérisé par les étapes suivantes : - positionnement du joint (1) autour de l'injecteur (2) et introduction du joint (1) et de l'injecteur (2) dans le puits (3) d'injecteur traversant la culasse (5) ou 10 positionnement du joint (1) sur le puits (3) d'injecteur traversant la culasse (5) et introduction de l'injecteur (2) dans le puits (3) à travers le joint (1), - le bord relevé (7) du joint (1) reposant sur la face de la culasse (5) destinée à être en vis-à-vis avec le porte-arbre à cames (4), - positionnement du porte-arbre (4) sur la culasse (5) et montage des moyens 15 de solidarisation (9) amovible effectuant la solidarisation du porte-arbre (4) avec la culasse (5), - cette solidarisation entraînant une pression du porte-arbre (4) contre la culasse (5) avec écrasement du bord relevé (7) dans l'interface (10) entre le porte-arbre (4) et la culasse (5), la couche de matériau (8) revêtant au moins une face du 20 bord relevé (7) se déformant avec une portion de ladite couche refluant dans l'interface (11) entre l'injecteur (2) et son puits (3) d'injection. 25