Brevet FR3094061A1 — publié le 20200925

Description Titre de l'invention : Joint d'étanchéité entre deux pièces au- tomobiles [0001] La présente invention concerne le domaine des joints d'étanchéité entre des pièces de véhicule, en particulier soumis à des vibrations, notamment les joints de culasse. [0002] 11 est connu d'utiliser des joints nervurés entre des pièces de véhicule, en particulier soumis à des vibrations, comme par exemple dans le cas des joints de culasse qui assurent l'étanchéité entre la culasse et le carter-cylindres. Pour assurer une étanchéité avec un joint nervuré, notamment métallique, la nervure du joint nervurée est comprimée. [0003] Il convient de concevoir le joint de manière à ne pas écraser complètement cette nervure car cela augmente le risque de fissuration de la nervure. Par ailleurs, cela augmente le risque de perte de reprise élastique, la reprise élastique étant la capacité du joint à continuer à assurer sa fonction malgré des ouvertures plus ou moins grandes au plan de joint. C'est notamment gênant dans le cas d'un joint de culasse, où les sollicitations thermomécaniques génèrent des ouvertures plus ou moins grande du plan de joint, en particulier lorsqu'il formé de feuilles. [0004] Pour éviter cela, il est connu d'utiliser une butée positive ou pièce de blocage. Cette pièce de blocage va limiter l'écrasement de la nervure sous l'effet des efforts de serrage et éventuelles sollicitations. Cet écrasement ne dépassera pas une valeur dépendant de la géométrie de la pièce de blocage. Cette pièce de blocage est couramment appelée un butoir ou « stopper » (pour bloqueur en langue anglaise). [0005] Ce butoir peut être réalisé de plusieurs manières, notamment en tôle repliée, en tôle emboutie, ou en tôle rapportée soudée ou libre. [0006] Les solutions en tôles pliées et/ou embouties ont des inconvénients de rigidité. [0007] Dans les solutions soudées, la soudure génère un coût supplémentaire lors de la fa- brication du joint. De plus, elle impose l'utilisation de matériaux, notamment de tôles, compatibles. [0008] Les solutions avec un butoir libre, au sens de non fixé par des attaches ou un soudage, entre les feuilles du joint sont plus simples à concevoir car elles présentent moins de contraintes de compatibilité de matériaux. Elles autorisent également l'emploi d'aciers plus économiques. Cependant, elles présentent un risque de déplacement par glissement du butoir entre les surfaces qui le compriment, notamment en raison des vibrations auxquelles le joint est soumis. [0009] Un but de la présente invention est donc d'améliorer les joints d'étanchéité existants en particulier en conservant une conception simple et avec une meilleure fiabilité. 2 [0010] Pour cela, un premier objet de l'invention concerne un joint d'étanchéité destiné à assurer l'étanchéité entre deux pièces automobiles, comprenant : - une première pièce de contact pourvue d'une nervure d'étanchéité, - une deuxième pièce de contact en vis-à-vis de ladite première pièce de contact et de sa nervure, de manière à cc que la nervure soit soumise à une compression contre ladite deuxième pièce de contact lorsque ces deux pièces de contact sont serrées l'une vers l'autre, - une pièce de blocage en compression agencée entre ladite première pièce de contact et ladite deuxième pièce de contact de manière à permettre ladite compression tout en la limitant, dans lequel ladite première pièce de contact et ladite pièce de blocage comprennent des butées en glissement, les butées en glissement de ladite pièce de blocage étant agencées respectivement contre celles de ladite première pièce de contact, de manière à bloquer le glissement de ladite pièce de blocage par rapport à ladite première pièce de contact. [0011] Ainsi, cette pièce de blocage ou butoir, permet de limiter la compression de la nervure tout en évitant les risques de glissement de la pièce de blocage par rapport à la surface de contact. La fiabilité de l'étanchéité est ainsi renforcée dans la durée. [0012] Par ailleurs, l'emploi de butées pour éviter le glissement de la pièce de blocage permet une conception et une fabrication simple du joint. [0013] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : ledit glissement est un glissement en rotation et/ou en translation ; la pièce de blocage est libre contre ladite première pièce de contact ; par libre on entend que bien qu'elle soit bloquée en glissement, elle est non fixée par des attaches, tels que des vis ou des rivets, par une soudure ou par de la colle ; l'invention est particulièrement utile avec une pièce de blocage libre, qui est davantage susceptible de glisser ; la première pièce de contact est une feuille en matériau rigide; un tel joint peut être facilement inséré entre deux pièces automobiles dont l'étanchéité doit être assurée ; le matériau rigide et/ou la pièce de blocage sont/est un métal ou un alliage métallique ; un tel joint est particulièrement résistant aux efforts de compression et /ou de vibrations, tels que ceux subis dans un moteur ; la première et/ou la deuxième pièces de contact sont/est une feuille en matériau rigide ; le joint est ainsi multicouches ; il présente une bonne 3 étanchéité lors du serrage du joint entre deux pièces automobiles ; les butées en glissement sont agencées par paires, et pour chaque paire de butées en glissement : i) l'une des butées en glissement est agencée sur la pièce de blocage, l'autre des butées en glissement étant agencée sur ladite première pièce dc contact, et ii) l'une des butées en glissement est une protubérance et l'autre des butées en glissement est un logement dans lequel est logée ladite protubérance ; cela permet une réalisation simple des butées en glissement de manière à cc qu'elles coopèrent ensemble au blocage en glissement de la pièce de blocage par rapport à la première pièce de contact ; selon l'alinéa précédent, dans l'une des paires de butées, la protubérance peut être de forme complémentaire et ajustée sur son pourtour aux bords du logement ; cela permet de bloquer la pièce de blocage en rotation ; selon l'un quelconque des deux alinéas précédents, dans l'une des paires dc butées, la protubérance peut présenter un jeu entre son pourtour et les bords du logement ; cela permet une limitation des degrés de liberté de mouvements en translation, tout en laissant un certain jeu ; notamment, lorsque combiné à l'alinéa précédent, cela permet un indexage isostatique permettant une limitation des mouvements en rotation et en translation, tout en limitant des contraintes supplémentaires sur la pièce de blocage ; les logements sont agencés dans la pièce de blocage, et les protubérances sont agencées sur ladite première pièce de contact ; la conception de la pièce de blocage est simplifiée ; les logements peuvent notamment être des trous, notamment traversants ; les protubérances sont des portions découpées dans la feuille et repliées de manière saillante par rapport à ladite première pièce de contact ; c'est une manière simple de réaliser les butées en glissement ; le joint est un joint de culasse ; l'invention est particulièrement utile dans le cas d'un joint de culasse, où la pièce de blocage est soumise à de fortes vibrations ; selon l'alinéa précédent, ladite pièce de blocage peut être annulaire et agencée autour d'un orifice destiné à la communication entre un cylindre de carter-cylindres et une chambre de culasse. [0014] Un autre objet de l'invention est un moteur de véhicule comprenant : - un carter-cylindres présentant au moins deux cylindres, - une culasse présentant au moins deux chambres, - un joint selon l'invention pris en étau entre le carter-cylindres et la culasse de manière à ce que chaque cylindre corresponde avec une chambre correspondante au travers d'un orifice correspondant du joint. [0015] Un autre objet de l'invention est un véhicule comprenant : - un joint selon l'invention serré entre deux pièces de ce véhicule, et/ou - un moteur selon l'invention. [0016] Dans la présente demande, les ternies « haut », « bas », « inférieur », « supérieur » se réfèrent, sauf indication contraire, à l'orientation du joint selon l'invention ou du moteur selon l'invention qu'ils sont destinés à avoir, une fois montés dans un véhicule. [0017] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des exemples non limitatifs qui suivent, pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés, parmi lesquels : [0018] [fig.1] : La figure 1 est un schéma d'un moteur selon un exemple de réalisation de l' invention ; [0019] [fig.2] : La figure 2 est une vue éclatée d'un joint d'étanchéité selon un exemple de réa- lisation de l'invention, tel que celui monté sur le moteur de la figure 1 ; [0020] [fig.3] : La figure 3 représente une section schématique d'une partie de la figure 2; [0021] [fig.4] : La figure 4 représente une portion de la figure 2; [0022] [fig.5] : La figure 5 représente une autre portion de la figure 2. [0023] La figure 1 représente un exemple de réalisation d'un moteur 1 de véhicule selon l'invention. [0024] Ce moteur 1 comprend : - un carter-cylindres 3 présentant au moins deux cylindres 5 (un seul étant visible en figure 1), - une culasse 2 présentant au moins deux chambres, non représentées, ici à l'aplomb du cylindre correspondant 5, - un joint 10 selon un exemple de réalisation de l'invention, pris en étau entre le carter-cylindres 3 et la culasse 2 de manière à ce que chaque cylindre corresponde avec une chambre correspondante au travers d'un orifice de communication 9 correspondant du joint 10. [0025] De manière connue, le cylindre 5 forme la chambre où coulisse le piston 4 cor- respondant. [0026] Le joint 10 est ici destiné à assurer l'étanchéité entre la culasse 2 et le carter- cylindres 3. Pour cela, le joint est pris en étau entre la face inférieure de la culasse 2 et la face supérieure du carter-cylindres 3. Le sen-age du joint 10 est réalisé par serrage de la culasse 2 contre le carter-cylindres 3, par exemple par des vis. [0027] La figure 2 permet de voir la structure de ce joint 10. [0028] Dans cet exemple, le joint 10 est formé de trois couches : - une première pièce de contact, ici formée par une première feuille 11 en métal, notamment une tôle en acier, - une deuxième pièce de contact, ici formée par une deuxième feuille 12 en métal, notamment une tôle en acier, - une pièce de blocage en compression, ci-après butoir 30, le butoir 30 étant agencé entre ces deux feuilles 11, 12. [0029] Chacune de ces couches présente un orifice. Ces orifices sont alignés de manière à former l'orifice de communication 9 du joint 10. [0030] La première feuille 11 présente deux surfaces principales : - une surface supérieure en contact plan avec la face inférieure de la culasse 2, et, à l'opposé, - une surface inférieure, dite première surface de contact 13. [0031] La deuxième feuille 12 présente également deux surfaces principales : - une surface inférieure en contact plan avec la face supérieure du carter-cylindres 3, et, à l'opposé, - une surface supérieure, dite deuxième surface de contact 14. [0032] Ladite première surface de contact 13 est pourvue d'une nervure d'étanchéité 15, saillante depuis cette première surface de contact 13 vers la deuxième feuille 12, plus précisément vers la deuxième surface de contact 14. [0033] Cet agencement permet une compression de la nervure 15 contre la deuxième pièce de contact 12, les deux surfaces de contact 13, 14 se rapprochant l'une de l'autre lorsque les deux feuilles 11, 12 sont sen-ées l'une vers l'autre, à savoir dans le moteur 1 illustré, lorsque la culasse 2 est serrée sur le carter-cylindres 3. [0034] Cette compression de la nervure 15 permet ici de réaliser l'étanchéité. En particulier ici, la nervure 15 entoure l'orifice de communication 9. Ainsi, l'étanchéité de la chambre de culasse et du cylindre 5 correspondant est réalisée. [0035] Cependant, en particulier ici dans le moteur 1, les fortes vibrations auxquelles est soumis le joint vont se traduire par de fortes vibrations de compression sur la nervure 15, ce qui peut notamment générer une détérioration plus rapide de la nervure 15. [0036] Le butoir 30 est agencé de manière à permettre ladite compression tout en la limitant, améliorant ainsi la durée de vie de la nervure 15. [0037] D'une manière générale, comme dans cet exemple, ce butoir 30 est agencé de manière à réaliser une épaisseur limite de compression du joint 10. Par exemple, comme ici, cette épaisseur limite de compression correspond à l'épaisseur du butoir 30. [0038] Par exemple, comme ici le butoir 30 peut être un anneau plat. Autrement dit, ses 6 faces supérieure et inférieure sont ici planes. Cela permet de déterminer facilement l'épaisseur limite de compression, qui correspond donc à l'épaisseur de l'anneau formant le butoir 30. [0039] D'une manière générale, comme dans cet exemple, chaque feuille 11, 12 peut porter une nervure d'étanchéité. Par exemple ici, la deuxième feuille 12 présente également une nervure d'étanchéité 16, saillante depuis la deuxième surface de contact 14. [0040] Les deux nervures d'étanchéité 15, 16 présentent chacune une crête, ou sommet. La hauteur d'une nervure 15, 16 correspond à la distance entre sa jonction avec la surface de contact correspondante 13, 14 et sa crête. Ces crêtes peuvent être, comme ici, en vis-à-vis l'une de l'autre, de sorte que lors de la compression, les nervures 15, 16 se compriment l'une contre l'autre. [0041] Dans ce cas, l'épaisseur e, du butoir 30 est inférieure à la somme en des hauteurs des nervures 15, 16. Le butoir 30 permet donc une compression des nervures 15, 16 l'une contre l'autre jusqu'à une épaisseur limite, qui correspond à l'épaisseur el du butoir 30. [0042] Selon une variante non représentée, le joint peut comprendre une seule nervure d'étanchéité, qui lors de la compression, se comprime directement contre la deuxième surface de contact. Dans un tel cas, l'épaisseur du butoir est inférieure à la hauteur de cette nervure. [0043] Le butoir 30 est libre contre ladite première surface de contact 13, et en particulier ici, libre entre les deux feuilles 11, 12. Autrement dit, le joint 10 est dépourvu de soudure ou de collage, ou encore d'attaches, entre le butoir 30 et les surfaces de contact 13, 14. [0044] Ce butoir 30 est donc simplement inséré entre les deux feuilles 11, 12, qui sont fixées l'une à l'autre. Le butoir 30 étant seulement maintenu par son positionnement entre les deux feuilles ii, 12, qui elles sont ici fixées l'une à l'autre (non représenté). [0045] Selon l'invention, afin d'éviter que le butoir 30 ne glisse contre la première et/ou la deuxième surface de contact 13, 14, le joint 10 comprend des butées en glissement 21, 22, 31, 32, agencées dans l'exemple illustré par paires 17, 18. [0046] Ces butées en glissement sont réparties entre la première surface de contact 13 et le butoir 30 de manière à bloquer le glissement de ces derniers l'un contre l'autre, en particulier le glissement en rotation et/ou en translation. [0047] Ici, le joint 10 comprend deux paires 17, 18 de butées en glissement. La première paire 17 et la deuxième paire 18 sont illustrées en détail respectivement en figure 4 et en figure 5. [0048] Comme illustré en figures 3 et 4, la première paire 17 comprend une butée en glissement 21 agencée sur ladite première surface de contact 13. Dans cet exemple, celle-ci est une première protubérance 21 saillante vers le bas. Cette première protubérance 21 est formée par une portion découpée de la première feuille 11 et repliée 7 de manière saillante par rapport à ladite première surface de contact 13. On peut voir en figure 4, une lumière 23 correspondant à la zone où la première protubérance 21 a été découpée. [0049] La première paire 17 comprend également une butée en glissement 31 formée par un premier logement 31, qui ici, est formé par un trou traversant dans l'épaisseur de l'anneau formant le butoir 30. [0050] La première protubérance 21 est logée dans le premier logement 31. Ici, la première protubérance 21 présente un jeu entre son pourtour et les bords 33 du logement 31. Par exemple, la longueur, et éventuellement la largeur, de la première protubérance est/ sont inféricure(s) à celle(s) du premier logement 31. Ainsi, la première paire 17 diminue, voire bloque, le butoir 30 en glissement en translation contre la première feuille 11, tout en permettant un ajustement au moins en rotation. [0051] Comme illustré en figure 5, la deuxième paire 18 comprend une butée en glissement 22 agencée sur ladite première surface de contact 13. Dans cet exemple, celle-ci est une deuxième protubérance 22, également formée par une portion découpée de la première feuille 11 et repliée dc manière saillante par rapport à ladite première surface de contact 13. On peut voir en figure 5, une lumière 24 correspondant à la zone où la deuxième protubérance 22 a été découpée. [0052] La deuxième paire 18 comprend également une butée en glissement 32 formée par un deuxième logement 32, qui ici, est également formé par un trou traversant dans l'épaisseur de l'anneau formant le butoir 30. [0053] La deuxième protubérance 22 est logée dans le deuxième logement 32. [0054] Ici, la deuxième protubérance 22 est de forme complémentaire et ajustée sur son pourtour aux bords 34 du deuxième logement 32. Par exemple, la longueur et la largeur de la deuxième protubérance 32 sont sensiblement égales à celles du deuxième logement 32. Le jeu entre la deuxième protubérance 22 et le deuxième logement 32 peut être juste suffisant pour permettre l'insertion de la deuxième protubérance 22 dans le deuxième logement 32. [0055] Ainsi, la deuxième paire 18 bloque le butoir 30 en glissement en rotation contre la première feuille 11. [0056] Ainsi, la première paire 17 et la deuxième paire 18 permettent un indexage iso- statique du butoir 30 sur la première surface de contact 13. Ainsi, le butoir 30 est bloqué en rotation et en translation dans le joint 10. [0057] Ici, la première paire 17 permet de bloquer les degrés de liberté en translation dans le plan médian des feuilles 11, 12. Le jeu réduit, quasi nul, de la deuxième paire 18 permet de bloquer la rotation du butoir 30 autour de l'axe de l'orifice de communication 9. La présence d'un jeu dans la première paire 17 facilite néanmoins l'assemblage des différentes couches 11,30, 12 du joint 10. 8 [0058] Par ailleurs, cet indexage isostatique diminue le risque de déformations supplé- mentaires ducs à une contrainte supplémentaire sur le butoir 30 qui serait amplifiée lors du fonctionnement du moteur 1. 9 REVENDICATIONS[Revendication 1] Joint d'étanchéité destiné à assurer l'étanchéité entre deux pièces au- tomobiles, comprenant : - une première pièce de contact (11) pourvue d'une nervure d'étanchéité (15), - une deuxième pièce de contact (12) en vis-à-vis de ladite première pièce de contact et de sa nervure, de manière à ce que la nervure soit soumise à une compression contre ladite deuxième pièce de contact lorsque ces deux pièces de contact sont serrées l'une vers l'autre, - une pièce de blocage (30) en compression agencée entre ladite première pièce de contact et ladite deuxième pièce de contact de manière à permettre ladite compression tout en la limitant, dans lequel ladite première pièce de contact (11) et ladite pièce de blocage (30) comprennent des butées en glissement, les butées en glissement (31, 32) de ladite pièce de blocage étant agencées respectivement contre celles (21, 22) de ladite première pièce de contact, de manière à bloquer le glissement de ladite pièce de blocage pal- rapport à ladite première pièce de contact. [Revendication 2] Joint selon la revendication 1, dans lequel ledit glissement est un glissement en rotation et/ou en translation. [Revendication 3] Joint selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la pièce de blocage (30) est libre contre ladite première pièce de contact (11). [Revendication 4] Joint selon quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première pièce de contact (11) est une feuille en matériau rigide. [Revendication 5] Joint selon la revendication 4, dans lequel le matériau rigide et/ou la pièce de blocage (30) sont/est un métal ou un alliage métallique. [Revendication 6] Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les butées en glissement sont agencées par paires (17, 18), et pour chaque paire de butées en glissement (17, 18) : - l'une des butées en glissement (31, 32) est agencée sur la pièce de blocage (30), l'autre des butées en glissement (21,22) étant agencée sur ladite première pièce de contact (11), et - l'une des butées en glissement est une protubérance (21,22) et l'autre des butées en glissement est un logement (31, 32) dans lequel est logée ladite protubérance. [Revendication 7] Joint selon la revendication 6, dans lequel dans l'une des paires de butées (18), la protubérance (22) est de forme complémentaire et ajustée 10 [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] [Revendication 11] [Revendication 12] [Revendication 13] [Revendication 14] sur son pourtour aux bords (34) du logement (32). Joint selon la revendication 6 ou 7, dans lequel dans l'une des paires de butées (17), la protubérance (21) présente un jeu entre son pourtour et les bords (33) du logement (31). Joint selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel les logements (31, 32) sont agencés dans la pièce de blocage (30), et les protubérances (21, 22) sont agencées sur ladite première pièce de contact (11). Joint selon la revendication 9, lorsque prise en combinaison avec la revendication 4, dans lequel les protubérances (21, 22) sont des portions découpées dans la feuille et repliées de manière saillante par rapport à ladite première pièce de contact (11). Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le joint (10) est un joint de culasse. Joint selon la revendication 11, dans lequel ladite pièce de blocage (30) est annulaire et agencée autour d'un orifice (9) destiné à la communication entre un cylindre de carter-cylindres et une chambre de culasse. Moteur (1) de véhicule comprenant : - un carter-cylindres (3) présentant au moins deux cylindres, - une culasse (2) présentant au moins deux chambres, - un joint (10) selon la revendication 11 ou 12 pris en étau entre le carter-cylindres et la culasse de manière à ce que chaque cylindre corresponde avec une chambre correspondante au travers d'un orifice (9) correspondant du joint. Véhicule automobile comprenant : - un joint (10) selon l'une des revendications 1 à 12 serré entre deux pièces (3, 2) de ce véhicule, et/ou - un moteur (1) selon la revendication 13.