EP0625636B1 - Pièce métallique creuse pourvue d'un joint d'étanchéité, telle qu'un carter inferieur de moteur de véhicule automobile - Google Patents

Pièce métallique creuse pourvue d'un joint d'étanchéité, telle qu'un carter inferieur de moteur de véhicule automobile Download PDF

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EP0625636B1
EP0625636B1 EP19940401116 EP94401116A EP0625636B1 EP 0625636 B1 EP0625636 B1 EP 0625636B1 EP 19940401116 EP19940401116 EP 19940401116 EP 94401116 A EP94401116 A EP 94401116A EP 0625636 B1 EP0625636 B1 EP 0625636B1
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Laurent Salagnac
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SER PROCAL GIE
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    • F02F11/00—Arrangements of sealings in combustion engines 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F01M11/0004—Oilsumps
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
    • F02F2001/104—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling using an open deck, i.e. the water jacket is open at the block top face

Definitions

  • the present invention relates to a hollow metallic part, such as a lower casing of a motor vehicle engine, said part having a peripheral upper surface intended to be applied against a surface facing a second part to seal them, a gasket being interposed between said surfaces, and fasteners being provided to connect said parts at said surfaces through said gasket.
  • EP-A-0 237 205 the characteristics of which are the subject of the preamble of claim 1, thus describes a one-piece hollow metal part such as a lower casing of a motor vehicle engine comprising at its upper part a flange having a peripheral border, rim in which are provided through holes for the passage of fasteners, such as clamping screws, and a groove for receiving a seal, said seal having at the passages of the fasteners cross section larger than its current length section.
  • the known structure has the drawback of not eliminating all the risks of oil leaking out of the casing, in particular at the level of the passage of fixing screws in holes made in the seal and in the facing surfaces of the parts, because vibrations transmitted by metal-to-metal contact between parts and shear forces to which the seal and the housing are subjected during engine operation.
  • the periphery of the housing is also subjected to high pressures when tightening the fixing screws.
  • the strongly compressed joint cannot flow outwards due to entrapment of all of its volume. Its expansion can then lead to the tearing off of the fixing screws and damage the casing, for example during a sharp rise in engine temperature.
  • the object of the present invention is to propose a hollow metallic part, such as a lower casing of a motor vehicle engine, making it possible to achieve an excellent seal between the lower casing and the engine block and the bearings opposite, despite the vibrations of the engine components, while avoiding the drawbacks mentioned.
  • the peripheral rim of the hollow metal part comprises alternating flat parts, in which the through holes are formed for the passage of the fastening members, and projecting parts, said groove being produced between the latter and the peripheral edge of the rim, the seal comprising, at said flat parts, an asymmetrical annular shape.
  • the groove may be continuous or made up of sections made along said projecting parts.
  • the increase in the width of the section of the annular parts of the joint prevents the joint from buckling and twisting, which allows it to work mainly in compression and therefore to ensure sealing between the facing surfaces of the parts.
  • the asymmetrical shape of the joint allows the fastening members to be tightened with reduced effort.
  • the protruding parts of the rim are situated at a height, relative to the flat parts of the rim, greater than that of the top of the peripheral edge.
  • the clamping force required to apply and secure the surfaces of the two parts against each other is thus limited because the contact surface between the surfaces of the two parts is less.
  • the joint can be crushed when the parts are brought together without generating an overflow of material, at the level of the groove, because the elastomeric material of the seal can flow out of the groove between the top of the peripheral border and the facing piece, which limits the clamping force.
  • the drawing shows a one-piece lower casing 1 which has a peripheral upper rim 2, produced at the upper end of the side walls 3 of the casing 1.
  • the casing 1 with its rim 2 is made in one piece by mechanical forming, in particular by stamping.
  • the housing 1 comprises at its longitudinal ends of the semicircular portions 1a, (see Figures 1 and 5) in which the bearings of a crankshaft, not shown in the drawing, can be accommodated.
  • the peripheral edge 2 comprises a peripheral edge 4 of section substantially in the form of an S (see FIGS. 2 and 3) consisting of a vertical part and a horizontal part, except at the level of the semi-circular parts 1 a .
  • the border 4 is vertical and does not have a horizontal part along the semi-circular parts 1 a .
  • the peripheral flange 2 has alternating projecting parts 5 and flat parts 2 a in which are provided through holes 6 for the passage of fasteners, such as clamping screws, not shown in the drawing.
  • a groove 7 formed of groove sections is produced between the peripheral edge 4 and the protruding parts 5 along said protruding parts.
  • the asymmetrical annular parts 8 of the seal are placed at the level of the flat parts 2 a , while the sections 9 which constitute the current length of the seal are housed in the groove 7.
  • the sections 9 of the seal have a substantially quadrangular section.
  • the seal comprises at mid-height lateral shoulders which are extended by longitudinal ribs 10. The latter maintain and reduce the size of the seal inside the groove 7, which therefore increases the space available inside throat 7 before crushing.
  • Each asymmetrical annular part 8 of the seal has a substantially eccentric through hole 11 (see FIG. 3).
  • the diameter of the through holes 11 is substantially less than that of the through holes 6 formed in the flat parts 2 a , in order to secure the seal with the clamping screw during assembly.
  • the asymmetrical annular part 8 is wider on the side opposite to the tangential connection with the sections of current length 9 to avoid twisting and buckling of the joint during its crushing.
  • the top 12 of the section 9 of the seal is slightly rounded in Figure 2 so that it comprises two sealing beads in Figure 4, at the semi-circular portions 1a of the casing 1. In the latter case , the elastomeric material of the seal can flow between the sealing beads, which provides better sealing.
  • the protruding parts 5 of the rim 2 are situated at a height, relative to the flat parts 2 a of the rim 2, greater than that of the top of the peripheral edge 4.
  • FIG. 6 represents a section 9 of the static seal crushed between the bottom of the groove 7 of the lower casing 1 and a surface of an upper engine block 13.
  • the elastomeric material of the seal has flowed inside the groove 7 and the upper part of the seal forms two lateral beads 14 crushed between the surface of the engine block 13 and the upper rounded parts respectively of the protruding parts 5 and of the peripheral border 4.

Description

  • La présente invention concerne une pièce métallique creuse, telle qu'un carter inférieur de moteur de véhicule automobile, ladite pièce présentant une surface supérieure périphérique destinée à être appliquée contre une surface en regard d'une deuxième pièce pour réaliser une étanchéité entre elles, un joint d'étanchéité étant interposé entre lesdites surfaces, et des organes de fixation étant prévus pour relier lesdites pièces au niveau desdites surfaces en traversant ledit joint.
  • EP-A-0 237 205 dont les caractéristiques font l'objet du préambule de la revendication 1 décrit ainsi une pièce métallique creuse monobloc telle qu'un carter inférieur de moteur de véhicule automobile comportant à sa partie supérieure un rebord comportant une bordure périphérique, rebord dans lequel sont ménagés des trous traversants pour le passage d'organes de fixation, tels que des vis de serrage, et une gorge pour la réception d'un joint d'étanchéité, ledit joint présentant au niveau des passages des organes de fixation une section transversale plus grande que sa section en longueur courante.
  • La structure connue présente l'inconvénient de ne pas éliminer tous les risques de fuite d'huile hors du carter, notamment au niveau du passage de vis de fixation dans des trous ménagés dans le joint et dans les surfaces en regard des pièces, du fait des vibrations transmises par le contact métal sur métal entre les pièces et des forces de cisaillement auxquelles le joint d'étanchéité et le carter sont soumis lors du fonctionnement du moteur.
  • La périphérie du carter est également soumise à de fortes pressions lors du serrage des vis de fixation.
  • En effet, des efforts de serrage très élevés doivent être appliqués pour suffisamment déformer le joint de manière à assurer une étanchéité suffisante, ce qui peut provoquer des contraintes très fortes, à la périphérie du carter.
  • Par ailleurs, le joint fortement comprimé ne peut fluer vers l'extérieur en raison d'un emprisonnement de la totalité de son volume. Sa dilatation peut alors entraîner l'arrachage des vis de fixation et endommager le carter, par exemple lors d'une forte élévation de température du moteur.
  • La présente invention a pour but de proposer une pièce métallique creuse, telle qu'un carter inférieur de moteur de véhicule automobile, permettant de réaliser une excellente étanchéité entre le carter inférieur et le bloc-moteur et les paliers en regard, malgré les vibrations des organes du moteur, tout en évitant les inconvénients mentionnés.
  • Selon l'invention, le rebord périphérique de la pièce métallique creuse comporte des alternances de parties planes, dans lesquelles sont ménagés les trous traversants pour le passage des organes de fixation, et de parties en saillie, ladite gorge étant réalisée entre ces dernières et la bordure périphérique du rebord, le joint comportant, au niveau desdites parties planes, une forme annulaire asymétrique.
  • La gorge peut être continue ou constituée de tronçons réalisés le long desdites parties en saillie.
  • L'augmentation de la largeur de la section des parties annulaires du joint empêche le joint de flamber et de se tordre, ce qui lui permet de travailler principalement en compression et donc d'assurer l'étanchéité entre les surfaces en regard des pièces. De plus, la forme asymétrique du joint permet un serrage des organes de fixation avec un effort réduit.
  • Avantageusement les parties en saillie du rebord sont situées à une hauteur, par rapport aux parties planes du rebord, supérieure à celle du sommet de la bordure périphérique.
  • L'effort de serrage nécessaire pour appliquer et solidariser les surfaces des deux pièces l'une contre l'autre est ainsi limité car la surface de contact entre les surfaces des deux pièces est moindre.
  • En outre, du fait de la différence de hauteur entre le sommet de la bordure périphérique et les parties en saillie du rebord, le joint peut s'écraser lors du rapprochement des pièces sans engendrer un trop plein de matière, au niveau de la gorge, car la matière élastomère du joint peut fluer hors de la gorge entre le sommet de la bordure périphérique et la pièce en regard, ce qui limite l'effort de serrage.
  • Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire ci-après, à titre d'exemple illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé dans lequel :
    • la figure 1 est une vue de dessus d'un carter inférieur monobloc de moteur selon la présente invention,
    • la figure 2 est une vue partielle en coupe transversale d'un joint d'étanchéité statique logé dans une gorge ménagée dans le rebord périphérique du carter inférieur, selon la ligne A-A de la figure 1.
    • la figure 3 est une vue partielle en coupe transversale du joint d'étanchéité statique logé sur une partie plane du rebord périphérique du carter inférieur, selon la ligne B-B de la figure 1,
    • la figure 4 est une vue partielle en coupe transversale du joint d'étanchéité statique logé dans la gorge du rebord périphérique du carter inférieur, selon la ligne C-C de la figure 1,
    • la figure 5 est une vue en coupe transversale du carter inférieur, selon la ligne D-D de la figure 1,
    • la figure 6 est une vue partielle en coupe transversale du joint d'étanchéité statique de la figure 2, écrasé entre le fond de la gorge du rebord périphérique du carter inférieur et une surface d'un bloc-moteur supérieur.
  • On voit sur le dessin un carter inférieur monobloc 1 qui comporte un rebord supérieur périphérique 2, réalisé à l'extrémité supérieure des parois latérales 3 du carter 1.
  • Le carter 1 avec son rebord 2 est réalisé d'un seul tenant par formage mécanique, notamment par emboutissage.
  • Le carter 1 comporte à ses extrémités longitudinales des parties sémi-circulaires 1a, (voir figures 1 et 5) dans lesquelles les paliers d'un vilebrequin, non représenté sur le dessin, peuvent être logés.
  • Le rebord périphérique 2 comporte une bordure périphérique 4 de section sensiblement en forme de S (voir figures 2 et 3) constituée d'une partie verticale et d'une partie horizontale, sauf au niveau des parties semi-circulaires 1a.
  • On voit sur la figure 4 que la bordure 4 est verticale et ne comporte pas de partie horizontale le long des parties semi-circulaires 1a.
  • Le rebord périphérique 2 comporte des alternances de parties en saillie 5 et de parties planes 2a dans lesquelles sont ménagés des trous traversants 6 pour le passage d'organes de fixation, tels que des vis de serrage, non représentés sur le dessin.
  • Une gorge 7 formée de tronçons de gorge est réalisée entre la bordure périphérique 4 et les parties en saillie 5 le long desdites parties en saillie.
  • Un joint d'étanchéité statique constitué de parties annulaires asymétriques 8 auxquelles se raccordent tangentiellement des tronçons 9 est représenté sur les figures 2 à 4.
  • Les parties annulaires asymétriques 8 du joint d'étanchéité sont disposées au niveau des parties planes 2a, alors que les tronçons 9 qui constituent la longueur courante du joint sont logés dans la gorge 7.
  • Les tronçons 9 du joint d'étanchéité ont une section sensiblement quadrangulaire.
  • Le joint d'étanchéité comporte à mi-hauteur des épaulements latéraux qui se prolongent par des nervures longitudinales 10. Ces dernières maintiennent et diminuent l'encombrement du joint d'étanchéité à l'intérieur de la gorge 7, ce qui augmente donc l'espace disponible à l'intérieur de la gorge 7 avant écrasement.
  • Chaque partie annulaire asymétrique 8 du joint d'étanchéité comporte un trou traversant 11 sensiblement excentré (voir figure 3).
  • Le diamètre des trous traversants 11 est sensiblement inférieur à celui des trous traversants 6 ménagés dans les parties planes 2a, afin de solidariser le joint d'étanchéité avec la vis de serrage lors du montage.
  • Par exemple, on peut réaliser un trou traversant 11 ayant un diamètre de 5,6 mm, pour un trou traversant 6 ayant un diamètre de 6 mm.
  • La partie annulaire asymétrique 8 est plus large du côté opposé au raccordement tangentiel avec les tronçons de longueur courante 9 pour éviter la torsion et le flambage du joint lors de son écrasement.
  • Le sommet 12 du tronçon 9 du joint d'étanchéité est légèrement arrondi sur la figure 2 alors qu'il comporte deux bourrelets d'étanchéité sur la figure 4, au niveau des parties semi-circulaires 1a du carter 1. Dans ce dernier cas, la matière élastomère du joint peut fluer entre les bourrelets d'étanchéité, ce qui réalise une meilleure étanchéité.
  • Les parties en saillie 5 du rebord 2 sont situées à une hauteur, par rapport aux parties planes 2a du rebord 2, supérieure à celle du sommet de la bordure périphérique 4.
  • La figure 6 représente un tronçon 9 du joint d'étanchéité statique écrasé entre le fond de la gorge 7 du carter inférieur 1 et une surface d'un bloc-moteur supérieur 13.
  • La matière élastomère du joint d'étanchéité a flué à l'intérieur de la gorge 7 et la partie supérieure du joint forme deux bourrelets latéraux 14 écrasés entre la surface du bloc-moteur 13 et les parties arrondies supérieures respectivement des parties en saillie 5 et de la bordure périphérique 4.
  • On voit sur la figure 6 que, même après rapprochement des deux pièces, le sommet de la bordure périphérique 4 reste écarté de la surface plane du bloc-moteur 13 d'une distance d.
  • Bien entendu, on peut réaliser, dans une variante non représentée sur le dessin, un carter inférieur comportant une gorge apte à loger entièrement le joint d'étanchéité.

Claims (3)

  1. Pièce métallique creuse monobloc, telle qu'un carter (1) inférieur de moteur de véhicule automobile comportant à sa partie supérieure un rebord (2) comportant une bordure périphérique (4), rebord dans lequel sont ménagés des trous (6) traversants pour le passage d'organes de fixation, tels que des vis de serrage et une gorge (7) pour la réception d'un joint d'étanchéité (8,9), ledit joint (8,9) presentant au niveau des passages des organes de fixation une section transversale plus grande que sa section en longueur courante, caractérisée par le fait que le rebord (2) comporte des alternances de parties planes (2a) dans lesquels sont ménagés les trous traversants (6) pour le passage des organes de fixation, et de parties en saillie (5), ladite gorge (7) étant réalisée entre ces dernières et la bordure périphérique (4), et le joint (8,9) comportant, au niveau desdites parties planes (2a), une forme annulaire asymétrique (8).
  2. Pièce métallique creuse, selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les parties en saillie (5) dudit rebord (2) sont situées à une hauteur, par rapport aux parties planes (2a) dudit rebord (2), supérieure à celle du sommet de la bordure périphérique (4).
  3. Pièce métallique creuse selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait qu'elle est réalisée par emboutissage.
EP19940401116 1993-05-19 1994-05-19 Pièce métallique creuse pourvue d'un joint d'étanchéité, telle qu'un carter inferieur de moteur de véhicule automobile Expired - Lifetime EP0625636B1 (fr)

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FR2705407B1 (fr) 1995-08-04
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EP0625636A1 (fr) 1994-11-23
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DE625636T1 (de) 1995-07-13
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