FR2803893A1 - Procede de realisation d'une cale dite stoppeur sur un joint, notamment sur un joint de culasse, et joint ainsi obtenu - Google Patents

Procede de realisation d'une cale dite stoppeur sur un joint, notamment sur un joint de culasse, et joint ainsi obtenu Download PDF

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Abstract

- L'objet de l'invention est un procédé de réalisation d'une cale (22) sur un joint (10), notamment sur un joint de culasse, comportant au moins une tôle (12), ladite cale étant prévue au niveau du bord d'une ouverture (14), notamment une ouverture d'une chambre de combustion, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :- positionner un disque sur la tôle (12) de manière sensiblement concentrique par rapport à l'ouverture (14) à obtenir à l'aide de moyens de centrage, ledit disque ayant un diamètre extérieur sensiblement égal à celui de la cale (22),- réaliser des moyens (24) de liaison entre ladite tôle (12) et le disque par soudage, de préférence à l'aide d'une impulsion de courant électrique, et- réaliser simultanément l'ouverture (14) dans la tôle (12) et le disque, par détourage par exemple, de manière à obtenir des diamètres identiques et parfaitement concentriques.

Description

PROCEDE <B>DE</B> REALISATION <B>D'UNE CALE DITE STOPPEUR SUR UN</B> <B>JOINT, NOTAMMENT SUR UN JOINT DE CULASSE, ET JOINT AINSI</B> <B>OBTENU.</B> La présente invention se rapporte à un procédé de réalisation d'une cale dite stoppeur sur un joint, notamment sur un joint de culasse, ainsi qu'au joint obtenu. De façon connue, le joint de culasse est interposé entre le bloc moteur et la culasse et doit assurer l'étanchéité, d'une part, entre ces deux éléments et, d'autre part, entre les volumes traversant cette interface, comme autour des chambres de combustion, des trous de passage des fluides, eau ou huile, et des trous de passage des vis de fixation.
Pour améliorer le rendement des nouveaux moteurs, les pressions à l'intérieur des chambres de combustion sont de plus en plus élevées ce qui engendre des contraintes beaucoup plus importantes au niveau des joints de culasse.
Ainsi, pour assurer une meilleure étanchéité, les joints de culasse comportent des nervures périphériques, notamment autour des chambres de combustion. En complément, au niveau du bord des ouvertures de passage, en particulier des ouvertures des chambres de combustion, une cale dite stoppeur, sous forme de disque annulaire, est prévue afin d'assurer la fonction de limiteur de compression pour les nervures. Cette cale autorise une forte pression au niveau des chambres de combustion, le joint de culasse étant fortement comprimé entre le bloc moteur et la culasse par les vis de fixation sans toutefois que les nervures soient aplaties.
Un premier procédé pour fixer un stoppeur sur un joint de culasse est décrit dans le document EP 0.468.526 et consiste à fixer le stoppeur par soudure au laser. Toutefois, ce procédé ne donne pas pleinement satisfaction car le temps de réalisation est relativement long et les coûts d'investissement pour les appareils de soudure au laser sont relativement élevés.
Une autre solution est proposée dans le document DE 195.48.236. Selon cet enseignement, on réalise une soudure en continu sur la totalité de la périphérie du stoppeur à l'aide d'un courant électrique. Même si cette solution permet de réduire fortement le temps de réalisation, l'obtention de cette soudure demande une forte intensité qui nécessite une installation conséquente et engendre des coûts de réalisation importants. Cette solution a tendance également à déformer le joint de culasse au niveau de la soudure, notamment lorsque la cale a une faible épaisseur.
Dans les deux cas, on note également que le positionnement du stoppeur par rapport à l'ouverture est délicate afin d'assurer une parfaitement concentricité des ouvertures du stoppeur et de la chambre de combustion correspondante.
Aussi la présente invention vise à pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé de réalisation d'une cale dite stoppeur sur un joint, notamment sur un joint de culasse, relativement simple à mettre en oeuvre, économique, qui n'engendre que de faibles déformations par rapport à l'art antérieur et qui assure une parfaite concentricité entre l'ouverture du stoppeur et celle de la tôle.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de réalisation d'une cale sur un joint, notamment sur un joint de culasse, comportant au moins une tôle, ladite cale étant prévue au niveau du bord d'une ouverture, notamment une ouverture d'une chambre de combustion, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - positionner un disque sur la tôle de manière sensiblement concentrique par rapport à l'ouverture à obtenir à l'aide de moyens de centrage, ledit disque ayant un diamètre extérieur sensiblement égal à celui de la cale, - réaliser des moyens de liaison entre ladite tôle et le disque par soudage, de préférence à l'aide d'une impulsion de courant électrique, et - réaliser simultanément l'ouverture dans la tôle et le disque, par détourage par exemple, de manière à obtenir des diamètres identiques et parfaitement concentriques.
De préférence, le disque est annulaire et a un diamètre intérieur sensiblement égal à celui d'un perçage réalisé dans la tôle au niveau de l'ouverture, le centrage et éventuellement l'indexage dudit disque sur la tôle étant assurés par au moins un pion.
Selon un mode de réalisation préféré, on réalise, préalablement au soudage, sur la tôle ou sur le disque des marques en relief, disposées de préférence sur au moins un diamètre légèrement supérieur ou égal au diamètre final de l'ouverture et légèrement inférieur ou égal au diamètre extérieur de la cale.
Dans ce cas, la tôle et le disque sont comprimés afin de supprimer les marques en relief et de plaquer la tôle contre le disque.
L'invention a également pour objet le joint de culasse obtenu selon le procédé précédemment défini.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre du procédé selon l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue de dessus d'un joint de culasse obtenu selon le procédé de l'invention, - la figure 2 est une section selon la ligne II-II de la figure 1, - la figure 3 est une vue de dessus d'une partie du joint de culasse en cours de réalisation après une première étape, - la figure 4 est une section selon la ligne IV-IV de la figure 3, - la figure 5 est une vue de dessus d'une partie du joint de culasse en cours de réalisation après une deuxième étape, et - la figure 6 est une section selon la ligne VI-VI de la figure 5.
Sur les figures 1 et 2, un joint 10, plus précisément un joint de culasse est représenté. Ce joint 10, disposé entre un bloc moteur et une culasse, est en général métallique et constitué d'une ou plusieurs tôles 12 disposées les unes contre les autres. De façon connue, ce joint comprend des ouvertures 14 des chambres de combustion, des ouvertures 16 de passage des fluides, huile et eau, et des ouvertures 18 de passage des éléments de fixation de la culasse sur le bloc moteur.
Des nervures 20 sont prévues au niveau du joint, au moins, autour des ouvertures 14 des chambres de combustion, pour améliorer l'étanchéité. Dans le cas d'un joint à plusieurs tôles, toutes les tôles ne sont pas forcément nervurées.
Pour simplifier l'exposé, on se placera dans le cas d'un joint comportant une seule tôle 12, comme illustré par les figures 2, 4 et 6, ladite tôle étant nervurée ou non.
Pour éviter l'écrasement des nervures 20, une cale 22, sous forme de disque annulaire est prévue au niveau du bord des ouvertures, plus précisément au niveau des ouvertures 14 des chambres de combustion. Cette cale 22, appelée stoppeur, assure la fonction de limiteur de compression pour les nervures 20.
Selon l'invention, la cale 22 est reliée à la tôle 12 par des moyens 24 de liaison obtenus selon le procédé de l'invention, détaillé ci-après. Dans la description qui va suivre, le procédé est appliqué à une cale disposée au niveau du bord de l'ouverture 14 d'une chambre de combustion. Bien entendu, on peut également l'appliquer aux cales disposées autour des autres ouvertures de passage 16, 18.
De façon connue, on découpe dans une tôle la forme du joint 10 en découpant les ouvertures 16 de passage des fluides, huile et eau, et les ouvertures 18 pour le passage des éléments de fixation de la culasse sur le bloc moteur, les éventuelles nervures 20 étant réalisées avant ou après lesdites découpes. Comme on peut le voir sur les figures 3 et 4, à cette étape, l'ouverture de la chambre de combustion a un diamètre 26 inférieur au diamètre final représenté figure 1.
Selon l'invention, la première étape du procédé consiste à réaliser sur la tôle 12 par poinçonnage des marques 28 en relief, en forme de pic par exemple, disposées de préférence sur au moins un diamètre supérieur ou égal au diamètre final de l'ouverture 14 de la chambre de combustion représentée en pointillé sur la figure 4 et inférieur ou égal au diamètre extérieur de la cale. Le nombre de marques 28 ainsi que leur disposition sont déterminés par l'homme du métier en fonction de la résistance de la liaison souhaitée et de l'application du joint.
Cette étape de poinçonnage peut être indifféremment réalisée avant ou après la découpe du joint, la réalisation des ouvertures ou la réalisation des nervures 20.
Par marque en relief, on entend toute forme susceptible de réduire la surface de contact entre les éléments à lier afin de localiser l'échauffement lors du soudage comme cela sera expliqué ultérieurement.
La deuxième étape du procédé, illustrée par les figures 5 et 6, consiste à déposer sur la tôle 12, du côté des marques 28, un disque annulaire 30 de l'épaisseur de la cale 22, ayant un diamètre extérieur égal au diamètre final de la cale et un diamètre 32 intérieur, de préférence sensiblement égal au diamètre 26 de l'ouverture de la chambre de combustion. Les diamètres 26 de la tôle et 32 du disque annulaire permettent d'insérer des moyens 34 de centrage sous forme de pion afin de mieux positionner le disque 30 par rapport à la tôle 12. Les diamètres 26 et 32 doivent être les plus petits possible afin de limiter les risques de déformations comme cela sera expliqué ultérieurement.
Dans certains cas, les moyens 34 de centrage peuvent être complétés par des moyens d'indexage en rotation du disque annulaire 30 par rapport à la tôle 12, constitués d'au moins un pion.
En variante, on peut imaginer que le positionnement du disque par rapport à la tôle peut être obtenu par d'autres moyens. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de réaliser de perçage au droit de la chambre de combustion dans la tôle et dans le disque.
Pour réaliser les moyens 24 de liaison entre le disque 30 et la tôle 12, on réalise une soudure à l'aide d'une impulsion de courant électrique, les électrodes étant reliées respectivement au disque 30 et à la tôle 12. Grâce aux marques 28, les électrodes de soudage peuvent être planes.
Par ailleurs, les marques en relief 28 permettent de réduire l'intensité du courant nécessaire pour le soudage, ce qui localise l'échauffement et réduit les déformations. D'autre part, la surface relativement importante du disque 30, comparée à celle de la cale 22, assure une meilleure dispersion de la chaleur engendrée par le soudage ce qui permet également de réduire les déformations.
Ainsi, des cales 22 de faibles épaisseurs peuvent être fixées sur la tôle 12 grâce au procédé de l'invention.
De préférence, après cette étape de soudage, le disque et la tôle sont comprimés afin de supprimer les marques en relief et de plaquer le disque contre la tôle comme illustré par la figure 1.
Enfin, la dernière étape illustrée par la figure 1 et 2 consiste à réaliser l'ouverture 14 de la chambre de combustion par détourage ou par tout moyen analogue. De cette façon, l'ouverture de la cale 22 et de la tôle 12 ont exactement le même diamètre et sont parfaitement concentriques.
En variante, les marques 28 en forme de pic peuvent être réalisées sur le disque 30. Selon une autre variante, le disque peut avoir un bord extérieur légèrement incurvé afin de former une coupelle, ou bien comprendre une nervure.
Par ailleurs, on peut également envisager d'autre moyen de fixation, par exemple par soudage en . continu comme décrit dans le document DE 195.48.236. En effet, le mode de réalisation qui vient d'être décrit est le procédé optimal. Toutefois, dans certains cas, on peut envisager de souder sans réaliser préalablement les marques 28, en utilisant une électrode plane circulaire pour obtenir une soudure continue. Selon l'invention, le disque 30 de surface nettement supérieure à celle de la cale finale permet de dissiper la chaleur de la soudure et limite les risques de déformation. De même, le fait de réaliser après cette étape de soudage, la découpe au diamètre final des ouvertures de la chambre de combustion de la cale et du joint permet d'obtenir une parfaite concentricité desdites ouvertures.
En variante, on peut utiliser pour le soudage une électrode non plane, avec des protubérances afin de réduire les points de passage du courant et donc l'échauffement. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de réaliser des marques en relief sur la tôle ou le disque.
Bien entendu, l'invention n'est évidemment pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne les formes du joint, le nombre de tôles constituant le joint, le nombre et la forme des nervures, ainsi que sur la répartition des marques 28.
De même, la cale 22, appelée stoppeur, peut avoir une largeur et/ou une épaisseur évolutive, et dans certains cas, les cales des différents cylindres peuvent être reliées afin d'obtenir un stoppeur monobloc.

Claims (5)

REVENDICATIONS
1. Procédé de réalisation d'une cale (22) sur un joint (10), notamment sur un joint de culasse, comportant au moins une tôle (12), ladite cale étant prévue au niveau du bord d'une ouverture (14), notamment une ouverture d'une chambre de combustion, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - positionner un disque (30) sur la tôle (12) de manière sensiblement concentrique par rapport à l'ouverture (14) à obtenir à l'aide de moyens de centrage (34), ledit disque ayant un diamètre extérieur sensiblement égal à celui de la cale (22), - réaliser des moyens (24) de liaison entre ladite tôle (12) et le disque (30) par soudage, de préférence à l'aide d'une impulsion de courant électrique, et - réaliser simultanément l'ouverture (14) dans la tôle (12) et le disque (30), par détourage par exemple, de manière à obtenir des diamètres identiques et parfaitement concentriques.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - positionner un disque (30) sur la tôle (12) de manière sensiblement concentrique par rapport à l'ouverture (14) à obtenir, ledit disque ayant un diamètre extérieur sensiblement égal à celui de la cale (12) et un diamètre intérieur (32) de préférence sensiblement égal à celui d'un perçage (26) réalisé dans la tôle (12) au niveau de ladite ouverture (34) permettant l'insertion d'un pion (34) de centrage, - réaliser des moyens (24) de liaison entre ladite tôle (12) et le disque (30) par soudage, de préférence à l'aide d'une impulsion de courant électrique, et - réaliser simultanément l'ouverture (14) dans la tôle (12) et le disque (30), par détourage par exemple, de manière à obtenir des diamètres identiques et parfaitement concentriques.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - positionner un disque (30) sur la tôle (12) de manière sensiblement concentrique par rapport à l'ouverture (14) à obtenir à l'aide de moyens de centrage (34), ledit disque ayant un diamètre extérieur sensiblement égal à celui de la cale (12), - réaliser sur la tôle (12) ou sur le disque (30) des marques (28) en relief, disposées de préférence sur au moins un diamètre supérieur ou égal au diamètre final de l'ouverture (14) et inférieur ou égal au diamètre extérieur de la cale (12), - réaliser des moyens (24) de liaison entre ladite tôle (12) et le disque (30) par soudage à l'aide d'une impulsion de courant électrique, et - réaliser simultanément l'ouverture (14) dans la tôle (12) et le disque (30), par détourage par exemple, de manière à obtenir des diamètres identiques et parfaitement concentriques.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - positionner un disque (30) sur la tôle (12) à l'aide de moyens de centrage (34) et éventuellement d'indexage, ledit disque ayant un diamètre extérieur sensiblement égal à celui de la cale (12), - réaliser sur la tôle (12) ou sur le disque (30) des marques (28) en relief, en forme de pic par exemple, disposées de préférence sur au moins un diamètre supérieur ou égal au diamètre final de l'ouverture (14) et inférieur ou égal au diamètre extérieur de la cale (12), - réaliser des moyens (24) de liaison entre ladite tôle (12) et le disque (30) par soudage à l'aide d'une impulsion de courant électrique, - comprimer la tôle (12) et le disque (30) afin de supprimer les marques (26) en relief et de plaquer la tôle (12) contre le disque (30), et - réaliser simultanément l'ouverture (14) dans la tôle (12) et le disque (30), par détourage par exemple, de manière à obtenir des diamètres identiques et parfaitement concentriques.
5. Joint plat, plus particulièrement joint de culasse, comprenant en superposition une ou plusieurs tôle (12) avec au moins une ouverture (14) de chambre de combustion, au moins l'une des tôles comportant au moins une nervure (20) disposée de préférence de manière concentrique à ladite ouverture, une cale réalisée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 étant liée à au moins une des tôles.
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