FR2887928A1 - Ensemble de deux pieces d'un moteur de vehicule automobile raccordees de maniere etanche par un joint plat metallique - Google Patents

Ensemble de deux pieces d'un moteur de vehicule automobile raccordees de maniere etanche par un joint plat metallique Download PDF

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Philippe Godio
Laurent Gueguen
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Abstract

La présente invention concerne un ensemble (1) qui comporte, d'une part, deux pièces (20,30) d'un bloc moteur de véhicule automobile à assembler l'une avec l'autre, les deux pièces comportant chacune une conduite à raccorder de manière étanche, et, d'autre part, un joint plat (10) métallique comportant au moins une ouverture (14) et au moins un renflement (13) disposé autour de chaque ouverture, le joint plat métallique présentant deux surfaces d'étanchéité planes s'étendant de part et d'autre de chaque renflement.Selon l'invention, au moins une des deux pièces comporte au moins un logement destiné à accueillir ledit renflement.

Description

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION
La présente invention concerne de manière générale les ensembles de deux pièces d'un bloc moteur de véhicule automobile à raccorder de manière étanche par un joint plat métallique.
Elle concerne plus particulièrement un ensemble qui comporte, d'une part, deux pièces d'un bloc moteur de véhicule automobile à assembler l'une avec l'autre, les deux pièces comportant chacune une conduite à raccorder de manière étanche, et, d'autre part, un joint plat métallique comportant au moins une ouverture et au moins un renflement disposé autour de chaque ouverture, le joint plat métallique présentant deux surfaces d'étanchéité planes s'étendant de part et d'autre de chaque renflement.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la réalisation d'un raccord étanche d'un collecteur d'échappement avec une culasse moteur par un joint plat métallique.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Les joints plats métalliques sont des lames destinées à être interposées entre deux surfaces planes de deux pièces à assembler afin d'assurer l'étanchéité entre ces deux surfaces par comblement de leurs irrégularités. On utilise généralement un tel joint plat métallique pour assurer l'étanchéité entre le collecteur d'échappement et la culasse d'un bloc moteur de véhicule automobile.
Ces joints plats métalliques présentent au moins une ouverture destinée au passage du gaz d'échappement de la culasse moteur vers le collecteur d'échappement. Cette ouverture est généralement bordée par un renflement, communément appelé cabosse, disposé entre deux surfaces d'étanchéité planes du joint plat.
Le joint plat est destiné à être compressé entre les deux surfaces planes du collecteur d'échappement et de la culasse moteur de sorte que toute sa surface participe à l'étanchéité entre ces deux pièces. Le renflement est donc lui-même destiné à être compressé entre ces deux surfaces.
Le collecteur d'échappement et la culasse moteur, lorsque le moteur fonctionne, subissent des contraintes thermiques importantes. Ces contraintes thermiques sont à l'origine de déformations de ces deux pièces, déformations qui peuvent provoquer l'écartement d'une pièce relativement à l'autre. Cet écart peut alors engendrer une perte d'étanchéité localisée entre les deux pièces. Le renflement, lorsque les deux pièces s'écartent l'une par rapport à l'autre, se détend alors et permet de conserver une surface de contact entre le joint et chacune des deux pièces tout autour de l'ouverture.
Afin d'éviter, lors du montage, que le renflement s'écrase totalement, un stoppeur est disposé entre les deux pièces à assembler. Le stoppeur est une extrusion d'une des deux pièces ou un anneau de hauteur sensiblement égale à celle du joint plat présentant une forte rigidité. Cet anneau ou cette extrusion est disposé dans l'ouverture du joint, entre les deux pièces à assembler, de manière à empêcher les deux pièces d'écraser totalement le renflement du joint plat métallique.
Toutefois, lors du montage du joint plat entre les deux pièces, le renflement se déforme considérablement malgré la présence du stoppeur. Cette déformation, souvent plastique, fragilise alors le joint. Si cette déformation est trop importante, le renflement risque de ne plus présenter un domaine de déformation élastique suffisant pour combler la déformation des deux pièces. En outre, la combinaison des déformations plastiques associées aux cycles de dilatation thermique provoque à long terme une perte d'étanchéité accrue.
Enfin, le renflement que constitue le renflement sur le joint plat ainsi que la présence du stoppeur gênent la bonne mise en place et en contact du joint avec 20 les deux pièces à assembler.
OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la présente invention propose un ensemble de deux pièces à assembler de manière étanche par l'intermédiaire d'un joint plat métallique comportant un renflement, au moins une des deux pièces comportant une structure optimisée pour coopérer avec le renflement du joint plat.
Plus particulièrement, on propose selon l'invention un ensemble tel que défini en introduction, dans lequel il est prévu qu'au moins une des deux pièces comporte au moins un logement destiné à accueillir ledit renflement.
Ainsi, grâce à l'invention, le renflement ne gêne pas le montage des deux pièces de part et d'autre du joint plat. En particulier, les deux surfaces planes des deux pièces peuvent correctement adhérer à chacune des faces du joint plat sans que le renflement ne provoque de défaut d'étanchéité. Par ailleurs, la présence d'un stoppeur n'est plus utile, ce qui réduit non seulement l'encombrement global des pièces à assembler mais aussi le surcoût lié à l'ajout du stoppeur.
Selon une première caractéristique avantageuse de l'ensemble conforme à l'invention, la profondeur de chaque logement est inférieure à la hauteur de chaque renflement.
Ainsi, le renflement est en partie écrasé lors du montage des deux pièces de part et d'autre du joint plat. Le renflement participe donc efficacement à l'étanchéité que procure le joint plat.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'ensemble conforme à l'invention, la différence entre la profondeur de chaque logement et la hauteur de chaque renflement est inférieure à la capacité de déformation élastique de chaque renflement.
Ainsi, le renflement, lors de son montage, subit une déformation globalement élastique et maîtrisée. Le joint plat n'est donc pas endommagé lors de son montage et est apte à se déformer sur de nombreux cycles thermiques sans que s'altère son efficacité.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'ensemble conforme à l'invention, la largeur de l'embouchure de chaque logement est sensiblement égale à la largeur de chaque renflement.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'ensemble conforme à l'invention, chaque logement présente un profil rectangulaire.
Selon une variante de réalisation de l'ensemble conforme à l'invention dans lequel le joint présente une constitution multi-feuilles avec, en vis-à-vis de chaque renflement sur une face du joint, un renflement identique sur l'autre face du joint, les deux pièces comprennent deux logements identiques destinés à être disposés en vis-à-vis et à accueillir chacun un renflement.
Ainsi, le joint plat présente une capacité à rattraper un jeu entre les deux pièces deux fois plus important que dans le mode de réalisation principal.
Selon une autre caractéristique de l'ensemble conforme à l'invention, les deux pièces à assembler sont un collecteur d'échappement et une culasse moteur.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION
La description qui va suivre en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés: - la figure 1 est une vue éclatée en perspective d'un ensemble selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe de l'ensemble de la figurel; et - la figure 3 est une vue en coupe d'une variante de réalisation de l'ensemble de la figure 1.
En préliminaire, on notera que d'une figure à l'autre, les éléments identiques ou similaires des différents modes de réalisation de l'invention seront, dans la mesure du possible, référencés par les mêmes signes de référence et ne seront pas décrits à chaque fois.
Sur les figures 1 et 2, on a représenté schématiquement un ensemble 1 comprenant ici un collecteur d'échappement 30, un joint plat 10 métallique et une culasse moteur 20.
Le collecteur d'échappement 30 est destiné à être placé en aval d'une chambre de combustion d'un moteur de véhicule automobile. Il comporte en entrée quatre conduites 32 collectant les gaz d'échappement de quatre cylindres de la chambre de combustion. Chaque conduite 32 débouche sur une surface plane 33 d'une bride 31 du collecteur d'échappement 30 s'étendant sensiblement dans le plan XY. Chaque bride comporte par ailleurs des trous débouchants 38 permettant le passage de moyens de fixation tels que des vis pour sa fixation à la culasse 20. Le collecteur d'échappement 30 comprend en sortie deux conduites non référencées.
La culasse moteur 20 comporte quant à elle quatre conduites 22 d'un diamètre sensiblement égal à celui des conduites 32 du collecteur d'échappement 30. Chaque conduite 22 est placée directement en aval d'un cylindre de la chambre de combustion du moteur et débouche dans une bride 21 de ladite culasse qui présente une surface plane 24 de sortie dans le plan XY. Les brides 21 de la culasse moteur 20 comportent des trous 28 pour sa solidarisation au collecteur d'échappement 30 au moyen de vis et de goujons de centrage.
Le joint plat métallique 10 comprend, d'une part, quatre parties d'étanchéité 11 destinées à être positionnées entre les surfaces planes 24 de sortie des brides 21 de la culasse moteur 20 et les surfaces planes 33 des brides 31 du collecteur d'échappement 30, et, d'autre part, trois parties de liaison 12 reliant les parties d'étanchéités 11 entre elles. Chaque partie d'étanchéité comporte non seulement des trous 18 traversants permettant le passage de moyens de fixation ou de centrage tels qu'une vis ou un goujon, mais aussi une ouverture 14 centrale d'un diamètre légèrement supérieur au diamètre des conduites 22,32.
Comme le montre plus particulièrement la figure 2, chaque ouverture 14 du joint plat 10 est entourée par un renflement 13 communément appelé cabosse.
Chaque renflement 13 est bordé par deux surfaces d'étanchéité planes 15, 16 destinées à combler les irrégularités des surfaces planes 24 de sortie des brides 21 de la culasse moteur 20 et des surfaces planes 33 des brides 31 du collecteur d'échappement 30.
Les renflements 13 présentent un profil bombé.
Le joint plat 10 métallique est généralement en acier. II est habituellement formé par laminage puis découpage, les renflements 13 sont quant à eux formés par emboutissage.
Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la culasse moteur 20 comporte sur chacune des surfaces planes 24 de sortie des brides 21 un logement 23 circulaire autour de l'ouverture formée par la conduite 22. Chaque logement 23 est positionné à distance du bord périphérique de l'ouverture formée par la conduite 22 de sorte que de part et d'autre du logement 23 s'étend une surface plane 24. Cette position du logement 23 est prévue de telle sorte que, lorsque le joint plat 10 est centré sur la culasse moteur 20, chaque renflement 13 du joint plat 10 est apte à s'insérer dans son logement 23 associé.
Chaque logement 23 présente avantageusement un profil rectangulaire dont la largeur de son embouchure, située dans la surface plane 24 de sortie de la bride 21 correspondante, correspond sensiblement à la largeur d'un renflement 13 et dont la profondeur est inférieure à la hauteur d'un renflement 13.
En outre, selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la différence entre la profondeur d'un logement 23 et la hauteur d'un renflement 13 est toujours inférieure à la capacité de déformation élastique du renflement 13.
Lors de l'assemblage de l'ensemble 1, on plaque le joint plat 10 sur la culasse moteur 20 de sorte que les renflements 13 du joint plat 10 viennent s'insérer dans les logements 23 des brides 21 de la culasse moteur 20. On fixe alors au dessus du joint plat 10 le collecteur d'échappement 30 à l'aide de vis et de goujons de centrage (non représentés sur les figures) qui s'insèrent à travers les trous 18,28,38.
La partie haute de chaque renflement 13 vient alors en contact du fond de chaque logement 23 et se déforme élastiquement. Les surfaces d'étanchéité planes 15,16 du joint plat 10 viennent quant à elles en contact des surfaces planes 24, les renflements 13 ne gênant plus ce contact. Le joint plat 10 est donc alors totalement comprimé entre les surfaces planes 24,33 du collecteur d'échappement 30 et du bloc moteur 20. L'effort de compression est important, il permet ainsi à toute la surface du joint plat 10 d'assurer l'étanchéité entre le collecteur d'échappement 30 et la culasse moteur 20.
En fonctionnement, le moteur dégage une chaleur très importante qui réchauffe la culasse moteur 20. Les gaz d'échappement, eux aussi très chaud, participent à transmettre la chaleur du moteur à toutes les pièces du moteur et de l'échappement. Le joint plat 10 et le collecteur d'échappement 30 subissent en particulier des contraintes thermiques très fortes. L'ensemble de ces contraintes thermiques déforme les divers éléments de l'ensemble 1. Les surfaces planes 24,33 ne présentent alors plus nécessairement une surface de contact parfaite avec les deux faces du joint plat 10.
Avantageusement, les renflements 13 du joint plat 10 qui étaient déformés élastiquement par compression se détendent. Ils assurent ainsi la conservation du contact du joint plat 10 avec chacune des surfaces plane 24,33 du collecteur d'échappement 30 et de la culasse moteur 20 sur toute la périphérie des ouvertures des conduites d'échappement 22,32.
Lors du refroidissement de l'ensemble 1, par exemple après l'arrêt du moteur, l'ensemble des composants de l'ensemble 1 reprend sa forme et sa position initiale. Chaque renflement 13 se déforme alors à nouveau élastiquement dans son logement 23 associé.
Les renflements 13 présentant une déformation globalement élastique à chaque cycle thermique, ces cycles de fonctionnement du moteur n'endommagent pas le joint plat 10 qui conserve ainsi ses propriétés mécaniques.
Sur la figure 3, on a représenté une variante de réalisation de l'ensemble 1 dans lequel le joint plat 10 comporte deux feuilles 10A,1 0B.
Selon ce mode de réalisation, le joint plat 10 consiste en la superposition de deux feuilles 10A,1 OB chacune semblable au joint du mode de réalisation précédemment décrit. Ces deux feuilles 10A,10B sont avantageusement disposées dos-à-dos de sorte que les faces comportant les renflements 13,13' en saillie de chaque feuille 10A,1OB sont les faces opposées du joint plat 10.
Ici également, le joint plat 10 est destiné à être disposé entre le collecteur d'échappement 30 et la culasse moteur 20 d'un véhicule automobile.
En outre, selon ce mode de réalisation, le collecteur d'échappement 30 et la culasse moteur 20 comprennent chacun un logement 23,34 disposé en visà-vis l'un de l'autre et destiné à accueillir un renflement 13,13' du joint plat 10.
Lors du montage de joint plat 10 entre le collecteur d'échappement 30 et la culasse moteur 20, chacune des parties hautes des renflements 13,13' se déforme élastiquement contre le fond de son logement 23,34 associé. La course de déformation totale du joint plat 10 est alors ici deux fois plus importante que celle du joint plat 10 dans le mode de réalisation principal.
En fonctionnement, subissant des contraintes thermiques élevées, le joint plat 10 est ici capable de rattraper un jeu deux fois plus important entre le collecteur d'échappement 30 et la culasse moteur 20 que dans le mode de réalisation principal.
La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.

Claims (1)

  1. 8 REVENDICATIONS
    1. Ensemble (1) qui comporte d'une part deux pièces (20,30) d'un bloc moteur de véhicule automobile à assembler l'une avec l'autre, les deux pièces (20,30) comportant chacune une conduite (22,32) à raccorder de manière étanche, et, d'autre part, un joint plat (10) métallique comportant au moins une ouverture (14) et au moins un renflement (13;13') disposé autour de chaque ouverture (14), le joint plat (10) métallique présentant deux surfaces d'étanchéité planes s'étendant de part et d'autre de chaque renflement (13;13'), caractérisé en ce qu'au moins une des deux pièces (20,30) comporte au moins un logement (23;34) destiné à accueillir ledit renflement (13;13').
    2. Ensemble (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la profondeur de chaque logement (23;34) est inférieure à la hauteur de chaque renflement (13;13').
    3. Ensemble (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la différence entre la profondeur de chaque logement (23;34) et la hauteur de chaque renflement (13;13') est inférieure à la capacité de déformation élastique de chaque renflement (13;13').
    4. Ensemble (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la largeur de l'embouchure de chaque logement (23;34) est sensiblement égale à la largeur de chaque renflement (13;13').
    5. Ensemble (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque logement (23;34) présente un profil rectangulaire.
    6. Ensemble (1) selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel le joint présente une constitution multi-feuilles avec, en vis-à-vis de chaque renflement (13) sur une face du joint, un renflement (13') identique sur l'autre face du joint, caractérisé en ce que les deux pièces comprennent deux logements (23,34) identiques destinés à être disposés en vis-à-vis et à accueillir chacun un renflement (13,13').
    7. Ensemble (1) selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel les deux 30 pièces (20,30) à assembler sont un collecteur d'échappement et une culasse moteur.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5221097A (en) * 1991-12-10 1993-06-22 Ishikawa Gasket Co., Ltd. Sealing system using metal gasket with projection bead
US5636515A (en) * 1994-07-22 1997-06-10 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Sealing structure in exhaust system of internal combustion engine
EP1113200A2 (fr) * 1999-12-27 2001-07-04 Ishikawa Gasket Co. Ltd. Dispositif d'étanchéité pour moteur à combustion interne

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