FR2886363A1 - Joint plat metallique a parties de liaison frangibles - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un joint plat (30) métallique comprenant au moins deux parties d'étanchéité (31,33,35,37) destinées à être positionnées entre deux pièces (10,20) à assembler et au moins une partie de liaison (32,34,36) entre les parties d'étanchéité.Selon l'invention, chaque partie de liaison comporte au moins une zone frangible (95,96,97).
Description
DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION
La présente invention concerne de manière générale les joints plats métalliques.
L'invention concerne plus particulièrement un joint plat métallique comprenant au moins deux parties d'étanchéité destinées à être positionnées entre deux pièces à assembler et au moins une partie de liaison entre les parties d'étanchéité.
Elle concerne également un ensemble qui comporte deux pièces à assembler l'une avec l'autre, à savoir une première pièce comprenant au moins quatre éléments de centrage et une deuxième pièce pourvue d'au moins quatre logements destinés à recevoir les éléments de centrage, et un joint plat métallique assurant le raccord entre les deux pièces.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la réalisation d'un joint plat assurant l'étanchéité entre deux pièces d'un moteur d'un véhicule automobile telles qu'un collecteur d'échappement et une culasse d'échappement d'un bloc-cylindre.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Les joints plats métalliques sont des lames destinées à être interposées entre deux surfaces planes à assembler afin d'assurer l'étanchéité entre ces deux surfaces par comblement de leurs irrégularités. Ces joints plats métalliques comprennent des ouvertures de positionnement adaptées à recevoir des goujons de centrage pour les positionner précisément sur les surfaces à assembler.
Dans les moteurs de véhicule automobile, pour assurer l'étanchéité à la jonction entre des conduits de la culasse d'échappement du bloc-cylindre et des conduits de l'entrée du collecteur d'échappement, il est nécessaire de prévoir des parties d'étanchéité autour de chaque conduit. Chaque conduit en entrée du collecteur est entouré d'une bride.
On utilise généralement un unique joint monobloc comprenant autant de parties d'étanchéité que de conduits, et entre chaque partie d'étanchéité du joint 30 une partie de liaison rigide.
La culasse d'échappement du bloc-cylindre possède des éléments de centrage tels que des goujons et les brides du collecteur possèdent des trous débouchant pour recevoir ces goujons. Les ouvertures de positionnement du joint plat sont disposées en vis-à-vis des goujons de la culasse et des trous débouchant des brides du collecteur.
En fonctionnement, la culasse d'échappement, le joint plat ainsi que le collecteur d'échappement ne se dilatent pas de la même manière. On observe alors un glissement de chaque bride du collecteur sur le joint et un glissement du joint sur la culasse. Ces glissements provoquent le cisaillement du joint. Il en résulte que non seulement le joint s'use rapidement, mais qu'en plus les parties d'étanchéité du joint se retrouvent positionnées selon une configuration n'assurant plus l'étanchéité autour des conduits.
II est connu de mettre un produit lubrifiant entre les parties d'étanchéité du joint et les brides du collecteur d'échappement, mais les contraintes de cisaillement sont encore très importantes.
On peut aussi utiliser un joint plat pour chaque conduit, chaque joint plat étant indépendant les uns des autres. Cependant, le coût de production et de montage résultant de l'utilisation de plusieurs joints plats est élevé.
OBJET DE L'INVENTION Le but de l'invention est de diminuer l'usure des parties d'étanchéité d'un joint plat et que ces parties d'étanchéité restent correctement positionnées par rapport aux surfaces des pièces à étancher qui sont susceptibles de bouger l'une par rapport à l'autre.
À cet effet, on propose selon l'invention un joint plat métallique comprenant au moins deux parties d'étanchéité destinées à être positionnées entre deux pièces à assembler et au moins une partie de liaison entre les parties d'étanchéité, dans lequel chaque partie de liaison comporte au moins une zone frangible, c'est-à-dire une zone qui est susceptible d'être rompue.
Grâce à l'utilisation d'un joint plat selon l'invention, lorsque les deux pièces entre lesquelles on réalise l'étanchéité commencent à bouger l'une par rapport à l'autre, les contraintes de traction et de compression exercées par une partie d'étanchéité sur une autre partie d'étanchéité du joint provoquent la rupture de la zone frangible de la partie de liaison entre les deux parties d'étanchéité.
Les parties d'étanchéités du joint plat deviennent alors complètement indépendantes les unes des autres et ne subissent plus les contraintes de traction et de compression exercées par la ou les parties d'étanchéité voisines. Les parties 2886363 3 d'étanchéité du joint plat se déplacent alors par rapport à l'une ou l'autre desdites pièces indépendamment les unes des autres.
Ainsi, les parties d'étanchéités du joint ont une meilleure durée de vie et restent correctement positionnées par rapport aux surfaces des pièces à étancher.
Selon une autre caractéristique avantageuse du joint plat selon l'invention, ladite zone frangible est formée par un prédécoupage en pointillés de chaque partie de liaison.
Selon une autre caractéristique avantageuse du joint plat selon l'invention, ladite zone frangible est formée par des encoches sur les bords de chaque partie de liaison.
Selon une autre caractéristique avantageuse du joint plat selon l'invention, ladite zone frangible est formée par un amincissement de l'épaisseur de chaque partie de liaison.
Selon une autre caractéristique du joint plat selon l'invention, une des parties d'étanchéité comprend une première ouverture circulaire destinée à recevoir un élément de centrage cylindrique, appartenant à une desdites pièces, de diamètre ajusté au diamètre dudit élément.
Selon une autre caractéristique du joint plat selon l'invention, une des parties d'étanchéité comprend une deuxième ouverture oblongue s'étendant en direction de la première ouverture.
L'invention concerne également un ensemble qui comporte deux pièces à assembler l'une avec l'autre, à savoir une première pièce comprenant au moins quatre éléments de centrage et une deuxième pièce pourvue d'au moins quatre logements destinés à recevoir les éléments de centrage, l'ensemble comportant un joint plat métallique tel que décrit ci-dessus assurant le raccord entre les deux pièces, dont la première et la deuxième ouverture de ladite partie d'étanchéité sont destinées à être traversées par lesdits éléments de centrage.
Selon une première caractéristique de l'ensemble selon l'invention, la première pièce, la deuxième pièce et le joint plat sont en matériaux différents.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'ensemble selon l'invention, il comprend un produit lubrifiant entre la deuxième pièce et les parties d'étanchéité du joint plat.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'ensemble selon l'invention, la première pièce comprend une culasse de moteur à combustion interne et la deuxième pièce comprend un collecteur d'échappement de moteur à combustion interne.
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 comprenant une culasse d'échappement d'un bloc-cylindre, un collecteur d'échappement et un joint plat selon l'invention; - la figure 2 est une vue selon la coupe A-A d'une partie de l'ensemble de la figure 1, à froid, après montage et avant tout fonctionnement; - la figure 3 est une vue selon la coupe A-A d'une partie de l'ensemble de la figure 1 à chaud après quelques minutes de fonctionnement; Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un ensemble d'un véhicule automobile comprenant une culasse 10 d'échappement d'un bloc-cylindre, appelé culasse 10 d'échappement, un collecteur 20 d'échappement et un joint plat 30 métallique assurant le raccord entre la culasse 10 d'échappement et le collecteur 20 d'échappement.
La culasse 10 d'échappement comprend en sortie quatre conduits 11, 12,13, 14 destinés à conduire des gaz d'échappement vers quatre autres conduits 21,22,23,24 en entrée du collecteur 20 d'échappement.
Les conduits 11,12,13,14 en sortie de la culasse débouchent chacun sur une surface plane 41,42,43,44 de la culasse 10. Les conduits 21,22,23, 24 en entrée du collecteur 20 d'échappement sont chacun entourés d'une bride 61,62,63,64 présentant une surface plane 71,72,73,74 en vis-à-vis des surfaces planes 41,42,43,44 de la culasse 10.
Comme le montre la figure 1, le joint plat 30 comprend, d'une part quatre parties d'étanchéité 31,33,35,37, destinées à être positionnées entre les surfaces planes 41,42,43,44 de la culasse 10 et les surfaces planes 71,72, 73,74 des brides 61,62,63,64 du collecteur 20, et, d'autre part, une partie de liaison 32,34,36 entre chaque partie d'étanchéité 31, 33,35,37.
Chaque partie d'étanchéité 31,33,35,37 comprend une ouverture centrale 91, 92,93,94 de passage de gaz d'échappement destinée à venir lors du 2886363 5 montage du joint plat 30 en regard d'une part, de l'embouchure du conduit 11,12,13,14 correspondant de la culasse 10 et, d'autre part, de l'embouchure du conduit 21,22,23,24 correspondant du collecteur 20.
Pour positionner le joint plat 30 entre la culasse 10 et le collecteur 20, la culasse 10 comprend des éléments de centrage ou goujons 51,52,53,54, 51A,52A,53A,54A destinés à traverser des ouvertures de positionnement 81, 82,83,84,81A,82A,83A,84A pratiquées sur les parties d'étanchéité du joint plat 30, et des trous débouchant 85,85A,86,86A,87, 87A,88,88A pratiqués dans les brides 61,62,63,64 du collecteur 20. Un écrou (non représenté) est vissé sur chaque goujon 51,51A,52,52A,53,53A, 54,54A derrière la bride 61,62,63,64 correspondante.
Les goujons 51,52,53,54,51A,52A,53A,54A sont disposés deux à deux sur chaque surface plane 41,42,43,44 de la culasse 10 de part et d'autre de l'embouchure du conduit 11,12,13,14 correspondant. De même, les trous débouchant 85,85A,86,86A,87,87A,88,88A sont disposés deux à deux sur chaque surface plane 71,72,73,74 des brides 61,62,63,64 de part et d'autre de l'embouchure du conduit 21,22,23,24 correspondant. En variante, on peut prévoir plus de deux goujons par conduit ou moins de deux goujons par conduit.
Le trou débouchant 86 de la bride 62 du collecteur 20 d'échappement est un trou circulaire de centrage destiné à recevoir le goujon 52 de diamètre ajusté au diamètre dudit goujon 52 pour que le collecteur 20 soit solidaire de la culasse 10 en un point. De plus, le trou débouchant 88 dans la bride 64 située à l'une des deux extrémités du collecteur 20 est un trou oblong pour bloquer la rotation du collecteur 20 autour du trou de centrage 86. Les autres trous 85,85A,86A,87,87A,88A sont des trous circulaires de diamètre supérieur au diamètre des goujons pour que les brides 61,62,63,64 du collecteur d'échappement 20 puissent se dilater librement.
Toutefois, on peut utiliser un système de montage du joint sur le collecteur autre qu'un trou de centrage et un trou oblong, par exemple en utilisant 30 trois trous oblong.
De même que pour le collecteur 20, le joint plat 30 comprend sur la partie d'étanchéité 33, proche du centre du joint plat 30, l'ouverture 82 destinée à recevoir le goujon 52 de diamètre ajusté au diamètre dudit goujon 52, jouant le rôle de trou de centrage, pour centrer le joint plat en un point sur la culasse 10. Le joint plat 30 comprend aussi sur la partie d'étanchéité 37 située à une extrémité du joint plat 30, l'ouverture oblongue 84 appelée trou oblong s'étendant en direction du trou de centrage 82, pour empêcher la rotation du joint plat 30 autour du trou de centrage 82.
Pour que l'on puisse monter le joint plat 30 sur la culasse 10, les autres ouvertures 81,83,81A,82A,83A,84A du joint sont circulaires et de diamètre supérieur au diamètre des goujons 51,51A,52A,53,53A,54A qui les traversent.
Seule la partie d'étanchéité 33 du joint 30 comprenant le trou de centrage 82 est directement solidaire de la culasse 10, de même que seule la bride 62 du collecteur 20 est directement solidaire de la culasse 10.
Avantageusement, selon l'invention, chaque partie de liaison 32,34, 36 comporte au moins une zone frangible 95,96,97 qui est adaptée à céder, après quelques minutes de fonctionnement du moteur, afin de rendre les parties d'étanchéité 31,33,35,37 du joint plat 30 indépendantes les unes des autres. Ici, chaque zone frangible 95,96,97 est formée par des encoches sur les bords de la partie de liaison 32,34,36. Ces encoches jouent le rôle d'amorces de rupture.
En variante, on peut prévoir que la zone frangible soit formée par un prédécoupage en pointillés de chaque partie de liaison, ou encore par un amincissement de l'épaisseur de chaque partie de liaison.
Chaque partie d'étanchéité 31,33,35,37 du joint plat 30 comprend une nervure 75,76,77,78 obtenue par emboutissage. Cette nervure 75,76,77, 78 permet de combler une ouverture entre les plans de joint des deux pièces 10,20, le plan de joint plat étant le plan séparant la surface d'une des pièces en contact avec l'une des surfaces du joint plat 30, pour maintenir une bonne étanchéité entre les deux pièces. Cette nervure 75,76, 77,78 de la partie d'étanchéité 31,33,35,37 du joint plat 30 possède une certaine hauteur. Lorsque l'on va venir serrer les deux pièces 10,20, on crée une ligne de pression, autour de cette nervure 95, 96,97,98, qui garantit l'étanchéité 31,33,35,37.
Les surfaces des parties de liaison 32,34,36 sont libres d'appui par rapport au collecteur 20 et à la culasse 10. Pour la culasse 10, cette liberté d'appui des parties de liaison 32,34,36 est obtenue par une position en retrait des parties de la culasse 10 en vis-à-vis des parties de liaison 32,34,36 par rapport aux surfaces 41,42,43,44 de la culasse 10 autour des conduits 11,12,13,14,21,22,23,24. Pour le collecteur 20, cette liberté d'appui des parties de liaison 32,34,36 est obtenue par la séparation des brides 61,62,63,64. Il est aussi possible d'utiliser une bride monobloc.
En fonctionnement, les dilatations de la culasse 10, du collecteur 20 et du joint plat 30 se font principalement suivant leur longueur, c'est-àdire suivant la direction X sur les dessins des figures 1, 2 et 3. Ici, la culasse 10, le collecteur 20 et le joint plat 30 sont en matériaux différents et sont soumis à des températures différentes ce qui entraîne des différences de dilatation entre la culasse 10, le collecteur 20 et le joint plat 30. En variante, on peut aussi utiliser des matériaux identiques soumis à des températures différentes.
La culasse 10 se dilate faiblement. Sur la figure 3, le déplacement de la culasse 10 due à cette dilatation est représenté par les flèches M et N. Le collecteur 20 d'échappement et notamment ses brides 61,62,63,64 sont dilatés de façon plus importante que la culasse 10 ce qui donne lieu à un déplacement du collecteur 20 plus important que celui de la culasse 10, comme le montrent les flèches de déplacement I et J sur le dessin de la figure 3. Enfin, le joint plat 30 subit lui aussi une certaine dilatation différente de la dilatation de la culasse 10 et de celle du collecteur 20. Étant positionné entre la culasse 10 et le collecteur 20, le joint plat 30 subit un déplacement compris entre le déplacement de la culasse 10 et celui du collecteur 20, comme représenté sur la figure 3 par les flèches de déplacement K et L. Entre une position à froid représentée sur la figure 2 et une position à chaud représentée sur la figure 3, chaque bride non centrée 61,63,64 par rapport à la culasse 10 frotte sur le joint plat 30. De même, la culasse 10 lors de sa dilatation frotte sur les parties non centrées 31,35,37 du joint plat 30. Les parties d'étanchéité non centrées 31,35,37 du joint plat 30 sont ainsi entraînées par les déplacements des brides 61,63,64 et le déplacement de la culasse 10, ce qui provoque de la traction et/ou de la compression dans les parties de liaison 32,34,36 du joint plat 30.
Au bout de quelques instants de fonctionnement du véhicule automobile, les contraintes de traction et de compression provoquent la rupture des zones frangibles 95,96,97 des parties de liaison 32,34,36 du joint plat 30, comme représenté sur la figure 3.
Les parties d'étanchéités 31,33,35,37 du joint plat 30 deviennent alors complètement indépendantes les unes des autres et ne subissent plus les contraintes de traction et de compression exercées par les parties d'étanchéité voisines 31,33,35,37. Les parties d'étanchéité non centrées 31,35,37 du joint plat 30 se déplacent alors par rapport à la culasse 10 ou par rapport aux brides 61,63,64 du collecteur 20 indépendamment les unes des autres.
Ainsi, les parties d'étanchéité 31,33,35,37 du joint plat 30 sont moins sollicitées en traction et en compression, donc s'usent moins vite, et elles restent correctement positionnées sur les surfaces de la culasse 10 et du collecteur 20 autour des conduits 11,12,13,14,21,22,23,24 des gaz d'échappement.
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.
On peut aussi prévoir de mettre un produit lubrifiant entre les surfaces planes des brides du collecteur et les parties d'étanchéité du joint plat pour diminuer l'usure des parties d'étanchéité par les frottements importants des brides sur ces parties d'étanchéités.
Claims (10)
1. Joint plat (30) métallique comprenant au moins deux parties d'étanchéité (31,33,35,37) destinées à être positionnées entre deux pièces (10,20) à assembler et au moins une partie de liaison (32,34,36) entre les parties d'étanchéité (31,33,35,37), caractérisé en ce que chaque partie de liaison (32,34,36) comporte au moins une zone frangible (95,96,97).
2. Joint plat (30) métallique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite zone frangible (95,96,97) est formée par des encoches sur les bords de chaque partie de liaison (32,34,36).
3. Joint plat (30) métallique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite zone frangible (95,96,97) est formée par un prédécoupage en pointillés de chaque partie de liaison (32, 34,36).
4. Joint plat (30) métallique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite zone frangible (95,96,97) est formée par un amincissement de l'épaisseur de chaque partie de liaison (32,34,36).
5. Joint plat (30) métallique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une des parties d'étanchéité (33) comprend une première ouverture (82) destinée à recevoir un élément de centrage cylindrique (52), appartenant à une desdites pièces (10), de diamètre ajusté au diamètre dudit élément (52).
6. Joint plat (30) métallique selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une des parties d'étanchéité (37) comprend une deuxième ouverture (84) oblongue s'étendant en direction de la première ouverture (82).
7. Ensemble qui comporte deux pièces (10,20) à assembler l'une avec l'autre, à savoir une première pièce (10) comprenant au moins quatre éléments de centrage (51,51A,52,52A,53,53A,54,54A) et une deuxième pièce (20) pourvue d'au moins quatre logements (85,85A,86,86A,87,87A,88,88A) destinés à recevoir les éléments de centrage (51,51A,52,52A,53,53A,54,54A) , caractérisé en ce qu'il comporte un joint plat (30) métallique selon les revendications 5 et 6 assurant le raccord entre les deux pièces (10, 20), dont la première et la deuxième ouverture (82,84) desdites parties d'étanchéité (33,37) sont destinées à être traversées par lesdits éléments de centrage (51,51A,52,52A,53,53A,54,54A).
8. Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première pièce (10), la deuxième pièce (20) et le joint plat (30) sont en matériaux différents.
9. Ensemble selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comprend un produit lubrifiant entre la deuxième pièce (20) et les parties d'étanchéité (31,33,35,37) du joint plat (30).
10. Ensemble selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la première pièce (10) comprend une culasse (10) de moteur à combustion interne et la deuxième pièce (20) comprend un collecteur d'échappement (20) de moteur à combustion interne.
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