Brevet FR2352960A1 — publié le 19771223

La présente invention concerne, d'une façon générale, un distributeur d'allumage et elle vise plus spécialement un balai tournant de distributeur spécialement traité en vue de la suppression des ondes électromagnétiques de bruit (appelées simplement ci-après "ondes de bruit") produites par ce distributeur. Il est bien connu que les distributeurs d'allumage montés sur les véhicules (par exemple les automobiles) produisent sous l'effet de décharges intermittentes d'étincelles, de débit élevé, des ondes de bruit qui troublent les émissions radiophoniques et de télévision ainsi que diverses sortes de radio-communications. Ces ondes de bruit représentent un problème de plus en plus grave, en raison de la tendance nouvelle à produire, dans un dispositif d'allumage, une forte décharge d'étincelles en un temps bref à l'aide d'un courant de forte intensité, en vue de purifier les gaz d'échappement. Jusqu'à présent, on a essayé de diverses façons de supprimer ces ondes de bruit, mais un tout petit nombre seulement des procédés préconisés ont donné lieu à des applications pratiques, en raison de leur prix élevé dans la fabrication en série de véhicules ou à cause de leur mauvais fonctionnement. On peut citer comme exemple de procédé de suppression de bruit ayant donné lieu à des applications pratiques, un procédé suivant lequel la surface d'au moins l'une des électrodes de décharge situées respectivement sur le balai tournant et sur une borne latérale, et qui se font face pour constituer un intervalle d'éclatement dans le distributeur d'allumage, est munie d'un revêtement en un matériau de forte résistance, tel que décrit dans la demande de brevet des E.U.A. N0566.935.C'est ainsi, par exemple, qu'un balai tournant est constitué par une plaquette de silicium, dont la surface est munie d'un revêtement en un matériau très résistant ou d'une couche d'oxyde de silicium formée par oxydation de la plaquette elle-même. Suivant une autre forme de réalisation, le balai tournant et la borne latérale sont chacun en laiton ou en un alliage résistant (par exemple en invar) et les surfaces des électrodes de décharge portées par ce balai et par cette borne latérale sont recouvertes, par pulvérisation, d'un dépôt de. matériau résistant, par exemple d'oxyde de cuivre, d'alumine, d'alliage résistant comme par exemple l'invar. Dans les exemples fournis dans la présente description, le silicium est, de beaucoup, le meilleur matériau pour supprimer les ondes de bruit ; mais le silicium présente certains inconvénients, en ce sens qu'il est très coûteux pour la fabrication en série des véhicules et qu'il exige un traitement ultérieur destiné à former un revêtement d'oxyde de silicium servant de matériau très résistant.Si un balai tournant sur lequel on dépose, par pulvérisation, de l'oxyde de cuivre ou analogue est avantageux du point de vue économique, il présente toutefois des inconvénients en ce sens qu'un balai tournant ainsi recouvert par pulvérisation est inférieur à un balai constitué par une plaquette de silicium en ce qui concerne la suppression de l'onde de bruit, en ce que la surface d'un tel rotor recouvert par pulvérisation exige une opération de grenaillage et, de plus, un dépôt par pulvérisation d'aluminure de nickel, ou un d'un produit analogue, comme base, en vue d'augmenter son adhérence avant la pulvérisation à l'aide d'oxyde de cuivre ou analogue et en ce que l'intervalle d'éclatement doit être tout spécialement conçu en tenant compte de l'épaisseur du matériau projeté par pulvérisation, épaisseur qui peut atteindre plusieurs millimètres. L'invention, qui vise à remédier à ces divers inconvénients, a pour objet un balai tournant de distributeur se pretant mieux à la fabrication en série, moins coûteux que les balais tournants connus et supérieur à ceux-ci en ce qui concerne la suppression des ondes de bruit, si l'on considère le pouvoir élévé de suppression des ondes de bruit que possède le silicium et du faible prix du laiton ou des alliages analogues. L'invention a également pour objet un procédé de réalisation d'un revêtement de silicium sur la surface d'un.balai tournant de distributeur d'allumage. Conformément à l'invention, on réalise ce revêtement par dépôt galvanique d'ions. D'autres caractristiques et avantages de l'invention ressortiront de la descriDtion qui va suivre faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif une forme de réalisation. Sur ces dessins, La figure 1 représente, en élévation et en coupe partielle, un balai tournant de distributeur d'allumage de type connu La figure 2 est une vue en plan, à Dlus grande échelle, de la partie représentée dans le cercle A de la figure 1, dans le cas où l'invention est appliquée. la figure 3 est une vue en coupe et en élévation de la figure 2 la figure 4 est une vue en perspective correspondant à la figure 2 la figure 5 est coupe d'un dispositif assurant le dépôt d'ions de silicium la figure 6 représente, en perspective, les balais tournants contenus dans le dispositif de la figure 5 ; la figure 7 est un schéma indiquant les propriétés d'élimina tion de l'onde de bruit d'un balai tournant conforme à l'invention, comparé à des balais de type connu ; et la figure 8 est un schéma indiquant les variations que subissent les propriétés du balai tournant selon l'invention suivant l'épaisseur du dépôt galvanique. Le distributeur d'allumage 1, tel que représenté sur la figure 1, comprend, de façon classique, un balai tournant 2 commandé par un arbre d'entrainement d'un moteur à combustion interne, et une série de bornes latérales 3 situées près du cercle décrit par le pourtour du balai 2, un intervalle d'éclatement g étant prévu entre ce balai et les bornes. Les figures 2 à 4 sont des vues de détail, à plus grande échelle, de la partie située à l'intérieur du cercle A de la figure 1, dans le cas où l'invention est mise en oeuvre. On réalise un revêtement de silicium 5 d'une épaisseur d'environ 5 à 15 microns, à la surface du balai tournant 2, ou seulement à la surface d'une partie 4 servant d'électrode de décharge, située à l'extrémité de ce balai tournant 2. On obtient des résultats satisfaisants si ce revêtement 5 de silicium n'est formé qu'à la surface de la partie 4 du balai 2, et, même si ce revêtement de silicium 5 n'est réalisé qu'à la surface de la partie 4, il suffit pour obtenir de bons résultats que le dépôt soit effectué surtout sur le pourtour 6 situé en regard des bornes latérales et unique ment sur les parties de la surface supérieure 7 et de la surface inférieure 7' qui sont perpendiculaires à la surface 6 et situées tout près de cette derniere. Pour confectionner le balai tournant 2, on peut avoir recours a n importe quel matériau classique bon conducteur de l'électricité, par exemple le laiton ou l'acier. On peut assurer la formation du revêtement de silicium 5 à la surface du balai tournant 2, en appliquant le procédé par dépôt d'ions décrit ci-après. Après les avoir lavées sommairement, par exemple au trichloréthylène on suspend de nombreux balais 2 sur une tige porteuse 9, ou moyen analogue, dans un récipient sous vide 8, comme représenté sur la figure 5. En même temps, un bloc 10 consistant en du silicium très pur est placé à une certaine distance, et en regard des surfaces latérales 6 des électrodes 4 des balais 2. Après avoir fait le vide dans le récipient 8 à l'aide d'un dispositif d'aspiration 13, on introduit de l'argon ou un gaz analogue dans la zone sous vide du récipient 8 à l'aide d'un dispositif 14, ce qui crée une atmosphère de gaz neutre, par exemple d'argon, sous une pression d'environ 10 3 torr.On applique une tension de polarisation de plusieurs kilovolts entre le récipient 8, qui est mis à la terre pour être au potentiel 0, et le balai tournant 2, de manière que ce récipient joue le rôle d'électrode positive et que le balai soit une électrode négative. Il se produit ainsi une décharge disruptive qui a ppur effet d'ioniser l'argon neutre, ou tout autre gaz neutre, pour donner des ions positifs qui se précipitent à la surface des balais tournants 2 qui sont maintenus à un potentiel négatif. La surface de chacun des balais 2 est attaquée par les ions avec une intensité de plusieurs angstroms à la minute. Dans ce cas, si cette surface présente une certaine oxydation, la partie qui comporte de l'oxyde est râclée par les ions du gaz neutre. Une tâche ou un revêtement d'oxyde à la surface, que l'on a simplement nettoyée avec du trichloréthylène ou un produit analogue, peut facilement être retirée en moins de 10 minutes par nettoyage par bombardement à l'aide des ions. On fait ensuite descendre la pression qui règne dans le récipient 8 à la valeur d'environ torr pour évaporer le bloc de silicium 10 au moyen d'un faisceau d'électrons, d'un arc au plasma ou par tout moyen analogue. Si l'on a recours au procédé par faisceau d'électrons, on réalise un faisceau d'électrons 12 à l'aide d'un générateur 11 et on dévie ce faisceau au moyen d'un champ magnétique de façon à irradier le bloc de silicium 10 pour le faire fondre et évaporer. Le silicium ainsi évaporé se fixe sur l'électrode de décharge 4 de chaque balai 2, et surtout sur la surface périphérique 6 située en regard du bloc de silicium 10 ce silicium évaporé se fixe également, dans une certaine mesure, sur la surface supérieure et la surface inférieure, ou surfaces latérales plates, 7 et 7' perpendiculaires à la surface 6. le dépôt d'ions est ainsi achevé. Une irradiation d'une durée d'environ 5 à 20 minutes pour évaporer le silicium suffit pour constituer un revêtement de silicium 5 d'une épaisseur d'environ 5 à 15 microns. Le traitement ultérieur destiné à constituer un revêtement d'oxyde de silicium traitement qui est indispensable dans le cas connu d'un balai tournant en forme de plaquette de silicium ou d'un balai tournant recouvert de silicium par pulvérisation, n'est pas nécessaire si le revêtement de silicium est obtenu par le procédé par dépôt selon l'invention. On indiquera ci-après les résultats expérimentaux en ce qui concerne la suppression de l'onde de bruit par le balai tournant muni d'un revêtement de silicium conformément à l'invention, ainsi que l'influence de l'épaisseur de ce revêtement de silicium. La figure 7 fournit des comparaisons quantitatives, en ce qui concerne l'intensité de l'onde de bruit pour divers distributeurs montés sur un véhicule, à savoir respectivement un distributeur 1 comportant un balai tournant 2 (courbe B) muni d'un revêtement de silicium conforme à l'invention, un distributeur muni d'un balai tournant de type connu recouvert d'oxyde de cuivre par pulvérisation (courbe C) et un distributeur (courbe D) dont le balai tournant n'a pas été traité. Sur la figure 7 l'axe des ordonnées correspond à l'intensité (en décibels) du champ de l'onde de bruit dans le plan de l'onde polarisée horizontalement, et l'axe des abscisses est gradué en fréquences des ondes de bruit mesurées (en MHz). Il ressort clairement de la figure 7 que l'intensité du champ de l'onde de bruit polarisée horizontalement est toujours plus faible, lorsque l'on utilise un balai tournant recouvert d'ions de silicium selon l'invention (courbe B), que dans le cas d'un balai tournant non traité (courbe D) ou d'un balai tournant recouvert, par pulvérisation, d'un matériau très résistant (courbe C > , pour toutes les fréquences dans la gamme de mesures. Cela signifie que, grâce à l'invention, l'atténuation de l'onde de bruit est nettement améliorée, en raison d'une forte diminution de l'intensité du champ de l'onde de bruit. La figure 8, dont les axes de coordonnées sont gradués de la même façon que ceux de la figure 7, indique l'influence, sur l'intensité de champ de l'onde de bruit polarisée horizontalement, de l'épaisseur de la couche de silicium constituée par dépôt d'ions. Comme on le voit sur cette figure, une épaisseur d'environ 5 à 15 microns de cette couche de silicium (courbe E) donne des résultats satisfaisants pour la suppression des ondes de bruit. Un balai tournant ainsi traité selon le procédé de dépôt d'ions et muni d'un revêtement de silicium d'une épaisseur d'environ 5 à 15 microns présente les mêmes caractéristiques excellentes de suppression de l'onde de bruit que les balais tournants en forme de plaquette au silicium. Si l'on donne à ce revêtement de silicium une épaisseur dépassant 15 microns, l'amélioration n'est pas très importante. Lorsque l'épaisseur du revêtement de silicium est fixée à une valeur comprise seulement entre 0,5 et 2,5 microns (courbe F) l'effet de suppression de l'onde de bruit risque de disparaître à la longue.Au contraire, si l'épaisseur est choisie supérieure à 5 microns, la propriété de supprimer l'onde de bruit se conserve et supporte un usage prolongé. Grâce au balai traité conformément à l'invention on obtient un effet remarquable en ce qui concerne la suppression des ondes de bruit, effet qui est bien supérieur à celui des balais tournants munis d'un revêtement d'oxyde de cuivre déposé par pulvérisation et égal à l'effet des balais tournants en forme de plaquette de silicium, ce qui montre les propriétés très élevées en ce qui concerne la suppression de tonde de bruit, parmi les balais tournants de type connu traités selon les divers procédés d'application d'un revêtement en un matériau très résistant.De plus, les traitements préalables, comme par exemple le grenaillage, qui sont toujours indispensables dans le procédé par pulvérisation et le traitement par pulvérisation d'aluminure de nickel pour constituer une base, ne sont pas nécessaires dans le cas du procédé selon l'invention. Dans le procédé selon l'invention, un tel traitement est remplacé par un nettoyage par bombardement d'ions de gaz, ce qui simplifie considérablement le traitement préliminaire. En outre, le procédé selon l'invention ne nécessite pas non plus de traitement ultérieur pour former un revêtement d'oxyde de silicium comme c'est le cas pour la réalisation des balais en forme de galette de silicium. De plus, étant donné qu'une couche d'ions très mince, de 5 à 15 microns, est suffisante pour supprimer les ondes de bruit, même si l'on traite, conformément à l'invention, un balai tournant connu sans modifier sa forme, la variation subie par l'intervalle d'éclatement entre le balai et les bornes latérales est négligeable. L'invention ne provoque donc pas cette difficulté qui se présente, dans le cas du procédé par pulvérisation, pour lequel il faut tenir compte d'abord de 1'épaisseur de la couche déposée par pulvérisation. REVENDICATIONS I. Distributeur d'allumage, caractérisé par le fait qu'il comprend - un balai tournant, - des bornes latérales disposées au voisinage du cercle décrit par le pourtour de ce balai, et - un revêtement de silicium déposé sur une surface de ce balai tournant. 2. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce revêtement de silicium n'est appliqué que sur une surface d'une partie d'électrode de décharge située à une extrémité dudit balai. 3. Distributeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ce revêtement de silicium n'est appliqué que sur un bord périphérique tourné vers lesdites bornes latérales. 4. Distributeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit revêtement de silicium est appliqué à la fois sur ce bord périphérique situé en regard des bornes latérales et sur des surfaces latérales plates, perpendiculaires à ce bord périphérique, au voisinage de ce dernier. 5. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement de silicium a une épaisseur comprise entre 5 et 15 microns. 6. Procédé de réalisation d'un revêtement de silicium sur une surface d'un balai tournant de distributeur, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'il consiste - à former un revêtement de silicium sur une surface du balai tournant selon un procédé de dépôt ionique, - à créer une atmosphère sous faible pression autour de ce balai, - à ioniser un gaz neutre, dans cette atmosphère sous faible pression, tout en maintenant le balai tournant à un potentiel négatif, et - à évaporer un bloc de silicium en présence de ce balai tournant. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comprend les opérations complémentaires suivantes - lavage de la surface dudit balai tournant, - évaporation dudit bloc de silicium par chauffage, et - ionisation dudit gaz grâce à une tension électrique de polarisation telle que les ions positifs se précipitent vers le balai tournant maintenu à un potentiel négatif. 8. Procédé selon la revendication 7, suivant lequel on provoque une décharge disruptive pour nettoyer la surface du balai tournant par bombardement.