Brevet FR2505971A1 — publié le 19821119

i 2505971 L'invention concerne une soupape à commande électro- magnétique, en particulier pour l'injection de carburant, dans les dispositifs d'injection de carburant pour moteurs à combus- tion interne, comprenant une cage de soupape, une bobine magné- tique montée sur un noyau en matière ferro-magnétique et un induit qui est relié rigidement avec une partie de soupape, coopérant avec un siège fixe de soupape, et qui est guidé par une membrane de guidage serrée solidairement avec la cage sur sa circonférence extérieure On connaît déjà une soupape à commande électromagnétique de ce genre dans laquelle l'induit est relié avec une membrane de guidage dont la circonférence extérieure est fortement serrée par la cage Toutefois, on ren- contre dans cette réalisation, l'inconvénient que, pour relier l'induit à la membrane de guidage, une opération supplémentaire est nécessaire, et que, en raison de la liaison de l'induit ou armature de la membrane de guidage, il se produit dans cette membrane des tensions qui entratnent une inclinaison de l'induit par rapport au noyau, de sorte que, d'une part, on court le risque que l'induit ne soit pas tiré d'une façon parallèle et, d'autre part, que, lors de la fermeture de la soupape, la partie formant soupape vienne s'appliquer d'un seul côté sur le siège de soupape. Pour remédier à ces inconvénients, l'invention pro- pose une soupape caractérisée en ce que la membrane de guidage possède une zone de serrage annulaire, ainsi qu'une zone annu- laire de guidage dont le diamètre est plus petit, cette zone de serrage et cette zone de guidage étant reliées ensemble par des entretoises radiales et limitant, en commun avec ces entre- toises, des ouvertures de passage, pendant que la zone de guidage de la membrane s'applique, sous la tension d'un ressort, sur un bord de guidage de l'induit réalisé sous la forme d'une armature plate, sur la face de cette armature tournée vers le siège de la soupape, et guide l'armature plate parallèlement au siège de la soupape et la surface frontale du noyau Cette soupape sui- vant l'invention offre l'avantage que l'induit plat est guidé avec un faible frottement, et parallèlement au plan, sans né- cessiter d'opération supplémentaire, et évite tout obliquité du guidage de l'induit qui serait due à des tensions de la mem- brane de guidage. D'autres dispositions décrites dans la suite per- mettent des perfectionnements et améliorations avantageuses de la soupape décrite ci-dessus Un point particulièrement avan- tageux est le centrage simultané de la partie formant soupape par la membrane de guidage Il y a également avantage à arrondir les bords de guidage de l'induit plat, concentrique, coopérant avec la membrane de guidage afin qu'ils puissent rouler l'un par rapport à l'autre sans user D'autre part, il y a avantage à arrondir les bords circonférentiels extérieurs de l'induit plat tournés vers le noyau, ce qui permet ainsi d'obtenir une diminution de l'usure. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés, représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: la figure 1 représente une soupape d'injection de carburant à commande électromagnétique, la figure 2 représente une membrane de guidage suivant l'invention. La soupape d'injection de carburant représentée en figure 1 sert, par exemple, à l'injection de carburant, en par- ticulier sous une faible pression, dans le tuyau d'admission de moteurs à combustion interne avec compression du mélange, et allumage commandé La cage 1 de soupape est fabriquée par un formage sans enlèvement de copeaux, par exemple par emboutis- sage, roulement, ou autre procédé analogue, et présente une configuration en forme de pot, avec un fond 2 à partir duquel est réalisé un raccord de guidage 3, possédant une perforation de guidage 4 qui traverse également le fond 2 et débouche dans la chambre intérieure 5 de la cage 1 de soupape Dans la cham- bre intérieure 5 de cette cage 1, est inséré un noyau en coquille 7 en matière ferromagnétique, ayant un diamètre plus petit que celui de la chambre intérieure 5 et s'appliquant par un collet 8, sur un épaulement intérieur 9 de la cage 1 de soupape. Sur la face du collet 8, à l'opposé de l'épaulement intérieur 9, agit un anneau écarteur 10, auquel est raccordée une membrane il de guidage, et un porte-buse 12; un bord rabattu 13 entoure partiellement la surface frontale du porte- buse 12 et exerce sur ce dernier une force de serrage axiale qui assure la fixation de la position du noyau en coquille 7, de l'anneau écarteur 10, de la membrane de guidage 11 et du porte-buse 12 On peut utiliser, par exemple, comme noyau en coquille 7, un noyau en coquille T 26 de la firme Siemens: il possède un noyau extérieur 15 annulaire et un noyau intérieur 17 annulaire, relié avec le précédent par une culasse 16 Un bobinage magnétique 18 peut être entouré, au moins partielle- ment, par un support isolant 19, qui est enfoncé, avec le bobi- nage magnétique 18, dans l'espace annulaire formé entre les noyaux extérieur 15 et intérieur 17 et qui est relié mécanique- ment, par exemple au moyen de rivets, ou'd'une jonction à déclic amovible, avec la culasse 16. Il est avantageux d'assurer l'alimentation en éner- gie du bobinage magnétique 18 par des broches de contact 22, dont une seule est représentée, qui sont prises dans une garni- ture isolante 23, en verre par exemple, cette garniture isolante 23 pouvant oetre entourée d'une bague de fixation 24 qui est insérée hermétiquement dans un orifice de passage 25 du fond 2 de la cage de soupape et est, par exemple, soudée Aux broches de contact 22 peuvent se raccorder, d'une façon non représentée, mais bien connue, des prises de courant enfichables ou des cables électriques Pour des compensations de longueur, en cas de dilatation thermique entre le bobinage magnétique 18 et les broches de contact 22, il sera toujours prévu un conducteur de contact 26. Entre la surface frontale 28 du noyau en coquille 7 qui est à l'opposé de la culasse 16 et la membrane de guidage 11, est placée une armature plate 29 Dans la zone centrale de cette armature plate 29, est reliée avec elle, par exemple par soudure ou brasage, une partie mobile 30 de la soupape La partie mobile 30 de la soupape passe dans un orifice central 31 de guidage de la membrane 11, et coopère avec un siège de sou- pape fixe 32, réalisé dans un corps 33 de siège de soupape Ce corps de siège de soupape 33 est posé dans le porte-buse 12. La partie 30 de la soupape et l'armature plate 29 sont guidées, par l'orifice central de guidage 31 de la membrane de guidage lt, dans le sens radial, d'une part vers le siège de soupape 32 et, d'autre part, vers la surface frontale 28 du noyau en coquille 7 Il n'y a aucune liaison rigide de la membrane de guidage 11, ni avec la partie 30 de la soupape, ni avec l'arma- ture plate 29. Cette armature plate 29 peut être réalisée sous la forme d'une pièce estampée ou emboutie et comporter, par exemple, 4 2505971 une couronne 34 de guidage, annulaire, tournée vers la membrane de guidage 11, qui, d'une part, améliore la rigidité de l'arma- ture plate 29 et, d'autre part, sépare une première zone de travail 36 de l'armature plate qui est associée à la surface frontale du noyau extérieur 15, d'une seconde surface de travail qui est associée à la surface frontale du noyau intérieur 17, et enfin forme un bord de guidage 35 concentrique, qui s'applique sur la membrane de guidage 11, de sorte que l'armature plate 29 se déplace, son plan restant parallèle à la surface frontale 28 du noyau en coquille 7 Le bord de guidage 35 est réalisé avec un arrondi, de sorte qu'il peut rouler sur la membrane de gui- dage sans usure Pour diminuer l'usure, le bord circonférentiel 27 tourné vers le noyau extérieur 15 est également arrondi La partie 30 de la soupape possède une section 38 sphérique coopé- rant avec le siège de soupape 32, réalisée, par exemple, sous la forme d'une zone sphérique aplatie Le serrage de la membrane de guidage 11, entre l'anneau écarteur 10 et le porte-buse 12, s'opère sur un plan qui passe, quand la partie 30 de la soupape s'applique sur le siège de soupape 32, par le centre M ou le plus près possible du centre M de la section sphérique 38. Quand la partie 30 de la soupape s'applique sur le siège 32 de cette soupape, la membrane de guidage 11 se courbe sous la ten- sion sur le bord de guidage 35 de l'armature plate 29 La partie 30 de la soupape est sollicitée, dans le sens de la fermeture de la soupape, par un ressort de poussée 39, qui dépasse, de l'autre côté, dans une perforation intérieure 40 du noyau en coquille 7, et s'appuie sur un organe formant tiroir 41 La force du ressort 39 de poussée exercée sur l'armature plate 29 et sur la partie 30 de la soupape peut être influencée par un déplacement axial de l'organe formant titoir 41. Le tiroir 41 est enfoncé à force, à son extrémité qui est à l'opposé de l'armature plate, dans la perforation de guidage 4 du fond 2 et dans le raccord de guidage 3, et porte, dans la zone du raccord de guidage 3, une section portant des rainures 43, par exemple des gorges annulaires aplaties, un filetage, un moletage ou autre, afin d'assurer une meilleure fixation axiale de ce tiroir 41, le raccord de guidage 3 étant comprimé vers l'intérieur dans la zone des rainures 43, de sorte que la matière de ce raccord 3 de guidage pénètre dans les rainures 43 du tiroir 41 L'extrémité du tiroir 41, à l'opposé de l'armature 29, est réalisée de telle façon qu'elle se termine à l'intérieur du raccord de guidage 3, et possède un téton 44 dont le diamètre est plus petit que celui de la perfo- ration 4 de guidage Sur le téton 44, on peut faire agir un outil approprié pour déplacer le tiroir 41 Ce tiroir 41 porte une perforation longitudinale 45, ouverte vers l'armature plate 29, qui débouche de l'autre c 8 té, en dehors du noyau en coquille 7, dans des perforations transversales 46, vers la circonférence du tiroir 41, dans la chambre intérieure 5 de la cage 1 de la soupape. La partie 30 de la soupape comporte une section 48 cylindrique, reliée avec l'armature plate 29 et à laquelle se raccorde la section sphérique 38 de cette partie 30 La partie de soupape 30 est pourvue d'une perforation 49 formant un trou borgne, ouvert du c 8 té de l'armature plate 29, et qui se pour- suit le plus loin possible dans la section de forme sphérique 38 Le ressort de poussée 39, qui s'applique d'un côté sur le tiroir 41, passe dans une ouverture 50 de l'armature plate 29, et s'appuie de l'autre c 8 té, dans la partie 30 de la soupape, sur le fond 51 du trou borgne 49, de sorte que si le circuit magnétique 7, 18, 29 n'est pas excité, la partie 30 de la sou- pape est maintenue hermétiquement sur le siège de soupape 32, contre la force élastique de la membrane de guidage 11 Des perforations 52 s'étendent de la circonférence de la partie 30 de la soupape jusqu'au trou borgne 49. Vers l'aval du siège de soupape 12, est réalisée une chambre collectrice 54, dont le volume doit être le plus petit possible, et qui est limitée par le corps 33 du siège de soupape, la section sphérique 38, et un corps 55 provoquant la rotation du jet placé en aval du corps 33 du siège de soupape. Une bordure 56 du porte-buse 12 entoure une surface du corps 55 qui est à l'opposé du corps de siège de soupape 33, de sorte que ce corps 33 et le corps provoquant la rotation du jet 55 sont bloqués dans leur position Le corps 55 porte une saillie 57, qui s'avance dans la chambre collectrice 54, et dont la sur- face frontale tournée vers la partie 30 de la soupape est aplatie De la paroi circonférentielle 58 latérale qui s'étend, par exemple, coniquement, partent des canaux 59, provoquant la rotation, ouverts vers la chambre collectrice 54, qui peuvent 6 2505971 être inclinés, d'une façon connue, sous un angle par rapport à l'axe de la soupape, et qui débouchent dans une chambre de rota- tion 60 Les canaux 59 peuvent ici déboucher tangentiellement dans cette chambre 60 et servent à fournir le carburant dans la quantité voulue La pellicule de carburant qui se forme sur la paroi de la chambre de rotation 60 se déchire sur l'extrémité à arête vive de cette chambre 60, et parvient ainsi, en forme de c 8 ne dans le tuyau d'admission, de sorte qu'on est assuré de la bonne qualité de la préparation du carburant, en particu- lier quand les pressions de carburant sont faibles. La soupape d'injection de carburant logée dans une pièce de fixation 62 peut être bloquée dans sa position, par exemple, au moyen d'une griffe ou d'un couvercle 63, et présente, dans la cage 1 de soupape, une première gorge annulaire 64, et une seconde gorge annulaire 65, décalée dans le sens axial et fermée hermétiquement par rapport à la première gorge 64 Dans la pièce de fixation 62 est réalisée une conduite 66 d'alimenta- tion en carburant, qui débouche dans la première gorge annulaire 64 D'autre part, il est aussi réalisé, dans la pièce de fixa- tion, une conduite de retour du carburant 67, qui communique avec la seconde gorge annulaire 65 Des orifices radiaux 68, pratiqués dans la paroi de la partie tubulaire cylindrique de la cage 1 de la soupape font communiquer la première gorge annu- laire 64 avec un canal d'écoulement 69, qui est réalisé entre le noyau extérieur 15 et la paroi intérieure de cette cage 1 de la soupape La partie de la chambre intérieure 5 qui se trouve au-dessus du noyau en coquille 7 communique avec la seconde gorge annulaire 65 par des orifices d'écoulement 70, qui s'éten- dent radialement et sont ménagés dans la partie tubulaire cylin- drique de la cage de la soupape; elle est séparée du canal d'arrivée 69 par une pièce d'étanchéité 71. La membrane de guidage 11 possède des orifices d'écou- lement 73 qui la traversent et, de même, de tels orifices de pas- sage 74 peuvent être réalisés aussi dans l'armature plate 29. Le carburant, qui arrive par les orifices d'alimentation 68 dans le canal d'écoulement 69, peut s'écouler par des orifices 75 pratiqués dans le collet 8 et, par les orifices d'écoulement 73 pratiqués dans la membrane 11, vers le siège de soupape 32 d'ou il arrive, quand la partie 30 de la soupape est soulevée du siège de soupape 12, dans la chambre collectrice 54 et se trouve 7 2505971 dosé à cet endroit par les canaux 59 provoquant la rotation La partie du carburant en excès dans le dosage peut s'écouler, par les perforations transversales 52, dans le trou borgne 49 de la partie 30 de la soupape et, de là, par la perforation inté- rieure 40 ou par la perforation longitudinale 45 du tiroir 41 et les perforations transversales 46, arriver dans la partie de la chambre intérieure 5 qui est au-dessus du noyau en coquille 7, tout en absorbant la chaleur qui s'est dégagée dans le cir- cuit magnétique, et passer de là par les orifices d'évacuation 70 et la seconde gorge annulaire 65 pour gagner la conduite 67 de retour du carburant. La figure 2 représente, en plan, la membrane de gui- dage-ll Cette membrane de guidage 11 présente, suivant l'inven- tion, une zone annulaire 77 de serrage, qui est maintenue par serrage entre l'anneau écarteur 10 et le-porte-buse 12 de la soupape La zone de serrage 77 est reliée avec une zone 79, de plus faible diamètre, réalisée sous une forme annulaire, et sur laquelle s'appuient les bords de guidage 35 de l'armature plate 29 Cette liaison est assurée par des entretoises 78 qui s'éten- dent radialement, quatre de ces entretoises 78 étant prévues, décalées de 90 les unes par rapport aux autres, dans la mem- brane de guidage 11 représentée en figure 2 Les orifices d'écoulement 73 sont ménagés entre la zone de serrage 77, les entretoises 78 et la zone de guidage 79 Une zone annulaire 81 de centrage dont le diamètre est plus faible que celui de la zone de guidage, est reliée, par d'autres entretoises 80, avec cette zone de guidage 79, et encercle l'ouverture 31 centrale de guidage, destinée à centrer la partie 30 de la soupape. Entre la zone de guidage 79, les entretoises 80 et la zone de centrage 81 sont ménagées des orifices d'écoulement 82 Dans la membrane de guidage 11 représentée, il est prévu quatre entretoises 80, qui sont décalées entre elles de 90 et de 450 par rapport aux entretoises 78. En donnant à la largeur des entretoises 78, des dimensions appropriées, on peut adapter la force exercée par la membrane de guidage sur l'armature plate 29. 8 2505971 ) Soupape à commande électromagnétique, en parti- culier pour injection de carburant, dans les dispositifs d'in- jection de carburant pour moteurs à combustion interne, compre- nant une cage de soupape, une bobine magnétique montée sur un noyau en matière ferro-magnétique et un induit qui est relié rigidement avec une partie de soupape, coopérant avec un siège fixe de soupape, et qui est guidé par une membrane de guidage serrée solidairement avec la cage sur sa circonférence exté- rieure, soupape caractérisée en ce que la membrane de guidage ( 11) possède une zone de serrage ( 77) annulaire, ainsi qu'une zone annulaire ( 79) de guidage dont le diamètre est plus petit, cette zone de serrage ( 77) et cette zone de guidage ( 79) étant reliées ensemble par des entretoises radiales ( 78) et limitant, en commun avec ces entretoises ( 78), des ouvertures ( 73) de passage, pendant que la zone de guidage ( 79) de la membrane ( 11) s'applique, sous la tension d'un ressort, sur un bord de guidage ( 35) de l'induit réalisé sous la forme d'une armature ( 29) plate, sur la face de cette armature ( 29) tournée vers le siège ( 32) de la soupape ( 32) et la surface frontale ( 28) du noyau. 2 ) Soupape suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le bord de guidage ( 35) concentrique de l'armature plate ( 29) est réalisé avec un arrondi. ) Soupape suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le bord ( 27) circonférentiel, extérieur, de l'armature plate ( 29) tourné vers le noyau ( 7) est réalisé avec un arrondi. ) Soupape suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisée en ce qu'est reliée, par des entretoi- ses radiales ( 80), avec la zone de guidage ( 79) de la membrane ( 11), une zone de centrage ( 81) annulaire, qui guide, au moyen d'une ouverture centrale ( 31) de guidage, la partie ( 30) de la soupape dans le sens radial et qui limite en commun avec la zone de guidage ( 79) et les entretoises ( 80), des ouvertures d'écoulement ( 82).