Brevet FR2513323A1 — publié le 19830325

La présente invention est relative aux disposi- tifs électriques d'assistance au démarrage, destinés à être utilisés dans les chambres de combustion des moteurs à allu- mage par compression, ces dispositifs étant du type compre- nant un corps sur lequel est montée une borne, un prolonge- ment tubulaire porté par le corps, ce prolongement, en ser- vice, s'étendant dans un trou de la culasse du moteur, l'ex- trémité de ce prolongement opposée au corps étant exposée dans la chambre de combustion, un élément chauffant élec- trique à enroulement disposé à ladite extrémité du prolonge- ment et une tige conductrice s'étendant dans le prolongement jusqu'à ladite extrémité de celui-ci, cette tige étant re- liée électriquement à une extrémité de l'élément chauffant et à ladite borne, l'autre extrémité de l'élément étant con- nectée électriquement audit prolongement. Ces dispositifs d'assistance ont l'avantage, par rapport aux dispositifs du type dans lequel l'élément chauf- fant est complètement enfermé dans un élément tubulaire fer- mé, qu'ils agissent pour faciliter le démarrage du moteur presque immédiatement après avoir été connectés à une source d'alimentation électrique Un inconvénient consiste en ce que l'élément chauffant est exposé à des conditions extrêmes dans la chambre de combustion pendant tout le temps o le moteur fonctionne. On a décrit un tel dispositif dans le brevet britannique NO 1 127 454 Dans cet exemple, l'élément chauf- fant électrique est constitué par une spirale qui est enrou- lée autour de la tige conductrice et qui est située à l'in- térieur d'une extrémité du prolongement tubulaire Un bour- relet en céramique adjacent à l'élément s'étend autour de la tige, et cette dernière est supportée dans le prolonge- ment au moyen d'un garnissage en verre fondu qui établit également un joint étanche aux gaz. Pour prolonger la durée de service du dispositif d'assistance au démarrage, il a été proposé de réunir l'ex- trémité externe de l'élément chauffant au prolongement en un point éloigné de l'élément chauffant lui-même Un tel 251 323 dispositif est décrit dans le brevet britannique NO 1 165 194 Ceci est réalisé en repliant la partie d'extrémité externe de l'élément chauffant à environ 900 en fixant l'extrémité de l'élément au prolongement, à l'au- tre extrémité ou au voisinage de l'autre extrémité du pro- longement Cette technique a permis de prolonger la durée de vie du dispositif mais du fait que les conditions de fonctionnement dans les moteurs modernes à allumage par compression deviennent plus dures, les dispositifs d'assis- tance au démarrage ont été sujets à des défaillances dues à la rupture de l'élément à l'emplacement des joints avec la tige et le prolongement. Le but de l'invention est de fournir un dispo- sitif d'assistance au démarrage du type précité, sous une forme perfectionnée. L'invention a pour objet à cet effet un dispo- sitif d'assistance au démarrage pour moteur à allumage par compression, du type précité dans lequel ladite tige com- porte une partie convergente adjacente à ladite extrémité du prolongement, ledit élément chauffant étant formé d'une bande conductrice et étant enroulé depuis l'extrémité libre de ladite tige suivant une disposition hélicoïdale à recou- vrement le lonq d'au moins une Dartie de ladite portion convergente de la tige. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'enroulement de la bande le lona de la portion non conver- qentç de la tige est réalisé sans recouvrement. L'invention va être décrite plus en détail ci- dessous en se référant au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple et sur lequel: la figure 1 est une vue latérale en coupe partielle d'un dispositif suivant l'invention; la figure 2 est une vue en coupe à plus gran- de échelle d'une partie du dispositif représenté à la fi- gure 1. En se référant au dessin, le dispositif d'as- sistance au démarrage comprend un corps 10 qui est dans son ensemble cylindrique mais comporte une partie hexagonale Il et une partie filetée 12 La partie filetée, en service, est en prise avec un filetage complémentaire formé dans un trou de la culasse du moteur associé Le corps porte en outre une borne 13 qui, en service, est connectée à une borne d'une source d'alimentation électrique, l'autre borne de ladite source étant connectée au corps par l'intermédiaire de la masse du véhicule. Un prolongement tubulaire 14 en métal s'étend à partir du corps 10 et est logé dans une cavité formée dans ce dernier Le prolongement tubulaire 14 est entouré par un manchon cylindrique protecteur 15 présentant une portion tronconique 16 qui en service prend appui contre un siège ménagé dans le trou de la culasse du moteur. Une tige conductrice 17 s'étend à l'intérieur du prolongement 14 et est connectée électriquement à la bor- ne 13, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une ré- sistance ballast La tige 17 présente une portion conver- gente 18 et une portion cylindrique 19 La portion cylin- drique et une petite longueur de la portion convergente 18 s'étendent audelà du prolongement et l'extrémité de ce dernier fait saillie au-delà du manchon 15 de protection, et présente une forme convergente. Un élément chauffant électrique désigné dans son ensemble par la référence 20 est enroulé autour de la tige L'élément chauffant est formé d'une bande de métal conducteur qui est de façon commode un alliage de nickel et de chrome à 80/20 La bande est enroulée hélicoidalement autour de la tige et est fixée à son extrémité interne sur la portion cylindrique 19 par exemple par soudage par points. La bande est ensuite enroulée suivant un agencement hélicoi- dal à recouvrement sur au moins une partie de la longueur de la portion convergente 18 de la tige L'enroulement de la bande est poursuivi sans recouvrement vers l'extrémité de la tige adjacente au corps et elle est fixée sur la pa- roi du prolongement 14. La tige et l'élément chauffant sont maintenus à l'intérieur du prolongement au moyen d'un garnissage en verre fondu qui est désigné par la référence 21, ce garnis- sage s'étendant jusqu'à l'extrémité du prolongement qui est on Dosée au cores 10 Suivant un aspect important de l'in- vention, la tige est fixée positivement à l'intérieur du prolongement sur toute la longueur de ce dernier et suivant une autre caractéristique importante de l'invention, le dia- mètre de la tige 17 est seulement légèrement inférieur au diamètre interne du prolongement La différence entre les diamètres est telle que la bande puisse être enroulée autour de la tige tout en laissant en même temps un jeu suffisant pour que le verre puisse s'écouler entre la bande et la pa- roi interne du Prolongement afin d'assurer l'étanchéité de l'ensemble. On remarquera également à la figure 2 que le diamètre interne maximum de la portion hélicoïdale à recou- vrement de l'élément chauffant est à peu près égal au dia- mètre de la tige Ceci assure que la bande est soutenue par la tige sur la totalité de sa longueur. On décrira maintenant les phases de la réalisa- tion de l'ensemble tige/élément/prolongement Du fait que la bande est enroulée autour de la tige, il est nécessaire qu'elle soit électriquement isolée de cette dernière et ce but est atteint tout d'abord en prévoyant sur la tige un revêtement en émail qui est désigné par la référence 22 à la figure 2 De façon commode, l'émail utilisé pour réali- ser le revêtement est un émail à base de chrome qui est capable de résister à des températures de l'ordre de 10000 C. Un émail approprié est celui vendu sous la dénomination SOLARAMIC ENAMEL par la firme britannique Ferro Limited, Ounsdale Road, Wombourne, Wolverhampton Après avoir été appliqué sur la tige, l'émail est traité à chaud de façon à réaliser un revêtement dur Pendant l'application de l'émail, la portion cylindrique 19 et la portion d'extrémi- té opposée de la tige sont masquées afin de les empêcher d'être recouvertes Dar l'émail, autrement ces portions de la tige devraient être sablées après la cuisson du revête- ment Le but de ceci est de pouvoir fixer la bande par exemple par soudage par points comme on va le décrire ci- dessous. La phase suivante consiste à enrouler la bande sur la tige Comme on l'a indiqué plus haut, la bande est en un alliage de nickel et de chrome mais, avant qu'elle soit enroulée sur la tige, elle est pourvue d'un revêtement de nickel qui est oxydé pour réaliser une couche superfi- cielle électriquement isolante d'oxyde de nickel L'extré- mité de la bande, après l'enlèvement de la couche d'oxyde, est soudée par points sur la portion 19 de la tige, la jonction de l'extrémité de la bande étant réalisée avec un angle faible Après l'opération de liaison, la bande est enroulée autour de la tige et comme on le voit à la figure 2, la bande est enroulée hélicoldalement à recouvrement. Dans l'exemple particulier décrit, la totalité de la lon- gueur de la portion convergente 18 porte la bande enroulée à recouvrement L'enroulement est poursuivi jusqu'à l'ex- trémité de la tige opposée à la portion cylindrique 19, sans recouvrement, et la bande est fixée temporairement sur l'extrémité non revêtue de la tige par soudage par points La bande est ensuite counée Le fait que la bande soit fixée sur l'extrémité de la tige a simplement pour but de l'empêcher de se dérouler. La tige portant la bande est alors introduite dans le prolongement dans lequel on a préalablement intro- duit un tube en verre qui fournit le garnissage et qui agit pour centrer la tige dans le prolongement L'ensemble est alors chauffé de façon à faire fondre le verre, la tempéra- ture nécessaire étant de l'ordre de 10000 C Lorsque le ver- re a fondu, on laisse l'ensemble refroidir et l'extrémité de la bande opposée à la portion cylindrique 19 de la tige est séparée de celle-ci et est soudée par points sur le prolongement Finalement, l'ensemble est ajusté dans le corps et on effectue un brasage pour fixer le prolongement sur le corps L'élément 15 de protection peut alors être ajusté et la tige 17 reliée à la borne 13. 251 U 323 Dans le dispositif d'assistance au démarrage décrit, la tige 17 est pourvue d'un support sur la plus grande partie de sa longueur et présente également un dia- mètre plus grand que celui des dispositifs connus précités. Elle est par conséquent mieux apte à supporter des vibra- tions latérales dues aux ondes de choc dans la chambre de combustion De plus, le dispositif présente une résistance accrue aux chocs thermiques et diminue le ramollissement du verre En même temps cependant, une portion de l'élément chauffant est exposée directement dans la chambre de com- bustion, conservant la capacité de chauffage rapide de ce type de dispositif d'assistance au démarrage Il n'est pas essentiel que la tige présente un diamètre constant sur sa partie qui est située entre la portion convergente 18 et l'extrémité qui est reliée à la borne Au moins la partie adjacente à la portion convergente doit avoir le diamètre précité Si le diamètre varie, il doit alors varier d'une façon progressive de façon que la bande soit soutenue sur la tige de façon appropriée. Suivant l'exemple particulier décrit, les di- mensions importantes du dispositif suivant l'invention sont les suivantes: le diamètre de la tige 17 est de 3,2 mm et la longueur de la portion de la tige faisant saillie du corps 10 est comprise entre 20 mm et 25 mm Le diamètre externe de l'élément 15 de protection est de 7 mm et la longueur axiale de la portion convergente 18 de la tige est de 5 mm, l'angle formé par sa surface étant compris entre 20 et 400 Le diamètre de la portion cylindrique 19 est de 1 mm et la longueur de la portion de la tige faisant saillie au-delà du prolongement 14 est de 2 mm. REVENDICATIONS 1 Dispositif électrique d'assistance au démar- rage destiné à être utilisé dans la chambre de combustion d'un moteur à allumage par compression, caractérisé en ce qu'il comprend un corps ( 10) sur lequel est montée une bor- ne ( 13), un prolongement tubulaire ( 14) porté par le corps, ce prolongement s'étendant en service dans un trou de la culasse du moteur, l'extrémité du prolongement opposée au corps étant exposée dans la chambre de combustion, un élé- ment chauffant électrique hélicoïdal ( 20) disposé à ladite extrémité du prolongement et une tige conductrice ( 17) s'é- tendant à l'intérieur du prolongement jusqu'à ladite extré- mité de celui-ci, ladite tige étant connectée électriquement à une extrémité de l'élément chauffant et à ladite borne ( 13), l'autre extrémité de l'élément chauffant étant connec- tée électriquement audit prolongement, la tige présentant une portion convergente ( 18) adjacente à ladite extrémité du prolongement et l'élément chauffant ( 20) étant formé d'une bande conductrice enroulée depuis l'extrémité libre de la tige, hélicoidalement et à recouvrement, le long d'au moins une partie de ladite portion convergente de la tige. 2 Dispositif suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la bande est enroulée le long de la portion non convergente de la tige ( 17), sans recouvrement. 3 Dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que le prolongement ( 14) recouvre une partie de la portion convergente ( 18). 4 Dispositif suivant la revendication 3, ca- ractérisé en ce que la partie d'extrémité du prolongement ( 14) qui recouvre ladite portion convergente ( 18) de la tige présente une forme convergente. Dispositif suivant la revendication 4, ca- ractérisé en ce qu'il comprend un garnissage ( 21) en verre fondu qui est disposé entre la paroi interne du prolonge- ment ( 14) et la tige ( 17), ledit garnissage centrant la tige avec l'élément chauffant dans ledit prolongement. 6 Dispositif suivant la revendication 2, ca- ractérisé en ce que la tige ( 17) présente à son extrémité libre une portion cylindrique ( 19), ladite bande étant fixée sur ladite portion cylindrique de la tige. 7 Dispositif suivant la revendication 6, ca- ractérisé en ce qu'il comprend sur la tige ( 17) un revête- ment ( 22) électriquement isolant et un autre revêtement électriquement isolant sur ladite bande. 8 Dispositif suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que l'angle de conicité de ladite portion convergente ( 18) de la tige est compris entre 200 et 400. 9 Dispositif suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le diamètre interne maximum de la por- tion de l'élément chauffant ( 20) enroulée hélicoidalement à recouvrement est à peu près égal au diamètre de la tige.