Brevet FR2606088A1 — publié le 19880506

La présente invention concerne un injecteur élec- tromagnétique de carburant et un procédé pour fabriquer un tel injecteur. Plus particulièrement l'invention concerne un injecteur électromagnétique de carburant destiné à être uti- lisé dans des moteurs d'automobiles et également un procédé pour fabriquer un tel injecteur de carburant. La demande de brevet japonais mise à l'inspec- tion publique sous le N 119364/1985 décrit, en particulier en référence à la figure 1 des dessins annexés à cette deman- de, un injecteur électromagnétique de carburant typique con- nu. L'injecteur de carburant comporte un élément de soupape mobile qui comprend, sous forme monobloc, une sou- pape à bille 11, une tige de plongeur 10 et un plongeur 7 qui constitue un noyau mobile. En fonctionnement, un courant électrique est envoyé à une bobine d'électroaimant 4 de telle sorte qu'il se forme un circuit magnétique comprenant le plon- geur 7, un noyau formant stator 2 et un étrier 6, de sorte qu'il s'établit une force de traction magnétique permettant au noyau formant stator 2 d'attirer le plongeur 7. Lorsque l'envoi du courant électrique à la bobine d'électroaimant 4 est interrompu, la force de traction magnétique cesse de sor- te que l'élément de soupape mobile est ramené dans sa position initiale sous l'action de la force du ressort 5. Habituellement la liaison mécanique entre le stator 2 et la culasse 6 est obtenue par matage à l'aide d'un gabarit qu'on abaisse sur le rebord d'une ouverture ménagée dans la culasse de manière à déformer simultanément plastique- ment le matériau de la culasse sur l'ensemble du pourtour de l'ouverture ménagée dans la culasse. Cependant ce procédé de liaison présente un in- convénient consistant en ce que le centre de la force de ma- tage appliquée à la zone périphérique de l'élément de liaison tend à être décalé par rapport au centre de l'ouverture ména- gée dans la culasse, de sorte que l'on rencontre des diffi- cultés pour réaliser un matage uniforme de la culasse. La cu- lasse tend également à se déformer, ce qui fait apparaître un décalage entre les axes de la culasse et du noyau formant stator, à l'état assemblé. En outre, étant donné que la précision de la construction d'un injecteur de carburant dépend de la dimen- sion radiale du noyau formant stator et de la longueur de la surface, sur laquelle le noyau formant stator est accouplé à la culasse, le procédé de matage mentionné ci-dessus présen- 1O te en soi le risque de fournir une excentricité importante, ce qui entraîne une forte variation de la précision de monta- ge dans la direction axiale, qui souvent atteint 0,O6mm (voir la figure 4 annexée à la présente demande). Dans l'injecteur de carburant connu, dans le- quel la culasse et la stator sont fixés l'un à l'autre par matage, il est nécessaire qu'un guide de soupape et un guide delatige de plongeur possèdent des longueurs importantes afin de garantir un déplacement alternatif uniforme et précis du noyau mobile. L'utilisation d'un tel long guide de soupape et d'un tel long guide de la tige de plongeur accroit inévi- tablement les dimensions de l'injecteur de carburant et com- plique la constitution de ce dernier. C'est pourquoi un but de la présente invention est de fournir un injecteur de carburant dans lequel la pré- cision de montage soit élevée, ainsi qu'un procédé pour fa- briquer un tel injecteur, permettant d'éliminer les problèmes décrits plus haut de l'art antérieur. A cet effet, conformément à un aspect de l'in- vention, il est prévu un injecteur électromagnétique de car- burant comprenant une culasse cylindrique constituant le corps dudit injecteur, une bobine d'électroaimant et un noyau for- mant stator, montés fixes dans ladite culasse cylindrique, un noyau mobile apte à être attiré par ledit noyau formant stator, et un élément de soupape mobile, apte à répondre au- dit noyau mobile de manière à être amené en et hors de con- tact avec un siège de soupape d'injection de carburant confor- mément à l'équilibre existant entre une force électromagnéti- que produite par ladite bobine d'électroaimant et une force produite par un ressort logé dans ledit noyau formant stator, caractérisé en ce que ledit noyau formant stator est logé co- axialement dans ladite culasse cylindrique, une partie du ma- tériau de l'un ou l'autre desdits éléments constitués par le noyau formant stator et la culasse étant refoulée, par défor- mation plastique, dans une gorge annulaire ménagée dans la surface opposée de l'autre desdits éléments, ce qui a pour effet que ledit noyau formant stator et ladite culasse sont accouplés et retenus l'un à l'autre par la force de contrac- tion produite par le matériau déformé plastiquement présent dans et autour de ladite gorge annulaire. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un procédé pour fabriquer un injecteur électromagnéti- que de carburant du type comportant une culasse cylindrique constituant le corps dudit injecteur, une bobine d'électro- aimant et un noyau formant stator, montés fixes dans ladite culasse cylindrique, un noyau mobile apte à être attiré par ledit noyau formant stator, et un élément de soupape mobile, apte à répondre audit noyau mobile de manière à être amené en et hors de contact avec un siège de soupape d'injection de carburant conformément à l'équilibre existant entre une force électromagnétique produite par ladite bobine d'électro- aimant et une force produite par un ressort logé dans ledit noyau formant stator, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il inclut les étapes consistant à: maintenair ladite cu- lasse entre un guide centraletun guide extérieur de manière que les surfaces périphériques intérieure et extérieure de ladite culasse soient placées en contact avec et guidées par respectivement ledit guide central et ledit guide extérieur, installer coaxialement ledit noyau formant stator dans ladite culasse, ledit noyau formant stator étant guidé par ledit gui- de central, et comprimer localement l'élément de bord péri- O. phérique de l'angle desdits éléments constitués par ladite culasse et ledit noyau formant stator de manière à amener une partie du matériau de l'organe comprimé à refluer plastique- ment dans une direction sensiblement perpendiculaire à la for- ce de compression, dans une gorge annulaire ménagée dans la surface opposée de l'autre desdits éléments, ce qui établit l'accouplement entre ladite culasse et ledit noyau formant stator sous l'effet de la force de contraction du matériau déformé plastiquement, dans et autour de ladite gorge annu- laire. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe lon- gitudinale d'un injecteur de carburant conforme à la présen- te invention; - la figure 2 représente une vue en coupe lon- gitudinale d'une partie essentielle de l'injecteur de carbu- rant représenté sur la figure 1 et montrant notamment la ma- nière dont un noyau formant stator est fixé à une culasse; - la figure 3 représente un graphique montrant la variation de la précision d'assemblage de l'injecteur de carburant conforme à l'invention par rapport à la précision d'assemblage d'un injecteur connu de carburant; et - la figure 4 montre un graphique représentant la précision d'assemblage de l'injecteur de carburant confor- me à la présente invention et celle.d'un injecteur de carbu- rant de l'art antérieur. En référence à la figure 1, un noyau formant stator 1 comporte un perçage central constituant un passage la pour le carburant. Le noyau formant stator 1 comporte éga- lement un collet lb formé sur la surface périphérique exté- rieure, en un emplacement intermédiaire du point de vue axial. Une gorge annulaire d'accouplementltestménagée dans une par- tie supérieure de la surface périphérique extérieure du col- let lb. Comme on le comprendra en regardant cette fi- gure, la gorge d'accouplement lc possède une section transver- sale non uniforme avec sensiblement la forme d'un W. Une cu- lasse cylindrique 2 comporte une partie entourant le noyau formant stator 1. Une zone de la partie périphérique intérieu- re de la culasse cylindrique 2 a été déformée plastiquement de sorte qu'elle remplit la gorge d'accouplement de manière à accoupler la culasse cylindrique 2 au noyau formant stator 1. Un mandrin isolant 13, qui comporte une bobine annulaire d'excitation 14 enrobée dans de la résine, est installé dans l'espace compris entre la surface périphérique extérieure du noyau formant stator 1 et la surface périphérique intérieure de la culasse 2, moyennant l'interposition de joints toriques 1 et 02 Le noyau formant stator 1 comporte un perçage central 1 qui loge un manchon cylindrique d'ajustement 12 et qui est fixé à l'intérieur du perçage au moyen d'une opéra- tion de matage réalisée à partir du côté extérieur du noyau formant stator. Une soupape à bille 3 est disposée sur l'ex- trémité inférieure du noyau formant stator 1 et est maintenue sur l'extrémité inférieure d'une tige cylindrique de plongeur 4, qui à son tour est emmanchée à force dans la face intérieu- re d'un plongeur cylindrique 5 qui est situé en vis-à-vis du noyau formant stator 1, en en étant séparée par un intervalle axial prédéterminé. Il est prévu une bague de guidage 6 réa- lisée en un matériau amagnétique et dont une extrémité est raccordée par exemple par emmanchement à force dans le plon- geur 5, tandis que son autre extrémité est logée de manière à pouvoir glisser dans le perçage du noyau formant stator 1. Un ressort 11 est disposé dans la bague de guidage 6 de telle sorte que ses deux extrémités axiales, qui agissent sur la tige de plongeur 4 et sur le manchon d'ajustement 12, sollici- tent normalement la soupape à bille 3 dans sa position de fermeture. -6 fermeture. L'injecteur de carburant comporte en outre une buse 7 possédant un orifice 7a. La buse 7 est disposée coaxia- lement au guide de soupape 9 et est fixée à ce dernier lors- que le matériau de la partie périphérique extérieure de cette buse est déformé plastiquement localement de manière à rem- plir une gorge annulaire 9a ménagée dans la surface périphé- rique intérieure du guide de soupape 9. Le guide de soupape 9 est disposé dans un ren- foncement cylindrique 2a ménagé dans la surface d'extrémité inférieure de la culasse 2, moyennant l'interposition d'une rondelle 10 en forme de C. On obtient la fixation du guide de soupape 9 à la culasse 2 en provoquant le refoulement d'une partie de la culasse 2, par déformation plastique, dans une gorge annu- laire 9a ménagée dans la surface périphérique extérieure du guide de soupape 9 de manière à remplir cette gorge annulaire 9a. Le noyau formant stator 1 et la culasse 2 sont enveloppés dans une enveloppe plastique 15a formée par mou- lage à partir d'une matière plastique. Une extrémité de l'en- veloppe plastique 15 comporte une prise 15a, à travers laquel- le s'étendent des fils conducteurs, et un manchon de caout- chouc 15b est emmanché sur l'enveloppe plastique 15A. Le chiffre de référence 15C désigne un élément de remplissage métallique disposé dans le passage du carbu- rant. L'injecteur de carburant conforme à l'invention et possédant l'agencement décrit est assemblé selon un procé- dé que l'on va décrire ci-après. En référence à la figure 2, on voit que la cu- lasse 2 est installée de manière à être immobile sur un guide central 17, qui est dimensionné de manière à pénétrer dans le perçage de la culasse 2 de façon à guider cette dernière. Simultanément la culasse 2 est maintenue, au niveau de sa sur- face périphérique extérieure, par un guide extérieur 18 qui est fixé à une matrice inférieure 21. Ensuite on place la bo- bine d'électroaimant 14 sur et autour du guide 17 ainsi que le mandrin isolant 13. Puis on aligne axialement le noyau formant sta- tor 1 avec la culasse 2 et on le fait glisser le long du gui- de 17 de manière qu'il soit disposé dans la culasse 2 en étant coaxial à cette dernière. Ensuite on abaisse un poinçon 16, qui est monté sur un coulisseau porte-outil de presse 22 par l'intermédiai- re d'une plaque de fixation 20, le poinçon étant guidé par la surface périphérique intérieure de la culasse 2. Par con- séquent un rebord annulaire de formage situé sur l'extrémité inférieure du poinçon 16 comprime verticalement, localement, l'élément de bord périphérique intérieur de la surface d'ex- trémité axiale de la culasse 2 à proximité de la partie d'ac- couplement. La force de compression provoque un fluage plas- tique d'une partie du matériau de la culasse 2, dans une di- rection sensiblement perpendiculaire à la direction de com- pression, de manière à y ménager une gorge d'accouplement for- mée dans la surface périphérique extérieure du noyau formant stator 1, ce qui accouple le noyau formant stator 1 et la cu- lasse 2 l'un à l'autre. Après l'accouplement, on relève le coulisseau porte-outil de presse 22 et par conséquent le poin- çon 16 et on actionne des tiges d'éjection 23 pour éjecter l'unité assemblée. Ensuite, on fixe le manchon d'ajustement 12 dans l'unité ainsi assemblée et on insère la tige de plongeur 4, qui a été assemblée séparément, à travers le ressort 11 et la rondelle 10 en forme de C. Ensuite on place le guide de soupape 9, au centre duquel est disposée la soupape à billes 3 et auquel est fixée la buse 7, dans le perçage de la culasse 2, et on comprime verticalement, localement, l'élément de bord périphérique intérieur de la culasse 2 de la même manière que cela a été expliqué précédemment, de sorte qu'une partie du matériau de la culasse 2 reflue plastiquement dans une direc- tion sensiblement perpendiculaire à la direction de compres- sion, à l'intérieur d'une gorge d'accouplement 9a ménagée dans la surface périphérique extérieure du guide de soupape 9, de sorte que ce dernier est accouplé à la culasse 2. Conformément au procédé décrit conforme à l'in- vention, l'accouplement entre la culasse 2 et le noyau for- mant stator 1 est réalisé grâce au fait que ces deux éléments sont guidés coaxialement, au niveau de leurs surfaces périphé- riques intérieures, par un guide commun 17. En effet le noyau formant stator 1 est positionné par la surface périphérique de guidage 17A du guide 17, tandis que la culasse 2 est po- sitionnée par la surface périphérique de guidage 17B du guide 17 de sorte que la culasse 2 et le noyau formant stator 1 sont maintenus de façon précise coaxialement l'un à l'autre pen- dant l'opération d'accouplement, ce qui garantit un degré éle- vé d'alignement axial entre la culasse 2 et le noyau formant stator 1. En outre l'élément d'accouplement n'est soumis à aucune force extérieure intense de matage, mais est simple- ment déformé localement plastiquement de sorte qu'un degré élevé de précision sur les cotes est maintenu dans la liaison entre la culasse 2 et le noyau formant stator 1. En outre l'ac- couplement obtenu au moyen de la déformation plastique loca- le peut être aisément réalisé au moyen d'une presse simple, de sorte que le procédé, dont le mode d'exécution a été dé- crit, peut être utilisé de façon appropriée dans la fabrica- tion en grandes séries. L'accouplement du guide de soupape est égale- ment réalisé au moyen d'une déformation plastique locale pro- duite par une force axiale de compression de sorte que l'on obtient une précision élevée d'accouplement entre le guide de soupape et la culasse, sans aucune détérioration de la pré- cision d'accouplement entre la culasse 2 et le noyau formant stator 1, obtenue au moyen de la déformation plastique men- tionnée précédemment. La figure 3 représente la valeur de la varia- tion de la précision d'assemblage, en particulier la valeur du décalage entre les axes de la culasse 2 et du noyau for- mant stator 1, qui apparaît dans un injecteur de carburant assemblé au moyen du procédé conforme à l'invention et dans un injecteur connu de carburant qui a été assemblé par matage. Sur cette figure on voit que la valeur du décalage dans l'in- jecteur de carburant conforme à la présente invention possède une valeur aussi faible que 1/3 du décalage présent dans l'in- jecteur connu de carburant. La figure 4 montre le degré de la précision d'as- semblage sous la forme d'une variation de la distance axiale a entre la culasse 2 et le noyau formant stator 1. On voit que l'injecteur de carburant conforme à l'invention est supé- rieur à l'injecteur de carburant connu également en ce qui concerne la précision d'assemblage sur la base de cette dis- tance axiale. En se référant aux figures 3 et 4, on comprend que la présente invention garantit une fiabilité supérieure pour l'injecteur de carburant et permet d'obtenir un rende- ment supérieur dans la fabrication en grande série de cet in- jecteur de carburant. On comprendra également que, dans l'injecteur de carburant conforme à l'invention, on obtient un degré éle- vé d'alignement axial entre la culasse 2 et le noyau formant stator 1 et qu'en outre le déplacement en va-et-vient de la partie mobile incluant la soupape à bille 3, la tige de plon- geur 4 et le plongeur 5, est uniformisé grâce à la fixation de la bague 10 au plongeur 5 de manière qu'elle glisse sur la surface périphérique extérieure du noyau formant stator 1. A son tour ceci supprime la nécessité d'avoir pour le gui- de de soupape et la tige de plongeur, des longueurs importan- tes qui sont requises d'une manière essentielle dans les in- jecteurs de carburant connus. Par conséquent la présente in- vention fournit également un injecteur de carburant de type compact. Par conséquent la présente invention permet l'as- semblage du noyau formant stator et de la culasse d'une ma- nière très commode et avec un degré élevé de fiabilité, ce qui garantit pour l'injecteur de carburant une construction hautement fiable et précise. REVENDICATIONS 1. Injecteur électromagnétique de carburant com- prenant: - une culasse cylindrique constituant le corps dudit injecteur, - une bobine d'électroaimant et un noyau for- mant stator, montés fixes dans ladite culasse cylindrique, - un noyau mobile apte à être attiré par ledit noyau formant stator, et - un élément de soupape mobile, apte à répondre audit noyau mobile de manière à être amené en et hors de con- tact avec un siège de soupape d'injection de carburant confor- mément à l'équilibre existant entre une force électromagnéti- que produite par ladite bobine d'électroaimant et une force produite par un ressort logé dans ledit noyau formant stator, caractérisé en ce que ledit noyau formant stator (1) est logé coaxialement dans ladite culasse cylindrique (2), une partie du matériau de l'un ou l'autre desdits éléments constitués par le noyau formant stator et la culasse étant refoulée, par déformation plastique, dans une gorge annulaire (lc) ménagée dans la surface opposée de l'autre desdits éléments, ce qui a pour effet que ledit noyau formant stator (1) et ladite cu- lasse (2) sont accouplés et retenus l'un à l'autre par la for- ce de contraction produite par le matériau déformé plastique- ment présent dans et autour de ladite gorge annulaire (lc). 2. Injecteur électromagnétique de carburant se- lon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite gorge annulaire (lc) possède une section transversale sensiblement en forme de W, dans un plan de coupe parallèle à l'axe dudit injecteur de carburant. 3. Injecteur électromagnétique de carburant se- lon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un ou l'au- tre desdits éléments constitués par le noyau formant stator et par ladite culasse, qui est déformé plastiquement, est réa- lisé en un matériau plus dur que le matériau de l'autre élé- ment. 4. Injecteur électromagnétique de carburant com- prenant: - une culasse cylindrique constituant le corps dudit injecteur, - une bobine d'électroaimant et un noyau for- mant stator, montés fixes dans ladite culasse cylindrique, - un noyau mobile apte à être attiré par ledit noyau formant stator, et - un élément de soupape mobile, apte à répondre audit noyau mobile de manière à être amené en et hors de con- tact avec un siège de soupape d'injection de carburant confor- mément à l'équilibre existant entre une force électromagnéti- que produite par ladite bobine d'électroaimant et une force produite par un ressort logé dans ledit noyau formant stator, caractérisé en ce que ledit noyau formant stator (1) est logé coaxialement dans ladite culasse cylindrique (2), une partie du matériau de l'un ou l'autre desdits éléments constitués par le noyau formant stator et par la culasse étant refoulée par déformation plastique dans une gorge annulaire (lc)-ména- gée dans la surface opposée de l'autre desdits éléments de sorte que ledit noyau formant stator et ladite culasse sont accouplés et retenus l'un à l'autre, et qu'un guide de soupa- pe (9) retenant ledit élément de soupape mobile est logé dans un renfoncement cylindrique ménagé dans ladite culasse, par l'intermédiaire d'une rondelle en forme de C (10), le maté- riau de ladite culasse étant déformé localement plastiquement sur la partie formant bord périphérique intérieur de ladite culasse de manière à refluer plastiquement dans une gorge an- nulaire (9a) ménagée dans la surface périphérique extérieure dudit guide de soupape, avec pour effet que ce dernier est accouplé à ladite culasse. 5. Procédé pour fabriquer un injecteur électro- magnétique de carburant du type comportant une culasse cylin- drique constituant le corps dudit injecteur, une bobine d'élec- troaimant et un noyau formant stator, montés fixes dans la- dite culasse cylindrique, un noyau mobile apte à être attiré par ledit noyau formant stator, et un élément de soupape mo- bile, apte à répondre audit noyau mobile demanière à être ame- né en et hors de contact avec un siège de soupape d'injection de carburant conformément à l'équilibre existant entre une force électromagnétique produite par ladite bobine d'électro- aimant et une force produite par un ressort logé dans ledit noyau formant stator, ledit procédé étant caractérisé en ce 1o qu'il inclut les étapes consistant à: - maintenir ladite culasse (2) entre un guide central (17)etun guide extérieur (18) de manière que les sur- faces périphériques intérieure et extérieure de ladite culas- se soient placées en contact avec et guidées par respective- ment ledit guide central et ledit guide extérieur, - installer coaxialement ledit noyau formant stator (1) dans ladite culasse (2), ledit noyau formant sta- tor étant guidé par ledit guide central, et - comprimer localement l'élément de bord péri- phérique de l'angle desdits éléments constitués par ladite culasse et ledit noyau formant stator de manière à amener une partie du matériau de l'organe comprimé à refluer plastique- ment dans une direction sensiblement perpendiculaire à la for- ce de compression, dans une gorge annulaire (lc) ménagée dans la surface opposée de l'autre desdits éléments, ce qui éta- blit l'accouplement entre ladite culasse (2) et ledit noyau formant stator (1) sous l'effet de la force de contraction du matériau déformé plastiquement, dans et autour de ladite gorge annulaire. 6. Procédé selon la revendication 5, caractéri- sé en ce que ladite gorge annulaire (lc) est ménagée dans la surface périphérique extérieure d'un collet (lb) formé sur le pourtour extérieur dudit noyau formant stator (1), et l'élé- ment de bord périphérique intérieur de ladite culasse (2) est déformé plastiquement de manière à remplir ladite gorge annu- laire, ce qui établit l'accouplement entre ladite culasse et ledit noyau formant stator.