Brevet FR2620874A1 — publié le 19890324

Bougie d'allumage La présente invention concerne une bougie d' allumage comprenant un corps ou enveloppe, une élec- trode centrale, un isolant entourant l'électrode cen- trale, cette électrode centrale ayant une partie d'ex- trémité supérieure et une partie d'extrémité infé- rieure, et comprenant en outre une électrode de masse dont une des parties d'extrémité est fixée au corps et dont l'autre partie d'extrémité s'étend en face de la partie d'extrémité inférieure de l'électrode cen- trale, l'électrode de masse étant définie par une surface intérieure, une surface extérieure et deux surfaces latérales. Des bougies d'allumage du type ainsi défini sont bien connues dans l'art antérieur et elles sont exposées, par exemple, dans les brevets des EtatsUnis d'Amérique Nos. 4.427.915, 4.540.912 et 4.568.855. Les bougies d'allumage de l'art antérieur, et en particu- lier les bougies d'allumage exposées dans les trois brevets des EtatsUnis d'Amérique prémentionnés, sont généralement pourvues d'une électrode de masse ayant une section transversale rectangulaire. Indépendamment de la configuration de l'électrode centrale, la sec- tion transversale rectangulaire de l'électrode de masse ne garantit pas une résistance maximale à l'érosion de l'électrode de masse. En d'autres termes, en don- nant une configuration différente à la section trans- versale de l'électrode de masse, il est possible, comme on l'expliquera ci-après, d'améliorer la résis- tance à l'érosion de l'électrode de masse, c'est-à- dire de prolonger sa longévité. Le but de l'invention est donc de procurer une bougie d'allumage ayant une durée de vie prolon- gée comparativement aux bougies d'allumage de l'art antérieur, du même genre. La bougie d'allumage suivant l'invention est caractérisée en substance par le fait qu'au moins dans la région de la partie d'extrémité inférieure de 1' électrode centrale, la surface intérieure de l'élec- trode de masse est plus grande que la surface exté- rieure de cette électrode. D'autres particularités de la bougie d'allu- mage suivant l'invention sont, par exemple, que: - dans la région de la partie d'extrémité infé- rieure de l'électrode centrale, la surface intérieure de l'électrode de masse est une surface plane; - dans la région de la partie d'extrémité infé- rieure de l'électrode centrale, les surfaces latérales de l'électrode de masse sont des surfaces planes; - dans la région de la partie d'extrémité infé- rieure de l'électrode centrale, les surfaces latérales de l'électrode de masse sont des surfaces courbes. La longévité de la bougie d'allumage ainsi dé- crite peut être améliorée encore en prévoyant une électrode de masse consistant en une couche extérieure et en un noyau intérieur faits de matériaux différents, la couche extérieure étant faite par exemple d'un al- liage de nickel et le noyau intérieur étant fait par exemple de cuivre. Une telle électrode de masse bi- métallique a une durée de vie plus grande à cause de 3 2620874 sa meilleure résistance à la corrosion. En fait, le noyau de cuivre évacue plus rapidement la chaleur existant dans la partie d'extrémité libre de l'élec- trode de masse et la résistance à la corrosion augmente lorsque la température de l'électrode de masse diminue. On comprendra mieux d'autres particularités de la bougie d'allumage suivant l'invention en lisant les parties suivantes de la description, tout en consi- dérant les dessins Joints au présent mémoire, sur les- quels: - la figure 1 est une vue en élévation partielle d'une bougie d'allumage suivant une première forme de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue suivant la flèche II de la bougie d'allumage de la figure 1; - la figure 3 est une vue de dessus de la bou- gie d'allumage de la figure 1; - la figure 4 est une vue en coupe axiale de la bougie d'allumage de la figure 1; D - la figure 5 est une vue en élévation, agran- die, d'une partie de la bougie d'allumage de la fi- gure2; - la figure 6 est une vue en coupe agrandie d'une partie d'une bougie d'allumage, montrant une i première variante de la première forme de réalisation de l'invention; - la figure 7 est une vue en coupe agrandie d'une partie d'une bougie d'allumage, montrant une seconde variante de la première forme de réalisation O de l'invention; - la figure 8 est, à plus grande échelle, une vue en coupe suivant la ligne VIII-VIII de la figure 6; - la-figure 9 est, à plus grande échelle, une vue en coupe suivant la ligne IX-IX de la figure 7; i - la figure 10 est une vue en élévation partielle d'une bougie d'allumage suivant une seconde forme de réalisation de l'invention; et - la figure 11 est une vue de dessous de la bougie d'allumage de la figure 10. Comme on peut le voir aux figures 1 à 4, la bougie d'allumage suivant la première forme de réali- sation de l'invention comprend: un corps ou enve- loppe 1 portant un filet la, une électrode centrale 3 entourée d'un isolant 2 et une électrode de masse 4 dont l'une des parties d'extrémité est fixée au corps 1 et dont l'autre des parties d'extrémité s'é- tend en face de la partie d'extrémité inférieure de l'électrode centrale 3. Dans la région de la partie d'extrémité inférieure de l'électrode centrale 3, 1' électrode de masse 4 a une section transversale tra- pézoidale 4a (figure 2). La vue agrandie de la figure 5 montre que la section transversale trapézoïdale de l'électrode 4 est définie par la surface intérieure 4', par la sur- face extérieure 4" et par les deux surfaces laté- rales 4''', 4'''' de l'électrode de masse. Comme dit ci-dessus, l'électrode de masse 4 est sujette à l'érosion, c'est-à-dire que cette élec- trode est érodée par les étincelles qui font pont sur l'intervalle compris entre la partie d'extrémité li- bre de l'électrode de masse 4 et l'électrode centrale 3. Cette érosion affecte seulement la surface inté- rieure 4' de l'électrode de masse 4, au moins lorsque la bougie d'allumage est relativement neuve, et il est évident que l'importance de l'érosion (quant à l'épaisseur de la couche érodée) dépend des dimensions de la surface intérieure 4' qui s'étend en face de l'électrode centrale 3. Plus est grande cette sur- face 4', moins l'érosion pénètre dans l'électrode de masse. Il est donc avantageux d'avoir une surface inté- rieure 4' aussi grande que possible. Dans la bougie d'allumage suivant la première forme de réalisation de l'invention, cette connaissan- ce a été mise à profit dans la pratique en adoptant une électrode de masse 4 ayant une section transver- sale trapézoïdale telle que celle montrée par exem- ple à la figure 5. En fait, la section transversale de l'électrode de masse n'est pas nécessairement tra- pézoldale. En réalité, ce qui est important seulement c'est que la surface intérieure 4' de l'électrode de masse 4 soit plus grande que la surface extérieure 4'' de cette électrode. En d'autres termes, les parois latérales 4111', 4'''' de l'électrode de masse pour- raient être par exemple des surfaces courbes. A l'endroit o l'électrode de masse 4 est fixée au corps 1 (figure 4), cette électrode ne devrait pas s'avancer au-delà de la surface intérieure et/ou de la surface cylindrique extérieure du corps. Au sur- plus, en raison du phénomène connu des spécialistes O sous l'appellation d' ''encrassement à froid'', le diamètre de la surface cylindrique intérieure lb du corps I devrait être rendu aussi grand que possible. Ceci signifie que, puisque la surface cylindrique ex- térieure du corps 1 est déterminée par le filet du moteur, l'épaisseur du corps 1 doit être rendue aussi petite que possible. En raison des contraintes précédentes, des électrodes de masse ayant une section transversale rectangulaire (voir l'art antérieur) ne permettent pas o d'avoir la plus grande surface intérieure possible sans s'avancer au-delà de la surface cylindrique inté- rieure et/ou de la surface cylindrique extérieure du corps 1. La plus grande surface intérieure possible de l'électrode de masse est obtenue par une électrode de masse dans laquelle la surface intérieure est plus 6 2620874 grande que la surface extérieure, c'est-à-dire par une électrode de masse telle que celle qui est expo- sée dans la présente description. L' "encrassement à froid" est un phénomène dans lequel, lorsque le moteur et les bougies d'allu- mage sont froids, les bougies ont une tendance non seulement à faire pont sur l'intervalle entre l'élec- trode centrale 3 et l'électrode de masse 4, mais aussi à faire pont sur l'intervalle entre l'électrode cen- trale 3 et le corps 1. Ce phénomène devrait être évité en raison de ses conséquences négatives sur le fonc- tionnement normal de la bougie d'allumage. La figure 5 montre comment l'électrode de masse suivant l'invention est érodée au cours du temps. L' électrode de masse est d'abord érodée directement en dessous de l'électrode centrale 3 et, après un certain temps, la surface intérieure 4' de l'électrode de masse a pris la forme montrée par la ligne en traits inter- rompus 4'a. Dans les bougies classiques, cette ligne 4'a correspond sensiblement à toute la surface inté- rieure de l'électrode de masse, c'est-à-dire que dans les bougies classiques, les surfaces latérales de cette électrode seraient érodées après ce premier inter- valle de temps. Cependant, dans la bougie d'allumage suivant l'invention, les surfaces latérales 4' ' ', 4' ' '' de l'électrode de masse 4 ne sont érodées qu'après un second intervalle de temps, c'est-à-dire lorsque la surface intérieure 4' a pris la forme montrée par la ligne interrompue 4'b. Au surplus, comme le volume to- tal de matière enlevée de l'électrode de masse de bou- gies semblables travaillant dans des conditions sem- blables, peut être considéré comme étant sensiblement le même, l'épaisseur (distance entre la surface inté- rieure 4' et la surface extérieure 4'') de l'élec- 7 2620874 trode de masse suivant l'invention diminuera moins rapidement que l'épaisseur de l'électrode de masse des bougies d'allumage classiques. En d'autres termes, la bougie d'allumage suivant l'invention a une durée de vie plus longue que celle des bougies d'allumage classiques semblables. Les figures 6 et 8 montrent une première va- riante de l'électrode de masse suivant la première forme de réalisation de l'invention. Dans cette va- riante, l'électrode de masse 5 est faite de deux ma- tériaux différents, la couche extérieure 5c étant faite par exemple d'un alliage de nickel et le noyau intérieur 5b étant fait par exemple de cuivre. Comme déjà expliqué plus haut, le but du noyau de cuivre 5b est d'évacuer plus rapidement la chaleur existant dans la partie d'extrémité libre de l'élec- trode de masse 5 et ainsi d'augmenter la longévité de l'électrode par une meilleure résistance à la cor- rosion. D L'électrode de masse 6 des figures 7 et 9 réa- lise une seconde variante de l'électrode de masse suivant la première forme de réalisation de l'inven- tion. Dans cette variante, l'électrode de masse n'est pas faite seulement d'une couche extérieure 6c (par exemple d'un alliage de nickel) et d'un noyau inté- rieur 6b (par exemple de cuivre) mais, dans la région de la partie d'extrémité inférieure de l'électrode centrale, la surface intérieure 6' est en outre pour- vue d'une pièce rapportée 6d faite d'un métal pré- O cieux. Le but de la pièce rapportée en métal précieux 6d est de prolonger encore la durée de vie de l'élec- trode de masse. En fait, de nombreux métaux précieux ont une meilleure résistance à l'érosion que les al- liages de nickel généralement utilisés pour fabriquer des électrodes de masse des bougies d'allumage. Comme on peut le voir aux figures 8 et 9, les électrodes de masse 5,6 des deux variantes de la pre- mière forme de réalisation de l'invention ont toutes deux une section transversale trapézoïdale 5a, 6a respectivement, définie par les surfaces 5', 5' ', 5' ' ', "'' et 6', 6'i, 6't', 6''''. Les figures 10 et 11 montrent la seconde forme de réalisation de l'invention, cette forme de réali- sation comprenant: un corps 1 pourvu d'un filet la, une électrode centrale 3 entourée par un isolant 2 et une électrode de masse 7. Dans la région de la partie d'extrémité inférieure de l'électrode centrale 3, l'électrode de masse 7 a une section transversale triangulaire 7a. La section transversale triangulaire 7a (sur- face intérieure 7' et surfaces latérales 7"', 7'''') de cette électrode de masse n'est en fait qu'un cas limite de la section transversale trapézoïdale 4a, 5a, 6a de la première forme de réalisation de l'inven- tion,o la surface extérieure 4'', 5'', 6'' a été ré- duite à une ligne (7' ') et, par conséquent, les ex- plications,données ci-dessus,de l'érosion et de la corrosion (figures 5 à 9) s'appliquent aussi à cette seconde forme de réalisation de l'invention. En parti- culier, l'électrode de masse 7 de forme triangulaire peut être pourvue d'un noyau de cuivre et/ou d'une pièce rapportée de métal précieux. Il y a lieu de remarquer encore que les surfaces latérales 7'' ', 7' ''' peuvent être des surfaces soit planes, soit courbes. REVENDICATIONS 1. Bougie d'allumage comprenant un corps (1,la), une électrode centrale (3), un isolant (2) entourant l'électrode centrale (3), cette électrode centrale (3) ayant une partie d'extrémité supérieure et une partie d'extrémité inférieure, et comprenant encore une élec- trode de masse (4,5,6,7) dont une des parties d'ex- trémité est fixée au corps (1,1a) et dont l'autre par- tie d'extrémité s' étend en face de la partie d'extré- mité inférieure de l'électrode centrale (3), dans laquelle l'électrode de masse (4,5,6,7) est définie longitudinalement par une surface intérieure (4', 51', 6',7'), par une surface extérieure (4'', 5'', 6'', 7 '') et par deux surfaces latérales (4''', 4''''; j 5"'t',-5''''; 6'"', 6'"'"; 7'"', 7'""'), caracté- risée en ce qu'au moins dans la région de la partie d'extrémité inférieure de l'électrode centrale (3), la surface intérieure (4', 5', 6', 7') de l'électrode de masse (4,5,6,7) est plus grande que la surface exté- rieure (4'', 5'', 6'', 7"'') de cette électrode (4,5, 6,7). 2. Bougie d'allumage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que, dans la région de la partie d'extrémité inférieure de l'électrode centrale (3), la surface intérieure de l'électrode de masse (4,5,6, 7) est une surface plane (4',5',6',7'). 3. Bougie d'allumage suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que, dans la région de la partie d'extrémité inférieure de D l'électrode centrale (3), les surfaces latérales de l'électrode de masse (4,5,6,7) sont des surfaces pla- nes (4t"',4'"; 5' "',5 '"; 6'" ',6'"; 7'",7 ""). 4. Bougie d'allumage suivant la revendication 3, caractérisée en ce que, dans la région de la partie d'extrémité inférieure de l'électrode centrale (3), la surface extérieure de l'électrode de masse (7) est réduite à une ligne (7''). 5. Bougie d'allumage suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 4, caractérisée en ce que, dans la région de la partie d'extrémité intérieure de l'électrode centrale (3), les surfaces latérales de l'électrode de masse sont des surfaces courbes. 6. Bougie d'allumage suivant les revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'électrode de masse consiste en une couche extérieure et en un noyau in- térieur (5b,6b) réalisés en matériaux différents. 7. Bougie d'allumage suivant les revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, dans la région de la partie d'extrémité intérieure de l'électrode centrale (3), la surface intérieure (6') de l'électrode de masse (6) est pourvue d'une pièce rapportée (6d) faite d'un métal précieux.