Brevet FR2661216A1 — publié le 19911025

i S.A R L L'ELECTRICFIL INDUSTRIE BOBINE INTEGREE D'ALLUMAGE INDIVIDUEL D'UNE BOUGIE DE MOTEUR THERMIQUE A COMBUSTION INTERNE ET A ALLUMAGE COMMANDE La présente invention est relative au domaine technique des moteurs thermiques à combustion interne et plus particulièrement des moteurs à allumage commandé par l'intermédiaire de bougies. L'invention vise plus particulièrement les systèmes d'allumage dans lesquels chaque bougie d'allumage est équipée d'une bobine de transformation d'énergie électrique à même de lui fournir, à partir d'une source d'énergie électrique basse tension, une énergie haute tension nécessaire pour la production d'une étincelle d'allumage à l'intérieur de la chambre de combustion qu'une telle bougie équipe. Si initialement les systèmes d'allumage de tels moteurs comprenaient une seule bobine transformatrice dont le courant haute tension était ensuite distribué à chacune des bougies par l'intermédiaire d'un distributeur mécanique ou électronique, une évolution technique a fait apparaître depuis quelques temps une proposition selon laquelle chaque bougie est équipée d'une bobine intégrée d'allumage individuel L'objectif visé dans un tel cas est de réduire la longueur des conducteurs ou câbles assurant la transmission de l'énergie haute tension, afin de tenter de supprimer les fuites électriques importantes préjudiciables au bon fonctionnement du moteur mais aussi à l'environnement radio-électrique de tels moteurs. Parallèlement, on assiste également à une évolution structurelle des moteurs, en vue d'améliorer leurs performances, de réduire leur consommation et de diminuer la pollution dont ils sont la cause A cette fin, les moteurs sont conçus pour travailler à des taux de compression plus élevés et sous des températures plus fortes L'une des conséquences structurelles est la transformation de la culasse qui fait généralement intervenir des puits profonds au fond desquels sont implantées les bougies d'allumage. Une telle structure pose des problèmes de liaison mécanique et électrique entre la bougie et la bobine, notamment lorsque cette dernière, réalisée sous La forme d'un bloc intégré individuel, doit être adaptée aussi sur la culasse. Il doit être considéré en plus que L'existence de types variables de moteurs conduit à des formes et des profondeurs de culasse également variables, de sorte qu'il est nécessaire de réaliser les blocs de bobines intégrées d'allumage individuel sous des formes variées et nombreuses, complémentaires aux différentes structures susceptibles d'être rencontrées. Une telle obligation ne permet pas de recourir à une fabrication en grande série permettant d'abaisser notablement le prix de revient. Une telle obligation ne permet pas non plus de garantir qu'une liaison mécanique et électrique irréprochable interviendra dans tous les cas entre la bobine d'allumage intégrée et la bougie. L'objet de l'invention est de combler la lacune ci-dessus en proposant une nouvelle bobine intégrée d'allumage individuel particulièrement conçue pour pouvoir être produite en grande série, à un prix de revient intéressant, tout en offrant une possibilité d'adaptation aux différentes caractéristiques constructives des culasses de moteur, et notamment des profondeurs de puits pour garantir une bonne coopération et une bonne liaison mécanique électrique et diélectrique entre la borne de connexion d'une bougie et la bobine intégrée d'allumage individuel. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, la bobine intégrée d'allumage individuel d'une bougie de moteur thermique à combustion interne et à allumage commandé est caractérisée en ce qu'elle comprend: un boîtier ou une cuve ouvert sur le dessus et prolongé par son fond par un canon en partie conducteur pourvu de moyens d'adaptation d'un capuchon de coopération mécanique, électrique et diélectrique avec la borne de connexion d'une bougie, un double corps de bobine tubulaire portant concentriquement un enroulement primaire et extérieurement à ce dernier un enroulement secondaire dont une borne est connectée au canon, ledit double corps de bobine étant emboîté sur des pattes d'encliquetage s'élevant à partir du fond du boîtier, un chapeau supérieur portant un connecteur branché aux deux bornes de l'enroulement primaire et à la seconde borne de l'enroulement secondaire, ledit chapeau étant encliqueté sur le double corps de bobine, une masse feuilletée adaptée sur le boîtier et comportant un barreau central traversant le double corps de bobine intérieurement au bobinage primaire, et un enrobage de matière synthétique remplissant le boîtier et noyant le double corps de bobine, les enroulements et le chapeau hormis le connecteur. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig 1 est une élévation partie en coupe d'une bobine intégrée d'allumage individuel conforme à l'invention. La fig 2 est une coupe-élévation prise selon la ligne II-II de la fig 1. La fig 3 est une perspective en partie arrachée correspondant aux fig 1 et 2. Les fig 4 et 5 sont des perspectives en partie arrachée illustrant deux variantes de réalisation d'un des éléments constitutifs de la bobine intégrée. Les fig 1 et 2 montrent une bobine intégrée d'allumage individuel d'une bougie 1 d'un moteur thermique, implantée au fond d'un puits 2 d'une culasse 3 d'un tel moteur La bobine désignée dans son ensemble par la référence 4 est destinée à être montée sur la culasse 3 pour être interposée entre la bougie 1 et un câble d'alimentation 5, par exemple issu d'un distributeur sélectif 6 du type électronique, alimenté directement ou indirectement à partir d'une source de stockage telle qu'une batterie 7 ou d'une source de production tel qu'un alternateur. Le dispositif 6 est conçu de manière à produire une rupture temporaire d'alimentation de la bobine 4 qui est chargée, à partir d'une alimentation basse tension fournie par le câble 5, de produire, comme cela est conventionnel, un courant haute tension à la bougie 1 qui comprend de façon traditionnelle un fût 8, ainsi qu'une borne de connexion 9 constituée de façon habituelle, par exemple par une olive. La bobine intégrée d'allumage individuel 4 comprend un boîtier ou cuve 10, de préférence réalisé en une matière plastique appropriée, par exemple en polybutylène teréphtalate obtenu par moulage par injection Le boîtier 10 comporte un dessus ouvert 11 et un fond 12 à partir duquel s'étend vers le bas un canon 13 en une matière isolante, pouvu intérieurement d'une âme conductrice 14, tel qu'un barreau métallique se terminant à la partie terminale ouverte du canon 13 par un plot de contact 15 Le canon 13 forme, extérieurement et en retrait de son extrémité ouverte, des moyens 16 d'adaptation pour un capuchon tubulaire 17 de coopération mécanique, électrique et diélectrique avec la bougie 1 Le capuchon 17 est réalisé en une matière relativement souple, non conductrice, notamment en silicone et représente un élément intermédiaire chargé d'assurer une connexion électrique et une adaptation mécanique, ainsi qu'une étanchéité et protection diélectrique entre le canon 13 et la bougie 1 A cette fin, le capuchon 17 forme un embout de recouvrement 18 à même d'être emboîté avec étanchéité sur le fût 8 Le capuchon 17 comporte intérieurement un conducteur 19 déformable élastiquement établissant une liaison électrique certaine entre le plot 15 et la borne 9 Le conducteur élastique 19 est avantageusement constitué par un ressort hélicoldal travaillant à la compression ou un cylindre en caoutchouc conducteur. Les moyens 16 peuvent être constitués de plusieurs façons différentes Avantageusement, ces moyens font intervenir une collerete 20 formée en saillie à la périphérie du canon 13 pour coopérer avec une gorge complémentaire 21 présentée par un logement 22 ménagé dans le capuchon 17 pour permettre l'emboîtement du canon 13 Dans le cas présent, le logement 22 est prolongé par un alésage cylindrique 23 dans lequel se trouve disposé le conducteur 19 qui est normalement contraint, après montage du capuchon 17 sur La partie terminale du canon 13, entre le plot 15 et un épaulement interne de butée 24 à même d'être traversé par la borne de connexion 9 de la bougie 1 après emboîtement de l'embout de recouvrement 18 sur le fût 8 de cette dernière. Dans une forme de réalisation possible, le canon 13 fait partie intégrante du fond 12 du boîtier 10 Dans une forme de réalisation préférée, telle qu'illustrée par les fig 2 et 3 notamment, le canon 13 est constitué par une pièce indépendante réa Lisée par injection notamment d'une matière plastique appropriée telle qu'en polybutylène teréphtalate Le canon 13 s'étend dans un tel cas, à partir d'un collet 25, par exemple cylindrique, destiné à être emboîté dans une embase 26 formée par le fond 12 du boîtier ou de la cuve 10 L'embase 26 est de préférence concentrique à une ouverture 27 bordée par un rebord 28 à même de coopérer avec une feuillure 29 formée dans la zone de liaison entre le canon 13 et le collet 25 De tels moyens permettent un centrage efficace entre le canon 13 et le boîtier 10, ainsi que l'établissement d'une liaison étanche, notamment par interposition d'un joint d'étanchéité 30 du type torique par exemple. Le boîtier 10 contient intérieurement un doub Le corps de bobine 35 constitué par un corps de bobine primaire 36 réalisé en toute matière isolante appropriée et un corps de bobine secondaire 37 concentrique au premier qu'il entoure Le corps de bobine primaire porte un enroulement primaire 38, alors que le corps secondaire 37 porte un enroulement secondaire 39 Les caractéristiques de section et de longueur, ainsi que d'isolement des enroulements primaire et secondaire doivent être considérés comme relevant de la technique de l'homme de métier De préférence, les corps 36 et 37 sont réalisés en matière plastique, de manière à pouvoir être enfilés concentriquement et axialement jusque dans une position de butée dans laquelle un encliquetage d'immobilisation axiale intervient par exemple par l'intermédiaire d'une saillie périphérique 40 formée par le corps de bobine secondaire 37 et engagé derrière au moins une saillie 41 présentée par le corps de bobine primaire 36 Ainsi que cela ressort de la fig 1, et 3 les corps de bobine sont réalisés sous une forme sensiblement tubulaire sur lesquels les enroulements primaires et secondaires sont établis de façon conventionnelle. Selon une disposition de l'invention, le double corps de bobine est monté à l'intérieur du boîtier 10, de manière à être encliqueté sur le fond 12 de ce dernier Selon une disposition constructive particulièrement avantageuse, l'encliquetage intervient entre des moulures 42 formées par le corps de bobine secondaire 37 et des pattes d'encliquetage 43 s'élevant à partir du fond 12 Dans la réalisation préférée de l'invention, les pattes 43 s'élèvent à partir du collet 25 qui forme par ailleurs des nervures de butée 44 sur lesquelles viennent prendre appui certaines au moins des ailettes concentriques 45 formées par le corps de bobine secondaire 37 De cette manière, un encliquetage par engagement dans le sens de la flèche f 1 intervient automatiquement entre le double corps de bobine et le boîtier 10 Un tel encliquetage assure une liaison mécanique ferme et résistante, ainsi qu'un centrage qui peut être complété, notamment, par l'existence de portées formées par le corps de bobine primaire 36, afin de coopérer avec les faces internes correspondantes du boîtier 10. La bobine selon l'invention comprend, par ailleurs, un chapeau 50 destiné à être engagé à travers le dessus ouvert 11 pour être adapté sur le double corps de bobine 35 De préférence, le chapeau 50 comporte un plateau 51 pourvu de pattes d'encliquetage 52 et de nervures de butée 53, de manière à pouvoir être adapté par encliquetage sur le corps de bobine secondaire, d'une manière analogue à ce qui est décrit précédemment Les pattes 52 et les nervures 53 coopèrent dans ce sens avec les moulures 42 et certaines au moins des ailettes 45. Le chapeau 50 porte un connecteur 60 qui s'élève à partir du plateau 51 pour faire saillie hors du dessus ouvert 11 Le connecteur 60 est, par exemple, du type à trois lames de connexion 61 dont deux telles que 61 a et 61 b sont branchées aux deux bornes de l'enroulement primaire 38 et dont la troisième 61 c est connectée à l'une des bornes de l'enroulement secondaire 39 dont l'autre borne est raccordée directement ou indirectement à l'âme conductrice 14. L'ensemble des pièces constitutives ci-dessus est immobilisé à l'intérieur du boîtier 10, notamment par l'intermédiaire d'un enrobage 62 en matière plastique isolante, coulée pour remplir et noyer le double corps de bobine, ainsi que le plateau 51. La bobine est complétée par la présence d'une masse feuilletée 70 traversant le boîtier 10 pour être insérée à l'intérieur du corps de bobine primaire 36 De façon connue, la masse feuilletée 70 comporte deux boucles de fermeture entourant le boîtier 10 et un barreau central 71 traversant le corps de bobine primaire La masse est maintenue sur le boîtier par l'intermédiaire d'une ceinture d'agrafage 72 De préférence, la masse 70 est associée à une semelle 73 formant des pattes 74 de fixation directe ou indirecte sur la culasse 3. La fig 4 montre un exemple de réalisation de la masse feuilletée 70 sous la forme de deux ensembles 701 et 702 conformés pour être placés face à face et délimiter ensemble le barreau 71 central. Une variante de réalisation est illustrée par la fig 5 dans laquelle la masse feuilletée comprend une carcasse 703 surmoulée dans la cuve 10 et associée à un barreau 71 indépendant, autour duquel est enfilé ou surmoulé le corps primaire 36 de la bobine. Par les moyens ci-dessus, il devient possible de réaliser, par fabrication en grande série et à un prix de revient intéressant, une bobine intégrée d'allumage individuel dont l'ensemble des éléments constitutifs sont associés par simple encliquetage préalablement à un enrobage dans une matière plastique coulée Il est, en effet, possible de constituer un ensemble encliqueté comprenant l'enroulement primaire, l'enroulement secondaire, le chapeau et le canon sur lequel, ensemble, les liaisons électriques peuvent être réalisées positivement, puis de monter, ensuite, cet ensemble dans le bottier. Il est aussi possible de réaliser, par surmoulage, le bottier et la masse feuilletée 703 et de monter ensuite, par encliquetage, l'ensemble précédent. La constitution du boitier et du canon 13 permet aussi d'envisager une fabrication spécifique en fonction des longueurs devant être conférées au canon pour respecter les différentes profondeurs de puits susceptibles d'être rencontrées De cette manière, il est possible de ne réaliser la fabrication du capuchon 17 qu'en une seule longueur, ce qui permet d'abaisser le coût de fabrication en ayant recours à des grandes séries de production à partir d'une matière première dont le prix de base relativement important ne peut être compensé qu'au moyen d'une fabrication en très grande série. L'avantage ci-dessus est plus particulièrement acquis dans le cas de réalisation d'un canon 13 en tant que pièce indépendante du boitier 10 En effet, il devient possible de limiter le facteur variable d'adaptation en fonction de la profondeur des puits, à partir de différentes gammes de fabrication de canons 13 de longueur variable qui peuvent toujours être montés et adaptés sur ou dans le boîtier 10 dans des chaînes de fabrication traditionnelles sans incidence sur les cadences de fabrication de ces dernières. L'adaptation de la longueur du canon 13 en fonction de la profondeur du puits permet de mettre en oeuvre un capuchon 17 de longueur constante, calculée pour que sa flexion naturelle soit relativement limitée, de manière à obtenir, lors de l'adaptation de la bobine intégrée d'allumage individuel sur la culasse 3, une certitude d'emboîtement de l'embout 18 sur Le fût 8 et de coopération entre le conducteur 19 et l'olive 9 Les fonctions de coopération mécanique, électrique et diélectrique dévolues au capuchon 17 sont ainsi assumées dans tous les cas en fournissant une certitude de liaison mécanique et électrique par simple introduction du capuchon 17 à l'intérieur du puits 2. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS: 1 Bobine intégrée d'allumage individuel d'une bougie de moteur thermique à combustion interne et à allumage commandé, caractérisée en ce qu'elle comprend: un boîtier ou cuve ( 10) ouvert sur le dessus ( 11) et prolongé par son fond ( 12) par un canon en partie conducteur ( 13) pourvu de moyens ( 16) d'adaptation d'un capuchon ( 17) de coopération mécanique, électrique et diélectrique avec la borne de connexion ( 9) d'une bougie ( 1), un double corps de bobine tubulaire ( 35) portant concentriquement un enroulement primaire ( 38) et extérieurement à ce dernier un enroulement secondaire ( 39) dont une borne est connectée au canon, ledit double corps de bobine étant emboîté sur des pattes d'encliquetage ( 43) s'élevant à partir du fond du boîtier, un chapeau supérieur ( 50) portant un connecteur ( 60) branché aux deux bornes de l'enroulement primaire et à la seconde borne de l'enroulement secondaire, ledit chapeau étant encliqueté sur le double corps de bobine, une masse feuilletée ( 70) adaptée sur le boîtier et comportant un barreau central ( 71) traversant le double corps de bobine intérieurement au bobinage primaire, et un enrobage ( 62) de matière synthétique remplissant le boîtier et noyant le double corps de bobine, les enroulements et le chapeau hormis le connecteur. 2 Bobine intégrée d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le canon ( 13) fait partie intégrante du fond ( 12) du boîtier. 3 Bobine intégrée d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le canon ( 13) est constitué par une pièce indépendante emboîtée avec étanchéité par un collet ( 25) qu'elle forme, dans une embase de centrage ( 26) présentée par le fond ( 12) autour d'une ouverture ( 27) de passage du canon. 4 Bobine intégrée d'allumage selon la revendication 3, OS caractérisée en ce que le collet ( 25) comporte, à l'opposé du canon, des nervures de butée ( 44) et des pattes d'encliquetage ( 43) à même de coopérer respectivement avec des ailettes ( 45) et des moulures ( 42) du double corps de bobine. Bobine intégrée d'allumage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le canon ( 13) comprend intérieurement une âme conductrice ( 14) et forme en bout une collerette ( 20) extérieure d'insertion dans une gorge complémentaire ( 21) présentée par la surface interne du capuchon ( 17) qui contient intérieurement un conducteur ( 19) déformable éLastiquement en contact permanent avec l'âme conductrice. 6 Bobine intégrée d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le double corps de bobine ( 35) est constitué par deux corps indépendants ( 36) et ( 37) emboîtés concentriquement. 7 Bobine intégrée d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le chapeau ( 50) est constitué par un plateau ( 51) dont l'une des faces est surmontée par le connecteur ( 60) et dont l'autre face forme en saillie des nervures de butée ( 53) et des pattes d'encliquetage ( 52) à même de coopérer respectivement avec les ailettes et des moulures du double corps de bobine. 8 Bobine intégrée d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la masse feuilletée ( 70) est maintenue sur le boîtier par une ceinture d'agrafage ( 72). 9 Bobine intégrée d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la masse feuilletée ( 70) est intégrée par surmoulage au boîtier ( 10). Bobine intégrée d'allumage selon la revendication 1, 8 ou 9, caractérisée en ce que la masse feuilletée ( 70) est associée à une semelle ( 73) comportant des pattes ( 74) de fixation sur la culasse d'un moteur.