Brevet FR2713716A1 — publié le 19950616

i L'invention concerne une électrovanne équili- brée en pression pour commander le passage d'une conduite de liaison entre un côté haute pression relié à un injec- teur de carburant et un côté basse pression, en particu- lier entre une chambre de travail d'une pompe d'injection de carburant et un espace basse pression, comprenant un corps de vanne en plusieurs parties, présentant un tron- çon d'une conduite d'arrivée côté haute pression, corps qui possède un alésage étagé de guidage, dans lequel est déplaçable en translation, par un électroaimant et contre la force d'un ressort de rappel, un tiroir étagé de dis- tribution faisant office d'obturateur et comportant une armature plate, le tiroir présentant un perçage axial et un perçage transversal coupant ce perçage axial, et les parties de tiroir de différents diamètres étant guidées dans des parties adaptées en conséquence de l'alésage étagé de guidage. Les électrovannes de ce type sont destinées de préférence à l'emploi sur des moteurs à combustion in- terne à hautes vitesses de rotation et comportant des communications avec la haute pression susceptibles de supporter de fortes charges entre les pompes d'injection de carburant et les injecteurs. Ces électrovannes permet- tent des commutations très rapides avec un apport d'éner- gie minimal. Par le document DE 37 32 553 A1, on connaît une électrovanne de ce type, comprenant un tiroir étagé dé- plaçable en translation dans un alésage étagé de guidage d'un corps de vanne en plusieurs parties. Le tiroir est pourvu d'un évidement annulaire entre ses parties de dif- férents diamètres et la partie élargie présente une déli- mitation axiale conique de l'évidement en vue de la for- mation d'une arête d'étanchéité. Au-dessus de cette arête, une conduite haute pression débouche radialement dans une chambre annulaire qui est seulement reliée à une conduite basse pression, débouchant radialement dans un évidement annulaire, quand le tiroir occupe la position d'ouverture. Dans le tiroir creux est vissée en outre une tige d'actionnement, à l'extrémité libre de laquelle est fixée une armature plate. Le but de l'invention est de réduire à un mini- mum les dépenses pour la fabrication et le coût d'une électrovanne à équilibrage de pression du type générique indiqué au début, sans affecter l'obtention d'une assise sûre de l'obturateur sur son siège de vanne, malgré les pressions élevées. Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait que le côté frontal de la partie de tiroir élar- gie, contenant le perçage axial, lequel est réalisé à la façon d'un trou borgne, forme, ensemble avec la face de contact plane d'une partie du corps de vanne présentant le tronçon de conduite qui coopère avec le perçage axial, un siège plat situé du côté haute pression, et que des épaulements exposés à la pression, formés par des transi- tions entre les deux parties de tiroir et les parties de l'alésage étagé et produisant l'équilibrage en pression, délimitent une chambre annulaire dans laquelle débouche le perçage transversal. Les dispositions selon l'invention permettent de réduire le coût de la fabrication de l'électrovanne, en particulier grâce à l'application de moyens très simples pour l'équilibrage en pression, rendu possible par l'agencement d'une chambre annulaire particulière entre le tiroir et l'alésage de guidage, en coopération avec les perçages dans la partie élargie du tiroir et le tronçon de conduite côté haute pression. Le siège plat assure une assise étanche fiable. Un mode de réalisation de l'invention prévoit que l'électrovanne est réalisée comme une vanne à siège plat et à trois voies et comporte une partie de tiroir élargie supplémentaire du côté de l'armature, laquelle est pourvue, comme la partie de tiroir élargie dirigée vers le côté arrière de l'injecteur, d'un perçage axial et d'un perçage transversal qui le coupe et débouche dans une chambre annulaire, et que le perçage axial, se pro- longeant au travers de l'armature plate, peut être relié à un canal de décharge. Cette exécution à siège plat et à trois voies est entièrement équilibrée en pression à la position fermée comme à la position ouverte. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de deux exemples de réalisation non limita- tifs, ainsi que du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une coupe axiale de l'élec- trovanne selon l'invention sous la forme d'une vanne à siège plat et à deux voies; et - la figure 2 est une vue analogue d'une exécu- tion comme une vanne à siège plat et à trois voies. Une électrovanne 1 équilibrée en pression, réa- lisée selon la figure 1 comme une vanne à siège plat et à deux voies, comprend un corps de vanne 2 en plusieurs parties et dans lequel est ménagé un alésage étagé de guidage 3, un obturateur 4 formé par un tiroir étagé 5 guidé dans l'alésage 3, ainsi qu'un électroaimant 6 com- portant une armature plate 7 reliée rigidement au tiroir qui est effilé et de forme allongée. L'alésage étagé de guidage 3 possède des par- ties 3a et 3b de différents diamètres, dans lesquelles sont guidées des parties 5a, 5b adaptées en conséquence - donc également de différents diamètres - du tiroir étagé , lequel est déplaçable en translation dans cet alésage à l'encontre de la force d'un ressort de rappel 8. La transition entre les deux parties 3a, 3b de l'alésage étagé forme un épaulement 3c exposé à la pression, tandis que la transition entre les deux parties 5a, 5b du tiroir forme un épaulement 5c qui est également exposé à la pression. Les deux épaulements 3c et 5c sont situés à distance l'un de l'autre et délimitent ainsi entre eux, en direction axiale, une chambre annulaire 9. La partie de tiroir élargie 5b contient un per- çage axial 10 semblable à un trou borgne, d'o part un perçage transversal 11 débouchant dans la chambre annu- laire 9. Le côté frontal de la partie élargie 5b forme, ensemble avec une face de contact plane 12 de la partie inférieure 13 du corps de vanne, un siège plat 14 situé du côté haute pression. La partie centrale 15 du corps de vanne présente un évidement 16 qui forme avec la partie inférieure 13 une chambre de détente 17, d'o part laté- ralement une conduite de décharge 18. Le perçage axial 10 de la partie élargie 5b du tiroir est coaxial à une première partie d'un tronçon de conduite 19 côté haute pression ayant le même diamètre, tronçon à partir duquel est dérivée une conduite 20 com- muniquant avec le côté arrière d'un injecteur (non repré- senté). Le tronçon de conduite 19 - contenant un étran- glement 21 en amont de la dérivation - communique avec un espace haute pression, non représenté, d'un système d'in- jection de carburant fonctionnant selon le principe de la canalisation d'alimentation commune ("Common Rail") pour un moteur à combustion interne. Afin de garantir l'équilibrage en pression sur le tiroir, la section d'ouverture F1 du tronçon de conduite 19, section qui est située dans l'aire du siège de la vanne, correspond à la section annulaire F2 formée par l'épaulement 5c exposé à la pression. La vanne à siège plat et à deux voies est mon- trée à la position fermée sur la figure 1, dans laquelle le tiroir 5 est seulement pressé contre son siège par le ressort de rappel 8. Pour l'ouverture par l'électroaimant 6, il suffit de petites forces d'actionnement. L'excita- tion de l'électroaimant 6 permet de relier la conduite de décharge 18 au tronçon de conduite 19 côté haute pression et à la conduite 20 menant vers l'arrière de l'injecteur. Selon la figure 2, une électrovanne 1 équili- brée en pression est réalisée comme une vanne à siège plat et à trois voies, comportant, par rapport à l'exécu- tion selon la figure 1, un autre agencement des canalisa- tions et une partie de tiroir élargie supplémentaire 5d, ainsi qu'une partie élargie supplémentaire 3d de l'alé- sage étagé de guidage. La conduite 20' de ce mode de réalisation est parallèle au tronçon de conduite 19 côté haute pression et ces canalisations communiquent en permanence entre elles par une chambre de pression 22, constituant une chambre annulaire de haute pression, lorsque l'électroai- mant 6 n'est pas excité. La chambre 22 communique par une conduite de liaison 23 avec une autre chambre de pression 24 ou chambre à armature, laquelle contient une armature plate 7 pourvue ici d'une avancée 25 définissant un siège plat 28 avec une face de contact plane 26 de la partie supérieure 27 du corps de vanne. La conduite 23 relie la chambre de haute pression 22 de façon permanente à la chambre 24 contenant l'armature 7. La partie de tiroir élargie supplémentaire 5d, se raccordant à l'armature plate 7, présente le même sys- tème de perçages 10', 11' et délimite la même chambre an- nulaire 9' que la partie de tiroir élargie 5b du bas. Le perçage axial 10' se prolonge au travers de l'armature plate 7 et communique directement avec un canal de dé- charge 29. A la position illustrée, le ressort de rappel 8, prévu dans la chambre de pression 17 située en bas, presse le tiroir de distribution 5 de façon étanche, par son armature plate 7, contre le siège plat 28 côté basse pression. Le côté haute pression est ainsi coupé du côté basse pression. Quand l'électroaimant 6 est excité, le tiroir 5 s'écarte du siège plat 28 situé en haut et obture, à l'extrémité opposée, le tronçon de conduite 19 côté haute pression. La liaison avec l'arrière de l'injecteur, par la conduite 20', est interrompue et ce côté arrière de l'injecteur communique maintenant avec le canal de dé- charge 29 côté basse pression, ce qui provoque l'ouver- ture de l'aiguille d'injecteur. L'étranglement 21 de la conduite de liaison 23 peut être prévu aussi dans la conduite de décharge 29. Ainsi, dans le cas de cette électrovanne aussi, les forces hydrauliques agissant sur le tiroir sont complètement équilibrées en pression. REVENDICATIONS 1. Electrovanne équilibrée en pression pour commander le passage d'une conduite de liaison entre un côté haute pression relié à un injecteur de carburant et un côté basse pression, en particulier entre une chambre de travail d'une pompe d'injection de carburant et un es- pace basse pression, comprenant un corps de vanne en plu- sieurs parties, présentant un tronçon d'une conduite d'arrivée côté haute pression, corps qui possède un alé- sage étagé de guidage, dans lequel est déplaçable en translation, par un électroaimant et contre la force d'un ressort de rappel, un tiroir étagé de distribution fai- sant office d'obturateur et comportant une armature plate, le tiroir présentant un perçage axial et un per- gage transversal coupant ce perçage axial, et les parties de tiroir de différents diamètres étant guidées dans des parties adaptées en conséquence de l'alésage étagé de guidage, caractérisée en ce que le côté frontal de la partie de tiroir élargie (5b), contenant le perçage axial (10), lequel est réalisé à la façon d'un trou borgne, forme, ensemble avec la face de contact plane (12) d'une partie (13) du corps de vanne présentant le tronçon de conduite (19) qui coopère avec le perçage axial (10), un siège plat (14) situé du côté haute pression, et que des épaulements exposés à la pression (3c, 5c), formés par des transitions entre les deux parties de tiroir (5a, 5b) et les parties (3a, 3b) de l'alésage étagé et produisant l'équilibrage en pression, délimitent une chambre annu- laire (9) dans laquelle débouche le perçage transversal (11). 2. Electrovanne selon la revendication 1, ca- ractérisée en ce qu'elle est réalisée comme une vanne (1) à siège plat et à deux voies et la partie élargie (5b) du tiroir (5) délimite une chambre annulaire de décharge (17) d'o part une conduite de décharge (18) côté basse pression, laquelle peut être reliée, lorsque l'électroaimant (6) est excité, au tronçon de conduite (19) côté haute pression, contenant un étranglement (21), ainsi qu'à une conduite (20) menant au côté arrière de l'injecteur. 3. Electrovanne selon la revendication 1, ca- ractérisée en ce qu'elle est réalisée comme une vanne (1) à siège plat et à trois voies et comporte une partie de tiroir élargie supplémentaire (5b) du côté de l'armature, laquelle est pourvue, comme la partie de tiroir élargie (5b) dirigée vers le côté arrière de l'injecteur, d'un perçage axial (10') et d'un perçage transversal (11') qui le coupe et débouche dans une chambre annulaire (9'), et que ce perçage axial, se prolongeant au travers de l'ar- mature plate (7), peut être relié à un canal de décharge (29). 4. Electrovanne selon la revendication 3, ca- ractérisée en ce que la partie de tiroir élargie (5b) di- rigée vers le côté arrière de l'injecteur délimite une chambre annulaire de haute pression (22), d'o part une conduite (20') menant au côté arrière de l'injecteur, et qu'une conduite de liaison (23) relie la chambre de haute pression (22) en permanence à une chambre à armature (24) contenant l'armature plate (7). 5. Electrovanne selon une des revendications 1, 3 et 4 précédentes, caractérisée en ce que l'armature plate (7) et la partie (27) du corps de vanne située en haut et délimitant la chambre à armature (28), forment ensemble le siège plat (28) côté basse pression.