Brevet FR2742189A1 — publié le 19970613

i Etat de la technique. L'invention concerne un injecteur de carburant pour moteurs à combustion interne, avec un corps d'injecteur, dans lequel est guidé de façon mobile axialement une aiguille en5 forme de piston, qui présente à son extrémité située du côté de la chambre de combustion une surface d'étanchéité par laquelle il coopère avec un siège de soupape prévu sur le corps d'injecteur, avec un support d'injecteur relié, au moyen d'un disque intercalaire, axialement au corps d'injecteur, dans le- quel est disposé un ressort d'injecteur qui presse l'aiguille dans le sens de la fermeture contre le siège de soupape, res- sort qui vient en prise, par l'intermédiaire d'une coupelle de ressort sur un élément de poussée de l'aiguille, pénétrant dans le disque intercalaire et ayant un diamètre réduit, une surface de butée étant constituée sur la section transversale de tran- sition entre le corps d'aiguille de diamètre plus grand de l'aiguille et l'élément de poussée de diamètre plus petit, sur- face de butée, qui coopère, pour limiter la course maximale d'ouverture de l'aiguille, avec une butée fixe sur le disque intercalaire. Dans le cas d'un injecteur de carburant pour mo- teurs à combustion interne de ce type, connu par le document DE-OS-44 08 245, une aiguille en forme de piston est guidé de façon à pouvoir coulisser axialement dans un corps d'injecteur. L'aiguille présente, à l'une de ses extrémités, une surface d'étanchéité qui coopère avec un siège de soupape à l'extrémité du corps d'injecteur pénétrant dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne à alimenter. Dans ce cas, on dis- pose, en aval de la surface du siège de soupape, des orifices d'injection dans la chambre de combustion. Le corps d'injecteur, à son extrémité située à l'opposé de la chambre de combustion, est serré axialement au moyen d'un écrou tendeur contre un support d'injecteur, une rondelle intercalaire étant serrée entre les faces frontales du corps d'injecteur et du support d'injecteur. Dans le support d'injecteur, on dispose un ressort d'injecteur qui sollicite l'aiguille dans le sens de la fermeture contre le siège de sou- pape, ressort qui vient en prise au moyen d'une coupelle de ressort sur une pièce de compression de l'aiguille, de diamètre réduit, pénétrant dans un orifice de passage de la rondelle in- tercalaire. Dans ce cas l'appendice annulaire, sur la section transversale de passage entre la tige de l'aiguille de plus grand diamètre et l'élément de poussée plus petit, forme une surface de butée sur l'aiguille, qui coopère, pour limiter la course maximale d'ouverture, avec une butée formée à poste fixe par la surface frontale de la rondelle intermédiaire. Dans ce cas l'injecteur de carburant connu présente cependant l'inconvénient que, sur la surface de contact entre la surface de butée de l'aiguille et la butée à poste fixe, se produit une usure amplifiée due à des causes mécaniques et à la corrosion, qui affecte la durée de vie de tout l'injecteur. Avantages de l'invention. L'injecteur de carburant pour des moteurs à combus- tion interne selon l'invention est caractérisé en ce que la surface de butée, formée sur la section transversale de transi- tion, entre le corps de l'aiguille et l'élément de poussée sur l'aiguille, est constituée de façon plus grande, au moyen d'une mise en forme de l'aiguille dans cette zone, qu'une surface an- nulaire qui est formée géométriquement du fait de la simple différence de diamètre entre le corps de l'aiguille et l'élément de poussée. L'injecteur de carburant selon l'invention a l'avantage que l'on peut considérablement réduire la pression sur les surfaces de butée et ainsi l'usure que cela entraîne, grâce à l'agrandissement, obtenu au moyen d'une forme géométri- que correspondante de l'aiguille, de la surface opérationnelle de butée entre la surface de butée de l'aiguille et la butée fixe, alors que la force de butée de l'aiguille demeure cons- tante. Cet agrandissement de la surface de butée de l'ai- guille est dans ce cas formé, selon une première variante de réalisation, par une partie agrandie en section transversale,35 par rapport au corps de l'aiguille, dans la zone de transition entre le corps d'aiguille et l'élément de poussée, zone qui dans ce cas est constituée par exemple d'une manière avanta- geuse sous la forme d'un collet annulaire. Le bras de levier pour la force de butée résultante, qui vient en prise sur la rondelle intercalaire, est dans ce cas poussé radialement vers l'extérieur et de cette façon plus petit de telle sorte que l'on peut réduire un mouvement de basculement d'évitement ou ce qu'on appelle un "relèvement" du disque intercalaire, ou l'empêcher complètement dans le cas d'une surface de butée suf- fisamment grande. Les excroissances et la corrosion sont de cette manière opposées efficacement aux formes d'usure. Une autre possibilité réside dans la conception élastique de la surface de butée de l'aiguille, et pour cela on prévoit une excroissance de forme annulaire qui fait radiale- ment tout le tour, sur la section transversale de transition de l'aiguille, dont les extrémités radialement extérieures sont axialement déformées en faisant saillie par rapport à l'épaule- ment annulaire entre la tige de l'aiguille et l'élément de poussée. Dans ce cas on réduit la force de butée à côté d'une surface d'appui agrandie par excroissance élastique de la sur- face de butée de l'aiguille. Dans le cas d'une autre variante de réalisation de la surface de butée agrandie, on prévoit sur l'aiguille une surface inclinée dans la direction de la course, et pour cela on constitue de préférence de façon conique la section trans- versale de transition entre la tige de l'aiguille et l'élément de poussée. La butée fixe, qui coopère avec la surface de butée inclinée sur l'aiguille, est dans ce cas constituée de façon inclinée complémentaire. Dans ce cas la surface de butée coni- que a l'avantage qu'en introduisant des composantes de forces radiales et grâce à l'assujettissement qui en découle de la rondelle intercalaire dans le corps d'injecteur, on empêche que la rondelle intercalaire, du fait des composantes de forces axiales, se soulève du corps d'injecteur (formation d'une fente). Dans ce cas, l'angle d'entrée sur la surface de butée de l'aiguille et l'angle d'entrée sur la butée fixe peuvent être aussi grands l'un que l'autre ou peuvent présenter une lé- gère différence (différence d'angle de siège). En prévoyant un prolongement cylindrique central sur la face frontale située du côté de la chambre de combustion de la rondelle intercalaire, on pénètre dans un orifice de ré- ception, formé de façon correspondante, du corps d'injecteur, on peut en outre d'une manière avantageuse empêcher le disque intercalaire et le corps d'injecteur de glisser radialement l'un sur l'autre. D'autres avantages et configurations avantageuses de l'objet de l'invention vont ressortir de la description, des dessins et des revendications. Dessins. La présente invention va être décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de trois modes de réalisation représentés sur les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un premier exemple de réalisa- tion dans une coupe à travers l'injecteur de carburant, exemple dans le cas duquel la surface de butée agrandie est formée par un collet annulaire sur l'aiguille, - la figure 2 montre un fragment de la figure 1, agrandi, dans la zone du collet annulaire, - la figure 3 montre un second exemple de réalisa- tion dans un fragment de la figure 1, dans le cas duquel la surface de butée agrandie est formée par une excroissance élas- tique de forme annulaire, et - la figure 4 montre un troisième exemple de réali- sation analogue à la représentation de la figure 3, dans le cas duquel la surface de butée agrandie est constituée par une sur- face de transition inclinée dans le sens de la course. Description des exemples de réalisation. Le premier exemple de réalisation, représenté en coupe longitudinale à la figure 1 et, selon un fragment agrandi à la figure 2 de l'injecteur de carburant selon l'invention présente un corps d'injecteur 1 qui est serré axialement en même temps qu'un disque intercalaire 3, au moyen d'un écrou d'accouplement 5, sur un support d'injecteur 7. Dans un alésage 9 du corps d'injecteur 1, on a monté, de façon à pouvoir cou- lisser axialement, une aiguille 11 en forme de piston qui pré- sente, sur sa face frontale située du côté de la chambre de combustion, une surface d'étanchéité 13 par laquelle il coopère avec un siège de soupape 17 dans le corps d'injecteur 1, formé à l'extrémité fermée 15 située du côté de la chambre de combus- tion de l'alésage de l'injecteur 9 tourné vers l'intérieur, corps d'injecteur 1 qui est monté en avant de plusieurs orifi- ces d'injection. L'alésage d'injecteur 9, qui agit comme alé- sage de guidage pour la tige 21 de l'aiguille 11, est élargi en un endroit pour former une chambre sous pression 23 dans la zone de laquelle l'aiguille 11 présente un épaulement 25, et qui est reliée par un canal sous pression 27 à un ajutage de raccordement non représenté plus en détail, sur le support d'injecteur, pour assurer le raccordement d'une conduite d'in- jection partant d'une pompe d'injection. Dans ce cas, la cham- bre sous pression 23 est reliée au siège de soupape 17 par l'intermédiaire d'une fente annulaire 28 se trouvant entre l'aiguille 11 et la paroi de l'alésage d'injecteur 9. On a formé dans le support d'injecteur 7, pour re- cevoir un ressort 29 constitué sous la forme d'un ressort cy- lindrique de compression, une chambre de ressort 31 sous la forme d'un trou borgne ouvert en direction du disque interca- laire 3, sur le fond non représenté duquel le ressort 29 d'in- jecteur s'appuie par l'une de ses extrémités. Par son autre extrémité tournée vers le disque intercalaire 3, le ressort de l'injecteur 29 vient en prise avec une précontrainte détermi- née, au moyen d'une coupelle de ressort 33, sur une pièce de compression 37 de l'aiguille 11 qui pénètre dans un orifice de passage 35 du disque intercalaire 3. Le élément de poussée 37, constitué de préférence d'une seule pièce avec l'aiguille 11 dans l'exemple de réalisation, présente dans ce cas un diamètre réduit par rapport à la tige 21 de l'aiguille 11, la surface de la section transversale de transition formant entre la tige d'aiguille 21 et l'élément de poussée 37 une surface de butée 39 sur l'aiguille 11, surface de butée qui coopère avec une bu- tée fixe 41 pour limiter le mouvement maximal d'ouverture de l'aiguille 11, butée fixe 41 qui est formée par la face fron- tale inférieure, tournée vers le corps d'injecteur 1, du disque intercalaire 3. Pour obtenir dans ce cas une surface d'appui aussi grande que possible entre les surfaces de butée 39, 41, la sec- tion transversale de l'aiguille 11 est agrandie dans la zone de transition entre la tige 21 et l'élément de poussée 37, cet agrandissement, dans le cas du premier exemple de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, étant obtenu par un collet annulaire 43 sur l'aiguille 11. Dans ce cas le collet annulaire 43 présente un diamètre agrandi par rapport à la tige 21 de l'aiguille, l'alésage d'injecteur 9 présentant également, dans sa zone adjacente au disque intercalaire 3, une section trans- versale élargie pour recevoir le collet annulaire 43. La sur- face frontale annulaire supérieure du collet annulaire 43, tournée vers le disque intercalaire 3, forme alors la surface de butée de l'aiguille 39, qui est agrandie dans ce cas consi- dérablement par rapport à la pure différence de diamètre entre la tige d'aiguille 21 et l'élément de poussée 37. Dans le cas du second exemple de réalisation repré- senté sur la figure 3, la surface de butée 39 de l'aiguille 11 est disposée sur une excroissance élastique de forme annulaire dont le bord extérieur, radialement, fait axialement saillie entre la tige d'aiguille 21 et l'élément de poussée 37. Dans ce cas, la surface frontale annulaire supérieure de l'excroissance , formant la surface de butée 39, est constituée de telle fa- çon qu'elle repose de façon plane sur la butée fixe 41 en pre- nant la position de soulèvement d'ouverture maximale de l'aiguille 11, après un mouvement élastique d'évitement. Dans le cas du troisième exemple de réalisation, représenté sur la figure 4, la surface de transition entre la tige d'aiguille 21 et l'élément de poussée 37, qui constitue la surface de butée 39 de l'aiguille, est constituée de façon in- clinée dans le sens de la course de l'aiguille 11. La surface de butée 39, de préférence conique, coopère dans ce cas avec une surface de butée fixe 41, constituée également de façon co- nique en complément de la surface 39, sur le disque interca- laire 3, cette surface de butée 41 étant disposée sur un prolongement central cylindrique 47 du disque intercalaire 3 sur sa face frontale tournée vers le corps d'injecteur 1. Dans ce cas le corps d'injecteur 1 présente, sur sa face frontale tournée vers le disque intercalaire 3, une ouverture de récep- tion 49, formée de façon correspondante, sur laquelle le pro- longement 47 prend appui axialement et radialement. L'injecteur de carburant selon l'invention fonc- tionne d'une manière connue, l'aiguille 11 lors de l'arrivée du carburant sous haute pression, qui vient en prise sur l'épaule- ment de compression 25 de l'aiguille 11, étant soulevé à l'en-5 contre de la force de fermeture du ressort d'injecteur 29, à partir du siège de soupape 17, et libérant ainsi une section transversale d'ouverture en direction des orifices d'éjection 19. Le mouvement de soulèvement d'ouverture est dans ce cas li- mité par la venue en appui de la surface de butée 39 de l'ai- lO guille 11, sur la butée fixe 41, cette surface de butée 39 étant réalisée de façon agrandie pour réduire l'usure. La fin de l'injection a lieu lorsque l'arrivée du carburant sous haute pression à l'injecteur prend fin, en con- séquence de quoi le ressort d'injecteur 29 ramène l'aiguille 11 en appui sur le siège de soupape 17. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Injecteur de carburant pour moteurs à combustion interne, avec un corps d'injecteur (1), dans lequel est guidé de façon mobile axialement une aiguille (11) en forme de piston, qui présente à son extrémité située du côté de la chambre de com- bustion une surface d'étanchéité (13) par laquelle il coopère avec un siège de soupape (17) prévu sur le corps d'injecteur (1), avec un support d'injecteur (7) relié, au moyen d'un disque intercalaire (3), axialement au corps d'injecteur (1), dans lequel est disposé un ressort d'injecteur (29) qui presse l'ai- guille (11) dans le sens de la fermeture contre le siège de soupape (17), ressort qui vient en prise, par l'intermédiaire d'une coupelle de ressort (33) sur un élément de poussée (37) de l'aiguille (11), pénétrant dans le disque intercalaire (3)15 et ayant un diamètre réduit, une surface de butée étant consti- tuée sur la section transversale de transition entre la tige d'aiguille de diamètre plus grand (21) de l'aiguille (11) et l'élément de poussée (37) de diamètre plus petit, surface de butée, qui coopère, pour limiter la course maximale d'ouverture de l'aiguille (11), avec une butée fixe (41) sur le disque in- tercalaire (3), caractérisé en ce que la surface de butée (39), formée sur la section transversale de transition, entre la tige d'aiguille (21) et l'élément de pous- sée (37) sur l'aiguille (11), est constituée de façon plus grande, au moyen d'une mise en forme de l'aiguille (11) dans cette zone, qu'une surface annulaire qui est formée géométri- quement du fait de la simple différence de diamètre entre la tige d'aiguille (21) et l'élément de poussée (37). 2 ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de butée agrandie (39) est formée sur l'aiguille (11) par une partie agrandie en section transversale par rap- port à la tige d'aiguille (21), dans la zone de transition en- tre la tige d'aiguille (21) et l'élément de poussée (37). 3 ) Injecteur de carburant selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie, dont la section transversale est agrandie, est cons- tituée sur l'aiguille (11) sous la forme d'un collet annulaire (43). 4 ) Injecteur de carburant selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie agrandie en section transversale est constituée sur l'aiguille (11), par une excroissance élastique (45) qui fait tout le tour, dont le bord radialement extérieur fait saillie axialement sur un appendice formé entre la tige d'aiguille (21) et l'élément de poussée (37), et qui arrive, sous l'action de la force d'ouverture s'exerçant sur l'aiguille (11), après avoir accompli la course maximale d'ouverture, en appui de fa- çon plane sur la butée fixe (41). ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de butée agrandie (39) sur l'aiguille (11) est cons- tituée sous la forme d'une surface inclinée par rapport à la direction de course de l'aiguille (11). 6 ) Injecteur de carburant selon la revendication 5, caractérisé en ce que la butée fixe (41) est constituée, de façon inclinée, sur le disque intercalaire (3), en complément à la surface de butée (39) sur l'aiguille (11). 7 ) Injecteur de carburant selon la revendication 6, caractérisé en ce que le disque intercalaire (3) présente, sur sa face frontale tour- née vers le corps d'injecteur (1), un prolongement central cy- lindrique (47) qui pénètre dans une ouverture de réception correspondante (49) du corps d'injecteur (1).