Brevet FR2759423A1 — publié le 19980814

Etat de la technique La présente invention concerne un injecteur de carburant pour moteur à combustion interne comprenant un corps d'injecteur serré sur un corps de support, et dont le percage reçoit en coulissement axial un organe d'obturation le perçage ayant une chambre de pression élargie radialement, dans laquelle débouche au moins un canal d'alimentation pas- sant à côté du perçage ainsi qu'un manchon de serrage serrant par un épaulement annulaire, conique, intérieur appliqué con- le tre un épaulement annulaire, conique du corps d'injecteur se trouvant au niveau de la chambre de pression, celui-ci contre le corps de support, On connaît de tels injecteurs de carburant selon le document WO 96/19661; ces injecteurs comportent un canal d'alimentation en carburant dans le corps de l'injecteur; ce canal est dirigé en biais par rapport à l'axe, en passant à côté du percage de guidage de l'organe d'obturation (aiguille) qui s'étend coaxialement à l'axe de l'injecteur. Ce canal d'alimentation en carburant coupe latéralement la chambre de pression réalisée sous la forme d'une partie en contredépouille par une extension de la section du perçage de guidage. Dans cette zone comprise entre le canal d'alimen- tation et le perçage de guidage, à proximité de l'embouchure du canal d'alimentation dans la chambre de compression, on ne dispose que d'une faible épaisseur de paroi. De plus, la pa- roi du corps d'injecteur qui entoure la chambre de pression est d'épaisseur et de résistance très réduites à cause de la dimension nécessaire pour la distribution du carburant. Pour des injecteurs fonctionnant jusqu'à 400 bars, on ne rencontre 3) pas de dommages significatifs dans de tels injecteurs connus. Récemment, on utilise des pompes d'injection no- tamment dans le cas de moteurs à combustion interne à injec- tion directe, qui travaillent à une pression allant jusqu'à environ 1800 bars. Il peut alors se produire une rupture à l'extrémité de la cloison entre le perçage de guidage et le canal d'alimentation de la chambre de pression, pouvant abou- tir à la destruction du corps de l'injecteur. De tels domma- ges proviennent notamment des contraintes de pression interne, dynamiques, élevées, en liaison avec une tension statique résultant du serrage du corps de l'injecteur contre le support de l'injecteur par un écrou de serrage, et du fait que l'injecteur est lui-même pressé par l'écrou de serrage contre une butée dans le bloc du moteur à combustion interne. Dans le cas d'un injecteur de carburant combiné à une pompe à haute pression, lorsque la pression s'établit, la pression axiale du corps de la pompe est transmise par l'organe de re- tenue au corps de l'injecteur.10 Selon le document DE 195 23 243, on connaît un injecteur de carburant qui présente un épaulement annulaire de forme conique sur le corps de l'injecteur au niveau de la chambre de pression pour réduire le risque de rupture du corps de l'injecteur; l'écrou qui serre le corps de l'injecteur axialement contre le corps de fixation comporte également un décrochement annulaire du côté de l'épaulement annulaire du corps d'injecteur. Ainsi, la force de serrage de l'écrou au serrage du corps de l'injecteur contre le corps du support et la force de serrage de l'ensemble de l'injecteur dans le bloc du moteur à combustion interne dans le corps de l'injecteur, s'opposent en commun avec la force engendrée par la pression très élevée du carburant dans la chambre de pres- sion, notamment dans la zone comprise entre le canal d'alimentation et le perçage de guidage à l'entrée du canal d'alimentation. Les angles des surfaces coniques ont chaque fois deux angles de cônes différents ce qui permet d'assurer un appui déterminé et un serrage du corps d'injecteur par rapport au corps de support d'injecteur par l'écrou de ser- rage. Cette réalisation permet d'induire de manière exacte- ment localisée et concentrée, les forces dans le corps de l'injecteur pour s'opposer aux contraintes engendrées par la pression. Les deux modes de réalisation ont toutefois en commun de nécessiter pour le serrage du corps de l'injecteur sur le corps du support d'injecteur, le vissage de l'écrou sur le corps de support; de la sorte, notamment lorsqu'on bloque, du fait des surfaces coniques appliquées l'une contre l'autre sur le corps de l'injecteur et de l'écrou, le mouve- ment de rotation induit une force de torsion dans le corps de l'injecteur. Si bien que notamment au niveau du perçage de guidage et du canal d'alimentation de la chambre de pression, on rencontre des tensions élevées qui peuvent provoquer la5 rupture. De plus, dans de tels injecteurs de carburant, on arrive à des défauts d'étanchéité de gaz entre la culasse et l'écrou de serrage car le vissage ne permet pas de respecter la forme ronde du corps de buse. De plus, si on ne respecte pas les tolérances du rond, le corps de buse peut s'appliquer contre la culasse et déformer la buse et engendrer des fissu- res. Avantages de l'invention La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un injecteur de carburant du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le manchon de serrage présente un bourrelet autour de son extré- mité tournée vers le corps de support, et après l'opération d'assemblage, ce bourrelet est repoussé par une bague d'étirage, avec une liaison par la force dans une cavité du20 corps de support. L'injecteur de carburant pour des moteurs à com- bustion interne selon l'invention offre l'avantage qu'à des pressions très élevées, par exemple de l'ordre de 1800 bars, dans la chambre de pression, on évite avec certitude toute rupture du corps de l'injecteur. Cela est obtenu de manière avantageuse par la nature de la fixation du manchon de ser- rage sur le corps de support d'injecteur. Une liaison rabat- tue entre un manchon de serrage qui serre le corps d'injecteur sur le corps du support et du corps de support lui-même, forme une liaison par la force qui se compose seu- lement d'une force axiale; on peut ainsi éviter d'engendrer d'autres tensions et en particulier sur la cloison, entre le perçage de guidage et le canal d'alimentation de la chambre de pression. De plus, cette liaison par la force entre le corps de support et le manchon de serrage améliore l'appui à plat pour une surface d'étanchéité du manchon de serrage sur la culasse du moteur. En outre, le fonctionnement du corps de soupape peut être amélioré par un serrage exclusivement axial, puisqu'il n'est pas prévu d'induire régulièrement les efforts par des surfaces annulaires coniques sur le manchon de serrage et le corps de soupape. Suivant d'autres caractéristiquesde l'invention: e le bourrelet prévu à l'extrémité libre est périphérique et radialement en saillie par rapport à un segment cylindrique creux du manchon de serrage, avant l'opération d'assem- blage, * le bourrelet présente une surface inclinée périphérique, 1(0 radiale avant l'opération d'assemblage, * la cavité est en forme de rainure périphérique réalisée dans le corps de support, avec un épaulement annulaire co- nique à la jonction avec la surface enveloppe du corps de support, * le bourrelet présente, après l'opération d'assemblage, un diamètre extérieur correspondant à celui du segment cylindrique creux du manchon de serrage avant l'opération d'assemblage, * le manchon de serrage est fixé au corps de support avec précontrainte. * la liaison par la force entre le manchon de serrage et le corps d'injecteur est inamovible. D'autres caractéristiques et avantages apparaî- tront à la lecture de la description d'un mode de réalisation d'un injecteur de carburant de moteur à combustion interne représenté schématiquement dans les dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 est une coupe de la partie d'un injecteur de carburant du côté de la chambre de combustion, - la figure 2 montre un détail à échelle agrandie de } l'injecteur de carburant de la figure 1 au niveau de la fixation du manchon de serrage sur le corps de support d'injecteur. Description de l'exemple de réalisation L'injecteur de carburant selon la figure 1 desti- né à des moteurs à combustion interne se compose d'un corps d'injecteur 11 serré avec interposition d'une rondelle 12 et d'un manchon de serrage 13 axialement sur un corps de support 16. Le corps d'injecteur 11 comporte un percage axial 17 dans lequel coulisse axialement un organe d'obturation 18 (aiguille) en forme de piston; à l'une de ses extrémités, cet organe coopère dans une coupelle 21 située du côté de la chambre de combustion avec un siège de soupape 19 tourné vers l'intérieur; en aval du siège de soupape 19, la coupelle 21 comporte plusieurs orifices d'éjection 22. Le corps d'injecteur 11 est une pièce présentant une symétrie de rota- tion avec un segment 26 supérieur, épais et une partie de corps 27 allongée, inférieure, dont l'extrémité située du cô- té de la chambre de combustion est fermée par la coupelle 21. La partie du perçage 17 prévue dans le segment supérieur 26 constitue le perçage de guidage 28 de la pièce de guidage 29 de l'organe d'obturation 18. La partie du perçage 17 passant sur le corps d'injecteur 27 délimite avec la tige 17 de l'organe d'obturation 18, un intervalle annulaire 31 arrivant jusqu'au siège de soupape 19. Dans le segment supérieur 26, à proximité de la partie de corps 27 inférieure, entre le per- çage de guidage 28 et l'intervalle annulaire 33 du perçage 17, on a une chambre de pression 32 à contredépouille, à dia- mètre agrandi; la paroi extérieure 33 de cette chambre est de préférence bombée et rejoint l'intervalle annulaire 31. Un ressort de fermeture 34 placé dans un perçage borgne du corps d'injecteur 16, maintient l'organe d'obturation 18 contre le siège de soupape 19 par l'intermédiaire d'une coupelle à res- sort 36 lorsque l'injecteur est fermé, en position de soupape au niveau du siège de soupape. Pour l'alimentation en carburant, un canal d'alimentation 37 traverse le segment supérieur épais 26 du corps d'injecteur 11 en partant de sa surface frontale supé- rieure et en passant à côté du perçage de guidage 28 pour aboutir à la chambre de pression 32 attaquée latéralement vers le haut. Pour que le diamètre de la chambre de pression 32 soit aussi petit que possible et la section de l'embouchure aussi grande que possible, le canal d'alimentation 37 passe en biais, alimentant le perçage de guidage 28; la distance entre son entrée et la surface fron- tale supérieure du corps d'injecteur 11 est plus grande par rapport à l'axe que la distance de son embouchure dans la chambre de pression 32; l'épaisseur de la cloison 38 à proximité de la plage d'embouchure du canal d'alimentation 37 et à proximité du passage dans le perçage de guidage 28 dans la chambre de pression 32 est petite. La liaison essentielle pour l'invention entre le manchon de serrage 19 et le corps de support 16 est représen- tée à échelle agrandie dans la vue de détail de l'injecteur selon la figure 2. Le manchon de serrage 13 est représenté en trait interrompu avant l'opération d'assemblage et en trait plein après cette opération; le manchon de serrage 13 est relié au corps de support 16 par une liaison par la force. Le manchon de serrage 13 comporte à l'état non assemblé, à son extrémité libre 41, un bourrelet 43 radiale- ment à l'extérieur par rapport au segment cylindrique creux 42; ce bourrelet est de forme périphérique, radial. Le bour- relet 43 présente une surface inclinée 44 à la jonction avec le segment cylindrique creux 42. Pour fixer l'extrémité libre 41 du manchon de serrage 13 sur le corps de support 16, il est prévu une cavi- té 46. Cette cavité 46 en forme de rainure périphérique; à sa jonction avec la surface enveloppe 47 du corps de support 16, présente un épaulement annulaire 48, conique contre le- quel s'applique le bourrelet 14 après l'assemblage, de préfé- rence avec précontrainte. Après le pré-positionnement et le pré-assemblage des composants de l'injecteur, on glisse le manchon de ser- rage 13 par-dessus le corps 11 de l'injecteur pour que le segment cylindrique creux 42 entoure la rondelle intermé- diaire 12 et au moins en partie le corps de support 16. Le corps de support 16 et le corps d'injecteur 11 sont position- nés l'un par rapport à l'autre par compression dans un outil de montage. Puis, on refoule radialement vers l'intérieur le bourrelet périphérique 43 avec un manchon de refoulement 49 pour que le bourrelet s'applique contre l'épaulement annu- laire conique 48. Le manchon 49 présente avantageusement éga- lement une surface inclinée 41 correspondant sensiblement à la surface inclinée 44 du bourrelet 43. Cela permet d'étirer le segment cylindrique creux 42 au moins légèrement, dans la direction axiale, dans la plage élastique avant que le bour- relet 43 ne soit rabattu dans la cavité 46. Cela peut permet- tre de positionner le corps de support 16, la rondelle intermédiaire 12 et le corps d'injecteur 11 les uns par rap- port aux autres avec une force d'assemblage appropriée. Pendant cette opération d'assemblage, selon l'invention, une force axiale agit par l'épaulement annulaire conique 52 du manchon de serrage 13 sur un segment annulaire conique 53 du corps d'injecteur 11. Du fait de la force de serrage agissant exclusivement dans la direction axiale, on peut éliminer les efforts radiaux, complémentaires comme par exemple les efforts de torsion ce qui évite la formation de fissures en particulier dans la zone de la cloison 37 entre le perçage d'alimentation 38 et le perçage de guidage 28. De plus, cette liaison par la force permet, grâce aux surfaces 52, 53 de forme conique du corps 11, d'assurer le centrage par rapport à l'axe médian commun avec le corps de support 16 et le manchon de serrage 13 aboutissant à un montage précis. Cela permet également d'améliorer la concentricité assurant que le corps de la buse ne soit pas appliqué contre la cu- lasse à l'état monté. En outre, le serrage par la force du manchon de serrage 13 par rapport au corps de support 16 amé- liore l'appui plan pour une surface d'étanchéité 54 du man- chon de serrage 13. Cette fixation du manchon de serrage 13 contre le corps de support 16 respecte le cahier des charges des clients selon lequel le démontage du corps 11 d'un injecteur ne doit plus être possible. Cette liaison solidaire après le repoussage par étirage évite que le manchon de serrage 13 ne puisse être enlevé du corps de support 16 sans destruction, réalisant ainsi un très grand degré de sécurité car en géné- ral, après l'échange des composants, on ne peut plus respec- ter les tolérances très strictes relatives à la concentricité du corps d'injecteur. NOMENCLATURE 11 Corps d'injecteur 12 Rondelle intermédiaire 13 Manchon de serrage 16 Corps de support de l'injecteur 17 Perçage axial 18 Organe d'obturation 19 Siège de soupape 21 Coupelle 22 Orifices d'éjection 26 Segment 27 Partie de corps 28 Perçage de guidage 29 Pièce de guidage 31 Intervalle annulaire 32 Chambre de pression 33 Limite extérieure 34 Ressort d'obturation 36 Coupelle à ressort 37 Canal d'alimentation 38 Cloison intermédiaire 41 Extrémité libre 42 Segment cylindrique creux 43 Bourrelet 44 Surface inclinée 46 Cavité 47 Surface enveloppe 48 Epaulement annulaire 49 Manchon d'étirage 51 Surface inclinée de 49 52 Epaulement annulaire de 13 53 Segment annulaire de 11 54 Surface d'étanchéité. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Injecteur de carburant pour moteur à combustion interne comprenant un corps d'injecteur (11) serré sur un corps de support (16), et dont le perçage (17) reçoit en coulissement axial un organe d'obturation (18), le perçage (17) ayant une chambre de pression (32) élargie radialement, dans laquelle débouche au moins un canal d'alimentation (37) passant à côté du perçage (17) ainsi qu'un manchon de serrage (13) serrant par un épaulement annulaire (52), conique, intérieur appliqué I() contre un épaulement annulaire (53), conique du corps d'injecteur (11), se trouvant au niveau de la chambre de pression (32), celui-ci contre le corps de support (16), caractérisé en ce que le manchon de serrage (13) présente un bourrelet (43) autour de son extrémité (41) tournée vers le corps de support (16), et après l'opération d'assemblage, ce bourrelet est repoussé par une bague d'étirage (49), avec une liaison par la force dans une cavité (46) du corps de support (16). 2 ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bourrelet (43) prévu à l'extrémité libre (41) est périphé- rique et radialement en saillie par rapport à un segment cy- lindrique creux (42) du manchon de serrage (13), avant l'opération d'assemblage. 3 ) Injecteur de carburant selon l'une quelconque des reven- dications 1 ou 2, caractérisé en ce que 3() le bourrelet (43) présente une surface inclinée (44) périphé- rique, radiale avant l'opération d'assemblage. 4 ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité (46) est en forme de rainure périphérique réalisée dans le corps de support (16), avec un épaulement annulaire conique (47) à la jonction avec la surface enveloppe (48) du corps de support (16). 1( ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bourrelet (43) présente, après l'opération d'assemblage, un diamètre extérieur correspondant à celui du segment cylin- drique creux (42) du manchon de serrage (43) avant l'opération d'assemblage. 6 ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, I( caractérisé en ce que le manchon de serrage (13) est fixé au corps de support (16) avec précontrainte. 7 ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison par la force entre le manchon de serrage (13) et le corps d'injecteur (16) est inamovible.