Brevet FR2795455A1 — publié le 20001229

L'invention concerne un module de commande comprenant un corps de module de commande, qui comporte une chambre de commande, servant à recevoir un fluide, et un alésage de guidage communiquant avec la chambre de commande, et un organe de réglage de position qui est guidé dans l'alésage de guidage et soumis, sur la surface faisant face à la chambre de commande, à l'action d'un fluide contenu dans la chambre de commande. De tels modules de commande sont par exemple utilisés dans des dispositifs d'injection de carburant, en tant que valves à asservissement servant à ouvrir et fermer un injecteur, ou en tant qu'injecteur lui-même. Dans le cas de l'utilisation dans un dispositif d'injection de carburant, l'organe de réglage de position situé dans le module de commande est soumis, par l'intermédiaire de la chambre de commande, a l'action de la pression de carburant. Pour éviter qu'une fuite de carburant à partir de la chambre de commande ait lieu par l'alésage de guidage, l'organe de réglage et l'alésage de guidage sont adaptés l'un à l'autre d'une manière telle qu'il ne subsiste qu'un faible intervalle d'étanchéité entre l'organe de réglage et l'alésage de guidage. Toutefois, dans la technique automobile, on utilise de plus en plus des systèmes d'injection à accumulateur dans le cas desquels on travaille à une pression de carburant très élevée. Cette pression de carburant élevée peut avoir pour conséquence que l'intervalle d'étanchéité situé entre l'alésage de guidage et l'organe de réglage s'élargit, ce qui entraîne une fuite de carburant amplifiée. Par EP 0 477 400 Al, on connaît un agencement pour une compensation de tolérance mécanique, de type adaptatif et s'exerçant suivant la direction de déplacement dans un sens et dans l'autre, pour le transformateur de course d'un actionneur piézoélectrique. L'agencement comprend une chambre hydraulique qui est délimitée par deux pistons disposés de façon à être mobiles. La compensation de tolérance mécanique de type adaptatif est réalisée au moyen d'une fuite définie ayant lieu à un débit de fuite préfixé, le débit de fuite étant déterminé d'une manière telle que de brèves variations de pression se présentant dans la chambre hydraulique ne sont pas compensées. Une coupelle en caoutchouc est proposée en tant que moyens d'étanchéité. Par FR 951 821, on connaît un corps d'injecteur comportant une aiguille d'injecteur mobile dans celui-ci, l'aiguille d'injecteur étant constituée d'un corps de valve et d'une tige d'aiguille. La tige d'aiguille est montée dans le corps de valve et est entourée d'une chambre annulaire jusqu'à une profondeur préfixée. Grâce à un agencement de la chambre annulaire, la tige d'aiguille a une grande longueur et peut donc être plus facilement fléchie suivant la direction transversale. Cette capacité de fléchissement a l'avantage qu'avec cette aiguille d'injecteur, on obtient l'étanchéité d'un siège d'étanchéité associé, ménagé dans la pointe de l'injecteur, même lorsque le siège d'étanchéité n'est pas disposé très précisément en position centrale. La présente invention a pour but de fournir un module de commande qui, même lorsqu'il est soumis à l'action d'une pression élevée, assure dans une large mesure l'étanchéité du guidage de l'organe de réglage de position vis-à-vis des fuites. Ce but est atteint au moyen d'un module de commande, du type générique défini en introduction, caractérisé en ce que l'organe de réglage de position comporte un évidement qui est ménagé, concentriquement à l'alésage de guidage dans une zone de l'organe de réglage de position qui est adjacente à la chambre de commande, de sorte que l'organe de réglage présente, entre l'évidement et l'alésage de guidage, une paroi se dressant librement, la paroi étant réalisée avec une épaisseur telle que la paroi est repoussée vers l'extérieur par la pression régnant dans la chambre de commande et qu'ainsi, le diamètre de l'organe de réglage de position s'accroît dans la zone de la paroi. Le module de commande conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - l'évidement est réalisé dans l'organe de réglage de position sous forme d'un canal annulaire, - le canal annulaire est réalisé par la mise en place d'un corps de remplissage dans l'évidement ménagé dans l'organe de réglage de position, - un ressort mis sous tension entre le corps de module de commande et le corps de remplissage maintient le corps de remplissage dans l'évidement ménagé dans l'organe de réglage de position, - l'organe de réglage de position est biseauté dans la zone inférieure et comporte une arête d'étanchéité, - le module de commande est utilisé en tant qu'injecteur dans un dispositif d'injection de carburant, le canal annulaire ménagé dans un épaulement d'application de pression étant réalisé sur une aiguille d'injecteur. Ainsi, le module de commande conforme à l'invention comporte, dans un organe de réglage de position, un évidement qui est ménagé, parallèlement à l'alésage de guidage dans une zone de l'organe de réglage de position qui est adjacente à une chambre de commande, de sorte que l'organe de réglage présente, entre l'évidement et l'alésage de guidage, une paroi qui se dresse librement. Cet agencement de l'organe de réglage de position permet de diminuer l'intervalle de guidage entre l'alésage de guidage, situé dans le boîtier de module de commande, et l'organe de réglage et de réduire ainsi une fuite de fluide hors du module de commande par cet intervalle de guidage. La raison en est que la pression dans l'intervalle de guidage diminue lorsque la distance à la chambre de commande augmente. Par contre, c'est la pression de la chambre de commande qui agit dans l'évidement de l'organe de réglage communiquant avec la chambre de commande, de sorte qu'une différence de pression s'établit lorsque la profondeur augmente. La force, due à la différence de pression, qui s'exerce sur la paroi de l'organe de réglage repousse alors celle-ci vers l'extérieur, de sorte que l'intervalle de guidage et donc la fuite de fluide hors du module de commande diminuent. L'invention est exposée ci-après en détail, à titre d'exemple, en regard des dessins. On voit: à la figure 1A, une vue en coupe d'un module de commande conforme à l'invention suivant une première forme de réalisation, à la figure lB, une vue en coupe d'un module de commande conforme à l'invention suivant une seconde forme de réalisation, aux figures 2A à 2D, différentes formes de réalisation de l'organe de réglage de position dans un module de commande conforme à l'invention et, aux figures 3A à 3D, différentes formes de réalisation du module de commande conforme à l'invention en tant qu'injecteur de carburant. La figure 1A représente schématiquement, en vue en coupe, une première forme de réalisation d'un module de commande conforme à l'invention. Le module de commande comprend un boîtier de module de commande 1 dans lequel est réalisé un alésage borgne 3 cylindrique. Un organe de réglage de position 2 en forme de piston est disposé d'une manière mobile dans cet alésage borgne 3 cylindrique, un intervalle de guidage 4 existant entre une surface périphérique 21 de l'organe de réglage 2 et une surface périphérique 31 de l'alésage borgne 3. En outre, une chambre de commande 5 est réalisée entre une première surface frontale 22 de l'organe de réglage 2 et une surface de fond 32 de l'alésage borgne 3, cette chambre de commande 5 pouvant être remplie, par des perçages de communication (non représentés), d'un fluide qui se trouve sous pression. La chambre de commande 5 communique par exemple par un conduit d'acheminement avec un conduit de carburant et par un conduit d'évacuation avec une valve d'asservissement. Un étranglement d'acheminement est prévu dans le conduit d'acheminement et un étranglement d'évacuation dans le conduit d'évacuation. Un actionneur actionne la valve d'asservissement. Lorsque la valve d'asservissement s'ouvre, du carburant sort de la chambre de commande 5 par le conduit d'évacuation, de sorte que la pression dans cette chambre 5 diminue. Lorsque la valve d'asservissement se ferme, l'évacuation de carburant par le conduit d'évacuation est interrompue. Etant donné que du carburant pénètre dans la chambre de commande 5 par le conduit d'acheminement, la pression dans cette chambre 5 s'élève jusqu'à la pression de carburant qui règne dans le conduit de carburant. L'organe de réglage de position coopère avec une aiguille d'injecteur par l'intermédiaire d'un piston qui est en appui sur la seconde surface frontale 23. L'aiguille d'injecteur est disposée dans un guidage de façon à pouvoir être déplacée axialement. La position axiale de l'organe de réglage de position 2 et de l'aiguille d'injecteur dépend de la pression dans la chambre de commande 5. Sous l'effet d'un actionnement de la valve d'asservissement, l'aiguille d'injecteur se déplace axialement et ouvre ou ferme des orifices d'injection d'un injecteur. Il est en outre prévu, ménagé dans la première surface frontale 22 de l'organe de réglage de position 2, un évidement 24 qui est réalisé sous forme d'un alésage borgne et qui est situé d'une manière concentrique à la surface périphérique 21 de l'organe de réglage 2. Grâce à cet évidement 24, il est formé sur l'organe de réglage 2, sur la première surface frontale 22, une paroi 25 qui se dresse librement et fait face à la chambre de commande 5. Un corps de remplissage 26 cylindrique est disposé en position centrale dans l'évidement 24 de l'organe de réglage 2, de sorte qu'un canal annulaire 6 faisant tout le tour est formé entre la paroi 25 de l'organe de réglage 2 et ce corps de remplissage 26. Dans le module de commande conforme à l'invention représenté à la figure lA, on vise à empêcher qu'une fuite de fluide ait lieu à partir de la chambre de commande 5 par l'intervalle de guidage 4, entre l'organe de réglage 2 et l'alésage borgne 3, notamment lorsque le fluide est sous une pression très élevée. Cela s'obtient en faisant communiquer avec la chambre de commande 5 le canal annulaire 6 ménagé dans la première surface frontale 22 de l'organe de réglage 2, de sorte que ce canal annulaire 6 se remplit de fluide provenant de la chambre de commande et se trouvant sous la pression du système. Par contre, dans l'intervalle de guidage 4 situé entre l'organe de réglage 2 et le boîtier 1 du module de commande, la pression du système qui règne dans la chambre de commande diminue, en partant de la première surface frontale 22 de l'organe de réglage 2 et lorsque la distance à la chambre de commande 5 augmente, jusqu'à une pression, en général la pression normale, qui règne à l'endroit d'une arête d'étanchéité 29 située dans la zone de la seconde surface frontale 23 de l'organe de réglage 2. Etant donné qu'il ne peut pas s'échapper de fluide du canal annulaire 6 ménagé dans l'organe de réglage 2, la pression du système qui règne dans la chambre de commande est essentiellement conservée sur toute la profondeur du canal annulaire 6. Il en résulte qu'une différence de pression par rapport au canal annulaire 6 de l'organe de réglage s'établit le long de l'intervalle de guidage 4 lorsque la distance à la chambre de commande 5 augmente. Cette différence de pression a pour effet que la paroi 25 de l'organe de réglage 2 qui se dresse librement est repoussée vers l'extérieur dans la zone indiquée par X à la figure 1A, de sorte que le diamètre de l'organe de réglage 2 s'accroît dans la zone de la paroi 25, ce qui fait se rétrécir l'intervalle de guidage 4 entre l'organe de réglage 2 et l'alésage borgne 3. Cela provoque à son tour une diminution de la fuite de fluide par l'intervalle de guidage 4 à partir de la chambre de commande 5. La déformation élastique, due à la pression, de la paroi 25 de l'organe de réglage 2 qui se dresse librement peut être réglée à la valeur souhaitée au moyen des paramètres que sont la profondeur du canal annulaire, l'orientation du canal annulaire par rapport à l'intervalle de guidage 4, l'épaisseur de la paroi 25 de l'organe de réglage 2 qui se dresse librement et le choix des matières pour la paroi 25 de l'organe de réglage. L'évolution de la chute de pression dans l'intervalle de guidage 4 entre l'organe de réglage 2 et le boîtier 1 du module de commande est déterminée par la largeur de l'intervalle de guidage 4 et la position de l'arête d'étanchéité 29. Cette évolution de la diminution de pression détermine à son tour la zone X de la paroi se dressant librement 25 de l'organe de réglage 2 qui est repoussée vers l'extérieur sous l'effet d'une différence de pression suffisante entre la pression régnant dans l'intervalle annulaire 6 et celle régnant dans l'intervalle de guidage 4. Dans le cas de la première forme de réalisation du module de commande conforme à l'invention qui est représentée à la figure 1A, la pression du système qui règne dans la chambre de commande 5 diminue sur toute la longueur de l'organe de réglage 2 jusqu'à l'arête d'étanchéité 29 située à l'endroit de la seconde surface frontale 23. Par contre, dans le cas de la forme de réalisation représentée à la figure lB, la partie inférieure 27 de l'organe de réglage 2 est biseautés, de sorte que l'arête d'étanchéité 29 est décalée en s'éloignant de la seconde surface frontale 23 en direction de la première surface frontale de l'organe de réglage 2. Cette arête d'étanchéité 29 décalée par rapport à la première forme de réalisation conforme à la figure 1A entraîne à son tour une évolution de la diminution de pression dans l'intervalle de guidage 4 par rapport au canal annulaire 6 de l'organe de réglage 2 qui est modifiée et donc un décalage et un élargissement de la zone X de la paroi 25 se dressant librement qui est repoussée vers l'extérieur sous l'effet de la différence de pression suffisante entre l'intervalle annulaire 6 et l'intervalle de guidage 4. Ainsi, la position de l'arête d'étanchéité 29 de l'intervalle de guidage 4 permet de déterminer la position et l'amplitude de la déformation élastique de la paroi 25. Par ailleurs, il existe la possibilité de réaliser également l'organe de réglage 2 sans le corps de remplissage 26. La mise en place du corps de remplissage 26 dans l'évidement 24 de l'organe de réglage 2 a toutefois l'avantage de réduire le volume de l'évidement 24 qui doit être rempli de fluide provenant de la chambre de commande 5. Le corps de remplissage 26 peut être soudé à l'organe de réglage 2 comme cela est représenté dans la première forme de réalisation conforme à la figure 1A. Il existe toutefois également la possibilité, ainsi que cela est représenté dans la seconde forme de réalisation conforme à la figure lB, d'immobiliser le corps de remplissage 26 dans l'organe de réglage 2 au moyen d'un ressort 28 qui se trouve sous une contrainte de compression et qui vient en butée par une première extrémité sur un épaulement annulaire 29A du corps de remplissage 26 qui a en fait tout le tour et par son autre extrémité sur la surface de fond 32 du boîtier 1 du module de réglage. Ce ressort 28 peut servir en même temps, en tant que ressort de fermeture, à maintenir le module de commande fermé à l'état hors pression. C'est pourquoi la forme de réalisation représentée à la figure lB se prête notamment à la réalisation en tant qu'injecteur qui est exposée ci-après en regard des figures 3A à 3D. Les figures 2A à 2D représentent d'autres possibilités de fixation du corps de remplissage 26 dans l'organe de réglage 2. C'est ainsi qu'une solidarisation par complémentarité de formes et/ou par frottement peut avoir lieu au moyen d'une déformation de l'organe de réglage 2. La figure 2A représente une solidarisation entre le corps de remplissage 26 et l'organe de réglage 2 qui est due à un passage de l'organe de réglage 2 à la mollette dans la zone de déformation. La figure 2B représente une réalisation dans laquelle la solidarisation entre le corps de remplissage 26 et l'organe de réglage 2 s'effectue au moyen d'un sertissage. La figure 2C représente un vissage côté intérieur entre l'organe de réglage 2 et le corps de remplissage 26. Dans la réalisation représentée à la figure 2D, il s'agit d'un vissage côté extérieur dans la zone de la première surface frontale 22 de l'organe de réglage 2. On obtient ainsi un canal annulaire 6 qui est situé intérieurement et qui communique avec la chambre de commande 5 au moyen d'un perçage 61 ménagé dans le corps de remplissage 26, de sorte que la pression de fluide qui règne dans la chambre de commande 5 s'établit dans le canal annulaire 6. Il existe par ailleurs la possibilité de réaliser le corps de remplissage 26 d'une pièce avec l'organe de réglage 2, le canal annulaire 6 étant ménagé par fraisage dans la première surface frontale 22 de l'organe de réglage 2. Le module de commande conforme à l'invention se prête notamment à l'utilisation dans un dispositif d'injection de carburant. Dans ce cas, le module de commande peut être utilisé avec une valve d'asservissement pour l'ouverture et la fermeture hydraulique de l'injecteur, la pression de système du carburant se présentant alors au moins par moments dans la chambre de commande. Toutefois, le module de commande conforme à l'invention peut également être réalisé en tant qu'injecteur, ainsi que cela est représenté aux figures 3A à 3D. Dans la réalisation en tant qu'injecteur, le module de commande comporte un corps d'injecteur 100 dans lequel est réalisé un alésage borgne 300. Cet alésage borgne 300 est subdivisé en un alésage de guidage 310, une chambre de commande 350 et un alésage de tige d'aiguille 360, la chambre de commande 350 pouvant être raccordée à une alimentation en carburant par l'intermédiaire d'un perçage d'acheminement 320. La tige de guidage 210 d'un organe de réglage de position 200 réalisé sous forme d'aiguille d'injecteur est guidée dans l'alésage de guidage 310. Une tige d'aiguille 230 prolonge la tige de guidage 210 de l'aiguille d'injecteur 200 par l'intermédiaire d'un épaulement d'application de pression 220, cette tige d'aiguille 230 étant disposée dans l'alésage de tige d'aiguille 360 et portant à son extrémité avant un cône de siège 240. Le cône de siège 240 de l'aiguille d'injecteur 200 trouve un siège dans une cuvette conique d'injecteur 110 du corps d'injecteur 100. Il est prévu, réalisés dans la cuvette d'injecteur 210 au-dessous du cône de siège 240 de l'aiguille d'injecteur 200, des trous d'injection de carburant 370 par lesquels du carburant peut être injecté dans une chambre de combustion. Au repos, une force de maintien est exercée sur la tige de guidage 210 de l'aiguille d'injecteur 200, de sorte que le cône de siège 240 de l'aiguille d'injecteur 200 trouve son siège sur la cuvette d'injecteur 110 et obture les trous d'injection de carburant 370. Pour l'injection, la force de maintien exercée sur la tige de guidage 210 de l'aiguille d'injecteur 200 est réduite au moyen d'une commande appropriée, de sorte que la force exercée par la pression de carburant dans la chambre de commande 350 sur l'épaulement d'application de pression 220 déplace l'aiguille d'injecteur 200 à l'encontre de la force de maintien exercée sur la tige de guidage 210 et il en résulte que le cône d'appui 240 se lève de la cuvette d'injecteur 110 et que du carburant provenant de la chambre de commande 350 est injecté dans la chambre de combustion en passant par l'alésage de tige d'aiguille 360 et les trous d'injection de carburant 370. Pour empêcher une fuite de carburant à partir de la chambre de commande 350 par l'alésage de guidage 310, un canal annulaire 600 qui fait tout le tour est ménagé dans il l'épaulement d'application de pression 220. Comme le montre la vue en coupe de la figure 3A, ce canal annulaire 600 peut être réalisé par fraisage dans l'aiguille d'injecteur 200 sous forme d'une rainure annulaire, cette rainure annulaire étant orientée d'une manière parallèle et concentrique à l'alésage de guidage 310. La figure 3D représente une vue de dessus de l'aiguille d'injecteur 200 comportant le canal annulaire 600. En variante à la forme de réalisation représentée à la figure 3A, le canal annulaire 6 peut également être réalisé d'une manière inclinée par rapport à l'axe de l'alésage de guidage 310, comme le montre la figure 3B. Par ailleurs, comme représenté à la figure 3C, il existe la possibilité de réaliser l'aiguille d'injecteur 200 en deux parties, la tige d'aiguille 230 et la tige de guidage 210 étant réalisées sous forme de pièces séparées. La tige de guidage 210 est emboîtée par-dessus la tige d'aiguille 230, la surface frontale de la tige de guidage 210 constituant l'épaulement d'application de pression 220, tandis qu'un intervalle annulaire, qui sert de canal annulaire 600, reste libre entre la tige de guidage 210 et la tige d'aiguille 220. Le canal annulaire 600 représenté aux figures 3A à 3D réduit l'intervalle de guidage 400 entre l'aiguille d'injecteur 200 et l'alésage de guidage 300 et rend ainsi minimale la fuite de carburant. La raison en est que, dans l'intervalle de guidage 400, la pression diminue lorsque la distance à la chambre de commande 350 augmente, de sorte qu'il s'établit une différence de pression par rapport à la pression de carburant régnant dans le canal annulaire 600. Cette différence de pression a pour effet que la paroi 250 qui se dresse librement entre le canal annulaire 600 et l'alésage de guidage 310 est repoussée vers l'extérieur, de sorte que l'intervalle de guidage 400 situé entre l'aiguille d'injecteur 200 et l'alésage de guidage 310 devient plus étroit. Les paramètres que sont la profondeur du canal annulaire, la direction du canal annulaire, l'épaisseur de la paroi et le choix de la matière utilisée pour l'aiguille d'injecteur, ainsi que la longueur de l'intervalle de guidage permettent de régler l'endroit o la paroi se dressant librement 250 de l'aiguille d'injecteur 200 est repoussée vers l'extérieur,5 ainsi que la mesure dans laquelle elle est repoussée, et donc l'amplitude avec laquelle l'intervalle de guidage 400 est réduit. REVENDICATIONS 1. Module de commande comprenant un corps de module de commande (1; 100), qui comporte une chambre de commande (5, 350), servant à recevoir un fluide, et un alésage de guidage (3; 310) communiquant avec la chambre de commande, et un organe de réglage de position (2; 200) qui est guidé dans l'alésage de guidage et soumis, sur la surface (22; 220) faisant face à la chambre de commande, à l'action d'un fluide contenu dans la chambre de commande, caractérisé en ce que l'organe de réglage de position (2; 200) comporte un évidement (6, 24; 600) qui est ménagé, concentriquement à l'alésage de guidage (3; 310) dans une zone de l'organe de réglage de position qui est adjacente à la chambre de commande, de sorte que l'organe de réglage présente, entre l'évidement (6, 24; 600) et l'alésage de guidage (3; 310), une paroi (25; 250) se dressant librement, la paroi (25; 250) étant réalisée avec une épaisseur telle que la paroi est repoussée vers l'extérieur par la pression régnant dans la chambre de commande et qu'ainsi, le diamètre de l'organe de réglage de position s'accroît dans la zone de la paroi. 2. Module de commande suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'évidement (6, 24; 600) est réalisée dans l'organe de réglage de position (2; 200) sous forme d'un canal annulaire. 3. Module de commande suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le canal annulaire (6) est réalisé par la mise en place d'un corps de remplissage (26) dans l'évidement (24) ménagé dans l'organe de réglage de position. 4. Module de commande suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'un ressort (28) mis sous tension entre le corps de module de commande (1) et le corps de remplissage (26) maintient le corps de remplissage (26) dans l'évidement (24) ménagé dans l'organe de réglage de position. 5. Module de commande suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe de réglage de position est biseauté dans la zone inférieure (27) et comporte une arête d'étanchéité (29). 6. Module de commande suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est utilisé en tant qu'injecteur dans un dispositif d'injection de carburant, le canal annulaire (600) ménagé dans un épaulement d'application de pression (220) étant réalisé sur une aiguille d'injecteur (200).