Brevet FR2787516A1 — publié le 20000623

L'invention concerne une commande pour injecteur de carburant comprenant un corps présentant une première et une seconde sections, un actionneur disposé dans la première section et comportant une plaquette de fond, une servovalve disposée dans la seconde section, une liaison d'action étant située entre la plaquette de fond de l'actionneur et la servovalve, afin de transmettre un déplacement longitudinal de l'actionneur situé dans la première section du corps à la servovalve située dans la seconde section du corps, et une membrane mobile qui est disposée entre la plaquette de fond de l'actionneur et la paroi intérieure du corps et est maintenue à demeure entre la première et la seconde sections du corps, afin d'isoler d'une manière étanche la première section, comportant l'actionneur, de la seconde section comportant la servovalve. Une telle commande pour injecteur de carburant est connue par GB 21 93 386 A. Pour l'alimentation en carburant des moteurs à combustion interne, on utilise de plus en plus souvent des systèmes d'injection dans lesquels on travaille à des pressions d'injection très élevées et des vitesses de commutation rapides. L'opération d'injection est effectuée au moyen d'un injecteur de carburant dans lequel un actionneur, commandé électriquement, actionne une valve d'injection. Pour obtenir des durées de commutation suffisamment rapides, c'est surtout l'utilisation d'actionneurs piézoélectriques qui s'est avérée avantageuse. L'injecteur de carburant est en général conçu d'une manière telle que la variation de longueur provoquée dans l'actionneur piézoélectrique est transmise à une servovalve qui elle- même ouvre ou ferme la valve d'injection. Pour que la dilatation longitudinale de l'actionneur piézoélectrique, située dans la gamme des pm, puisse actionner la servovalve, cette dilatation longitudinale est amplifiée soit mécaniquement, au moyen d'un dispositif de transmission à -I 1rit i rapport de levier disposé dans le carburant, soit hydrauliquement au moyen d'une chambre de pression d'huile. GB 21 93 386 A présente un injecteur de carburant comportant un actionneur piézoélectrique et une servovalve, dans lequel la dilatation longitudinale de l'actionneur est transmise à un piston de la servovalve par l'intermédiaire d'une chambre de pression remplie d'huile. Pour maintenir étanche la chambre de pression, et notamment protéger également l'actionneur piézoélectrique, hautement sensible, vis-à-vis d'une fuite d'huile qui pourrait provoquer des courts-circuits, il est proposé, dans GB 21 93 386 A, de disposer, entre l'actionneur piézoélectrique et le corps d'injecteur et suivant la direction de la dilatation longitudinale de l'actionneur, un manchon-soufflet qui délimite la chambre de pression d'huile située entre l'actionneur piézoélectrique et le piston de servovalve et protège l'actionneur d'une fuite d'huile. Toutefois, cette forme de réalisation se caractérise par un grand encombrement en raison de l'agencement vertical du manchon-soufflet. En outre, ce manchon-soufflet entraîne un amortissement non souhaité du déplacement de l'actionneur. C'est pourquoi, dans GB 21 93 386 A, en variante à un manchon-soufflet, il est représenté une autre forme de réalisation de la commande pour injecteur de carburant dans laquelle le fond ou partie inférieure de l'actionneur est entouré d'une membrane en acier à ressort qui isole la chambre de pression d'huile de l'actionneur piézoélectrique. La membrane est en outre immobilisée sur le corps d'injecteur au moyen d'un agencement vissé. L'avantage de la membrane en acier à ressort est un faible encombrement, lié à une élasticité élevée vis-à-vis de la dilatation longitudinale de l'actionneur. Dans l'agencement à membrane choisi dans GB 21 93 386 A, la membrane en acier à ressort est soudée à demeure, latéralement, sur le fond de l'actionneur qui XT FiTi- s'étend dans la chambre de pression d'huile. Du fait des durées très brèves de commutation de l'actionneur piézoélectrique et de la sollicitation intense du cordon de soudure qui en résulte lorsque la membrane en acier à ressort s'écarte de sa position, ce cordon de soudure peut "claquer", de sorte qu'il se présente une fuite d'huile et donc un endommagement de l'actionneur piézoélectrique. En outre, la liaison vissée de la membrane avec le corps d'injecteur est également complexe à réaliser. La présente invention a pour but de fournir une commande pour injecteur de carburant dans laquelle un actionneur soit protégé des fuites d'une manière fiable au moyen d'une membrane et dans lequel la membrane se caractérise par une durée de vie élevée. A cet effet, l'invention a pour objet une commande pour injecteur de carburant, du type générique défini en introduction, caractérisée en ce que la membrane est maintenue par une pièce de serrage sur la surface de base de la plaquette de fond de l'actionneur et est fixée par soudage sur la surface de base à une certaine distance d'un bord extérieur de la pièce de serrage. Cette fixation de la membrane, conforme à l'invention, permet que la zone de flexion de la membrane lorsque celle-ci s'écarte de sa position sous l'effet du déplacement de l'actionneur est séparée du cordon de soudure au moyen duquel la membrane est fixée sur la plaquette de fond, de sorte que la sollicitation du cordon de soudure est réduite d'une manière importante et que sa résistance dans le temps est améliorée d'une manière décisive. La commande pour injecteur de carburant conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - la plaquette de fond de l'actionneur comporte, sur la surface de base, une partie en saillie de forme enveloppante fermée autour de laquelle la pièce de serrage est disposée, - la membrane est fixée par soudage, à travers la pièce de serrage, sur la surface de base de la plaquette de fond de l'actionneur, - la surface de base présente un bord abattu s'étendant du bord extérieur de la pièce de serrage jusqu'au bord extérieur de la plaquette de fond de l'actionneur, - le bord extérieur de la plaquette de base de l'actionneur forme un bord abattu, - la pièce de serrage présente une section transversale essentiellement en forme de L, en comportant un anneau plat et une partie en saillie ménagée sur celui-ci, - il est prévu, disposée entre la première et la seconde sections du corps, une bague d'appui qui serre la membrane sur une surface frontale du corps d'actionneur, une arête intérieure de la bague d'appui présentant un bord abattu, - la membrane est fixée par soudage sur la surface frontale du corps d'actionneur à une certaine distance de l'arête intérieure de la bague d'appui. Une forme préférée de mise en oeuvre de l'invention est exposée en détail en regard du dessin. La figure représente une vue en coupe d'une commande pour injecteur de carburant, conforme à l'invention, ainsi qu'un détail à plus grande échelle de cette commande. Une commande d'un injecteur de carburant se compose essentiellement d'un corps de tête d'injecteur 1, comportant un alésage intérieur 11 réalisé avec une forme étagée, d'un actionneur piézoélectrique 2 et d'une servovalve 3. L'actionneur piézoélectrique 2 est formé de plusieurs éléments piézoélectriques individuels 21 empilés les uns au-dessus des autres et disposés dans un corps creux 22 réalisé sous forme d'un tube élastique. Ce -Tn-- corps creux 22 est rendu solidaire par complémentarité de formes et/ou par application de force, de préférence par fixation par soudage, respectivement d'une plaquette de tête 23 et d'une plaquette de fond 24 qui soumettent les éléments piézoélectriques d'actionneur 21 empilés les uns au-dessus des autres à une précontrainte avec une force déterminée, de préférence de 800 à 1000 N. Des ergots de contact (non représentés) sont disposés le long des éléments piézoélectriques individuels 21 pour la commande de ceux-ci, ces ergots de contact étant en liaison conductrice avec les éléments individuels 21 et faisant saillie hors de la plaquette de tête 23. Dans un raccord d'actionneur 4 posé sur l'actionneur, ces ergots de contact sont soumis à une tension qui provoque une dilatation longitudinale dans l'actionneur piézoélectrique 2. Le corps creux 22 réalisé sous forme de tube élastique donne l'assurance, grâce à son élasticité, que la dilatation longitudinale créée dans l'actionneur piézoélectrique 2 est suivie par ce corps creux. L'actionneur piézoélectrique 2 est en outre entouré d'un corps d'actionneur 25 qui est bloqué à demeure dans le corps de tête d'injecteur 1 à l'extrémité supérieure de l'alésage intérieur 11 à réalisation étagée. Le corps d'actionneur 25 est repoussé en appui, par sa surface frontale 251, sur une bague d'appui 51 faisant tout le tour en forme d'anneau qui prend elle-même appui, au moyen d'une bague d'orientation 52 faisant tout le tour en forme d'anneau, sur un épaulement 111 ménagé dans l'alésage intérieur 11. Le corps d'actionneur 25 est immobilisé au moyen d'un écrou creux 12 qui, par une gorge annulaire de pression 121, exerce son action sur une bague de serrage 26 faisant tout le tour du corps d'actionneur 25 et qui est vissé par rapport au corps de tête d'injecteur 1. La plaquette de fond 24 fait saillie, par une partie en saillie 241 à disposition centrale et de préférence de forme circulaire, au-delà de la surface frontale 251 du corps d'actionneur 25. Comme le montre notamment la vue de détail à plus grande échelle, une membrane 6 mince et en forme de disque est disposée tout autour de cette partie en saillie 241, la membrane 6 s'étendant le long de la surface de base 242 de la plaquette de fond 24, de la paroi périphérique de la partie en saillie 241 jusqu'à la paroi intérieure du corps de tête d'injecteur 1. Par ailleurs, la membrane 6 en forme de disque est disposée, par sa zone extérieure, entre la bague d'appui 51 et la surface frontale 251 du corps d'actionneur 25. En outre, dans cette zone extérieure, la membrane 6 peut être fixée sur la surface frontale 251 du corps d'actionneur 25 au moyen d'un cordon de soudure 10 faisant tout le tour en forme d'anneau qui est de préférence réalisé sous forme de cordon de soudure en coin, ce cordon de soudure 10 étant disposé à une certaine distance de l'arête intérieure 511 de la bague d'appui 51. Une fois la bague d'appui 51, la membrane 6 et l'actionneur piézoélectrique 2 mis en place dans l'alésage intérieur 11 du corps de tête d'injecteur 1, la membrane 6 est serrée solidement, par sa zone extérieure, entre la bague d'appui 51 et la surface frontale 251 du corps d'actionneur 25, sous l'effet de la pression de serrage exercée par l'écrou creux 12 sur le corps d'actionneur 25. Ce serrage assure, en liaison avec le cordon de soudure 10, une étanchéité fiable de l'actionneur piézoélectrique vis-à-vis de l'extérieur. L'électrostriction se produisant dans l'actionneur piézoélectrique 2 provoque une dilatation longitudinale de l'actionneur à l'occasion de laquelle la plaquette de fond 24 de l'actionneur est déplacée dans l'alésage intérieur 11 du corps de tête d'injecteur 1. La membrane 6 est écartée de sa position, une ligne extérieure de flexion de la membrane 6 étant déterminée par l'arête intérieure 511 de la bague d'appui 51. Du fait que le cordon de soudure 10 est disposé d'une manière décalée par rapport à cette arête intérieure 511 de la bague d'appui 51 et donc à la ligne extérieure de flexion de la membrane 6, la sollicitation s'exerçant sur le cordon de soudure 10 se trouve réduite d'une manière importante, de sorte que sa capacité de résistance dans le temps est améliorée d'une manière décisive. Pour empêcher que la membrane 6 ne soit endommagée sur l'arête intérieure 511 de la bague d'appui 51 lorsqu'elle s'écarte de sa position sous l'action de l'actionneur piézoélectrique 2, cette arête intérieure 511 présente un bord abattu. Ce bord abattu de l'arête intérieure 511 de la bague d'appui 51 assure en outre un déroulement optimal de la membrane 6 le long de la bague d'appui 51. Par ailleurs, la membrane 6 est fixée sur la surface de base 242 de la plaquette de fond 24, tout autour de la partie en saillie 241, au moyen d'une pièce de serrage 7 annulaire. La pièce de serrage 7 annulaire présente une section transversale essentiellement en L, en comportant un anneau plat 71 et une partie en saillie 73 ménagée sur un bord extérieur 72, objet d'un rabattement, de cet anneau plat, la zone de la membrane 6 qui est appliquée sur la partie en saillie 241 de la plaquette de fond 24 de l'actionneur 2 étant serrée entre l'anneau plat 71 et la plaquette de fond 24. Comme le montre en outre la vue de détail, la membrane 6 est fixée, au moyen d'un cordon de soudure 9 faisant tout le tour, sur la surface de base 242 de la plaquette de fond et au-dessous de l'anneau plat 71, à une certaine distance du bord extérieur 72 de celui-ci. Pour simplifier la fabrication, la membrane 6 est de préférence fixée par soudage sur la surface de base 242 à travers l'anneau plat 71, la pièce de serrage 7 étant maintenue fixe sur la partie en saillie 73 et appliquée en appui sur la surface de base 242 pendant l'opération de soudage. Ainsi que cela a déjà été exposé, la dilatation longitudinale provoquée par l'électrostriction se -T Il I, produisant dans l'actionneur piézoélectrique 2 a pour effet que la plaquette de fond 24 de l'actionneur 2 est déplacée dans l'alésage intérieur 11 du corps de tête d'injecteur 1, tandis que la membrane 6 fait l'objet d'une déflexion. Une ligne intérieure de flexion de la membrane 6 est délimitée, lorsque celle-ci s'écarte de sa position, par le bord extérieur 72 de l'élément plat 71, le cordon de soudure 9 étant décalé vis-à-vis de cette ligne intérieure de flexion. Cet agencement réduit d'une manière importante la sollicitation à laquelle le cordon de soudure 9 est soumis et participe ainsi d'une manière décisive à une capacité améliorée de résistance dans le temps. Pour empêcher que, lorsque la membrane 9 s'écarte de sa position, cette membrane soit endommagée sur une arête extérieure 244 de la plaquette de fond 24, cette arête extérieure 244 présente un bord abattu. La zone formant bord abattu de la surface de base 242 de la plaquette de fond 24 s'étend de préférence de l'arête extérieure 244 de la plaquette de fond 24 jusqu'au rebord extérieur 72 de la pièce de serrage 7. Cette zone formant bord abattu de la surface de base 242 de la plaquette de fond 24 assure par ailleurs une répartition rendue optimale des forces d'écart de position, exercées sur la membrane 6 par la surface de base 242, et donc une sollicitation de la membrane ménageant celle-ci. La membrane 6 est de préférence réalisée en acier à ressort qui se caractérise par une valeur caractéristique de résistance mécanique élevée. Un acier à ressort assure en outre une élasticité suffisante, de sorte que la membrane 6 suit pratiquement sans résistance une dilatation longitudinale provoquée par l'électrostriction produite dans l'actionneur piézoélectrique 2. La dilatation longitudinale de l'actionneur piézoélectrique 2, produite par l'électrostriction, est transmise à la servovalve 3, et amplifiée, au moyen d'un dispositif de transmission à bras de levier 8, ce iFTIF dispositif 8 étant serré entre la partie en saillie 241 de la plaquette de base 24 et un piston 31 de la servovalve 3 et prenant appui, par une branche, sur une bague d'appui 53 disposée dans l'alésage intérieur 11 du corps de tête d'injecteur 1. Lors du mouvement de bras de levier, le dispositif de transmission 8 est guidé par la bague d'orientation 52, la forme de cette bague 52 étant adaptée de manière à ne pas gêner le déplacement de la plaquette de fond 24, comportant la partie en saillie 241 et la pièce de serrage 7 faisant tout le tour de cette partie en saillie, lorsqu'elle s'enfonce dans l'alésage intérieur 11 du corps de tête d'injecteur 1. Le déplacement transmis de l'actionneur piézoélectrique 2 au piston 31 de la servovalve 3 au moyen du dispositif de transmission à bras de levier 8 est alors utilisé dans l'injecteur de carburant pour ouvrir et fermer une valve d'injection (non représentée). Lors du fonctionnement de l'injecteur de carburant, le carburant, qui est sous pression, avance jusqu'à la membrane 6, au-dessous de l'actionneur piézoélectrique 2. La fixation conforme à l'invention de la membrane 6 sur l'actionneur 2, dans laquelle les cordons de soudure 9, servant à la fixation et à l'étanchéité sont décalés vis-à-vis des lignes intérieure et extérieure de flexion de la membrane 96, permet de réduire d'une manière importante la sollicitation à laquelle ces cordons de soudure sont soumis, de sorte que l'actionneur piézoélectrique 2 est protégé d'une manière fiable d'une fuite de carburant dans le corps d'actionneur 25. REVENDICATIONS 1. Commande pour injecteur de carburant comprenant un corps (1) présentant une première et une seconde sections, un actionneur (2) disposé dans la première section et comportant une plaquette de fond (24), une servovalve (3) disposée dans la seconde section, une liaison d'action (8) étant située entre la plaquette de fond de l'actionneur et la servovalve, afin o10de transmettre un déplacement longitudinal de l'actionneur situé dans la première section du corps à la servovalve située dans la seconde section du corps, et une membrane mobile (6) qui est disposée entre la plaquette de fond de l'actionneur et la paroi intérieure du corps et est maintenue à demeure entre la première et la seconde sections du corps, afin d'isoler d'une manière étanche la première section, comportant l'actionneur, de la seconde section comportant la servovalve, caractérisée en ce que la membrane (6) est maintenue par une pièce de serrage (7) sur la surface de base (242) de la plaquette de fond (24) de l'actionneur (2) et est fixée par soudage sur la surface de base à une certaine distance d'un bord extérieur (72) de la pièce de serrage. 2. Commande pour injecteur de carburant suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la plaquette de fond (24) de l'actionneur (2) comporte, sur la surface de base (242), une partie en saillie (241) de forme enveloppante fermée autour de laquelle la pièce de serrage (7) est disposée. 3. Commande pour injecteur de carburant suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la membrane (6) est fixée par soudage, à travers la pièce de serrage (7), sur la surface de base (242) de la plaquette de fond (24) de l'actionneur (2). 4. Commande pour injecteur de carburant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la surface de base (242) présente un bord : 1171 i abattu s'étendant du bord extérieur (72) de la pièce de serrage (7) jusqu'au bord extérieur (244) de la plaquette de fond (24) de l'actionneur (2). 5. Commande pour injecteur de carburant suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le bord extérieur (244) de la plaquette de base (24) de l'actionneur (2) forme un bord abattu. 6. Commande pour injecteur de carburant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la pièce de serrage (7) présente une section transversale essentiellement en forme de L, en comportant un anneau plat (71) et une partie en saillie (73) ménagée sur celui-ci. 7. Commande pour injecteur de carburant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'il est prévu, disposée entre la première et la seconde sections du corps (1), une bague d'appui (51) qui serre la membrane (6) sur une surface frontale (251) du corps d'actionneur (25), une arête intérieure (511) de la bague d'appui présentant un bord abattu. 8. Commande pour injecteur de carburant suivant la revendication 7, caractérisée en ce que la membrane (6) est fixée par soudage sur la surface frontale (251) du corps d'actionneur (25) à une certaine distance de l'arête intérieure (511) de la bague d'appui (51).