Brevet FR2789926A1 — publié le 20000825

L'invention concerne un procédé pour produire des arêtes de commande sur une valve, de préférence sur une valve pour un injecteur de carburant d'un moteur à combustion interne, laquelle comprend au moins un piston pourvu d'arêtes de commande qui coopèrent avec les arêtes de commande solidaires de la valve, et elle concerne un injecteur de carburant comportant une telle valve dont les arêtes de commande sont réalisées selon le procédé conforme à l'invention et au moyen de laquelle on peut actionner au moins un corps de valve par lequel peuvent être refermées des ouvertures de buse. Les moteurs à combustion interne, en particulier les moteurs Diesel, nécessitent pour la préparation sûre et propre du mélange dans la chambre de combustion un procédé d'injection qui se compose de plusieurs injections individuelles. Elles se subdivisent en une pré- injection et en une injection principale du carburant. La réalisation de la quantité de pré-injection est pilotée par un dispositif de régulation qui exige une électronique de pilotage d'une complexité considérable et qui est lié à des pertes énergétiques. Dans le cas d'un injecteur basé sur le principe de la conversion de pression, on nécessite pour l'injection une valve de commutation très rapide et précise afin de pouvoir transmettre les opérations d'injection. De telles valves de commande doivent être fabriquées de façon complexe et coûteuse avec une précision élevée afin de pouvoir piloter avec fiabilité aussi bien la pré-injection que l'injection principale. L'objectif sous-jacent à l'invention est de réaliser le procédé de ce type et l'injecteur de carburant de ce type de manière à pouvoir fabriquer la valve à des coûts faibles et avec précision élevée. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint pour le procédé de ce type par le fait que les arêtes de commande en coopération mutuelle sont fabriquées en une étape de travail par un seul outil, et il est atteint pour l'injecteur de carburant de ce type par le fait que la valve est pilotable par une unité de commande et présente des raccords opérationnels via lesquels un fluide sous pression peut être amené à un piston de commande au moyen duquel peut être actionné le corps de valve. Dans le procédé conforme à l'invention, les arêtes de commande en coopération mutuelle sont usinées en une étape de travail par un seul outil. Étant donné que les paires de deux arêtes de commande positionnées l'une par rapport à l'autre sont fabriquées en une étape de travail, seule la tolérance de l'outil est transmise aux composants de la valve qui comprennent les arêtes de commande. Grâce à ceci, on peut réaliser de manière simple et économique les arêtes de commande qui sont décisives pour une précision élevée de la valve. Grâce à l'injecteur de carburant conforme à l'invention, la quantité de carburant respectivement nécessaire peut être injectée de façon très précise dans la chambre de combustion. D'autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description qui suit et des dessins. L'invention sera expliquée plus en détail en se rapportant à deux exemples de réalisation illustrés dans les dessins. Les figures montrent: figure 1, une illustration schématique en coupe axiale d'un piston et d'une douille d'une valve conforme à l'invention, la moitié supérieure et la moitié inférieure montrant chacune des outils différents pour fabriquer les arêtes de commande; figure 2, une coupe suivant la ligne II-II dans la figure 1; et figure 3, une coupe longitudinale d'un injecteur de carburant comportant la valve conforme à l'invention. La valve décrite dans ce qui suit est de préférence une valve de commutation. Elle possède un corps de valve 21 (figure 3) avec une chambre de logement dans laquelle est mise en place une douille 1. Elle est introduite par ajustement avec jeu, par ajustement de transition ou de serrage dans la chambre de logement du corps de valve 21 ou bien elle est maintenue mécaniquement, par exemple par une butée, par une bague ou similaire dans une position définie dans le corps de valve. La douille 1 présente deux raccords opérationnels A et B auxquels sont branchés des dispositifs consommateurs à commander. En outre, la douille 1 comprend un raccord de pression P via lequel est amené le fluide hydraulique sous pression. Les deux raccords opérationnels A, B et le raccord de pression P sont chacun des perçages traversants dans la paroi de la douille 1. La douille 1 reçoit un piston 2 qui est axialement mobile dans la douille 1. Le piston 2 est pourvu à ses extrémités d'une portée annulaire respective 3 ou 4. Entre ceux-ci est donc formée une gorge annulaire 5 qui établit, en fonction de la position du piston 2, la liaison du raccord de pression P avec le raccord opérationnel A ou B. Les portées annulaires 3, 4 du piston 2 ainsi que les raccords opérationnels A, B de la douille 1 coopèrent les uns avec les autres au moyen des arêtes de commande 6 à 13. Celles-ci sont formées de façon connue par les surfaces de limitation latérales des raccords opérationnels A, B de la douille 1 ainsi que des portées annulaires 3, 4 du piston 2. Pour assurer une fonction de commutation parfaite de la valve de commutation, les arêtes de commande doivent être usinées et orientées avec précision les unes par rapport aux autres. On décrira plus en détail l'usinage des arêtes de commande 6 à 9 au niveau du raccord opérationnel A en se rapportant à la figure 1. Les arêtes de commande 10 à 13 au niveau de l'autre raccord opérationnel B sont réalisées de la même manière. Les arêtes de commande 6, 7 et 8, 9, en coopération mutuelle, sont usinées simultanément avec un seul outil. Lors de l'usinage des arêtes de commande sur la douille 1 et sur le piston 2, les deux composants sont fixés axialement l'un contre l'autre et maintenus de manière à ne pas pouvoir être déplacés l'un par'rapport à l'autre pendant l'usinage. Ceci est indiqué dans la figure 1 par la flèche de force F. La force agit sur une tige de piston 14 qui est pressée sous la force F contre une butée stationnaire 15. Grâce à ceci, le piston 2 est fixé dans une position définie par rapport à la douille 1 pendant l'usinage. La douille 1 est également maintenue axialement, de sorte qu'elle ne peut pas être déplacée pendant l'usinage. Avantageusement, la butée 15 est réglable en direction axiale du piston 2, de sorte que l'on peut régler exactement la position axiale du piston 2 par rapport à la douille 1. Bien entendu, il est possible de prévoir également un positionnement réglable de la douille 1. La figure 1 montre dans la moitié supérieure que la paire d'arêtes de commande 8, 9 est usinée simultanément au moyen d'un disque de meulage 16 qui repose solidairement en rotation sur un arbre 17 qui est disposé parallèlement à l'axe du piston 2. Les deux arêtes de commande 8, 9 se trouvent à une distance l'une de l'autre en direction axiale qui correspond à l'épaisseur du disque de meulage 16. Le diamètre du disque de meulage 16 est si important que les arêtes de commande 8, 9 peuvent être usinées sur leur largeur radiale. La douille 1 et le piston 2 sont préusinés et ils comprennent déjà les raccords A, B, P. De plus, dans la zone des arêtes de commande à réaliser, ils présentent une faible surépaisseur pour que le disque de meulage 16 puisse encore enlever de la matière au niveau de la douille 1 et du piston 2. Au moyen du disque de meulage 16, on usine les deux arêtes de commande 8, 9 simultanément. Le disque de meulage en rotation 16 est déplacé radialement depuis l'extérieur vers l'intérieur, et la surépaisseur sur la douille 1 et sur le piston 2 est enlevée, de sorte que les arêtes de commande planes 8, 9 qui en résultent présentent des dimensions précises. Étant donné que les deux arêtes de commande 8, 9, qui coopèrent pendant le fonctionnement de la valve, sont usinées en une étape de travail par le disque de meulage 16, seule la tolérance du disque de meulage 16 se transmet à la douille 1 et au piston 2. Dès que les arêtes de commande 8, 9 du raccord opérationnel A sont usinées, le disque de meulage 16 est retourné et le piston 2 est déplacé axialement par rapport à la douille 1 jusque dans une position telle qu'illustrée dans la moitié inférieure de la figure 1. Maintenant, on peut usiner au moyen du disque de meulage 16 les arêtes de commande correspondantes 6 et 7 sur la douille 1 et sur le piston 2. De la même manière, on usine également les paires d'arêtes de commande 10, 11 et 12, 13 au niveau du raccord opérationnel B au moyen du disque de meulage 16. La moitié inférieure de la figure 1 illustre schématiquement que les paires d'arêtes de commande peuvent également être usinées par le procédé d'érosion. A cet effet, un fil d'érosion 18 est déplacé radialement depuis l'extérieur vers l'intérieur, en usinant d'abord l'arête de commande correspondante sur la douille 1 et ensuite l'arête de commande correspondante sur le piston 2. Comme le montre la moitié inférieure de la figure 1, les arêtes de commande associées sur la douille et sur le piston sont positionnées l'une par rapport à l'autre de manière à pouvoir usiner les arêtes de commande associées d'un seul coup au moyen du fil d'érosion 18. On usine de cette manière toutes les paires d'arêtes de commande. Au moyen du fil d'érosion 18, on peut travailler selon le procédé d'enfoncement ou d'érosion au fil. De plus, il est non seulement possible de meuler l'arête de commande, mais également de la fraiser, par exemple. Grâce aux procédés de fabrication décrits, on peut réaliser une valve de commutation de manière très simple et à faibles coûts, que l'on peut utiliser partout o des exigences élevées se posent à la valve de commutation. De telles exigences élevées se posent par exemple à des valves de commutation que l'on utilise en association avec des dispositifs d'injection au niveau de moteurs à combustion interne. Dans le cas d'un injecteur basé sur le principe de la conversion de pression, on nécessite pour l'injection une valve de commutation précise qui travaille très rapidement afin de pouvoir exécuter sûrement les opérations d'injection. Grâce au procédé décrit, on peut fabriquer sans difficulté une telle valve de commutation. En raison de l'usinage des arêtes de commande en coopération de chaque paire d'arêtes de commande, on assure une coïncidence précise des arêtes de commande. Les arêtes de commande restent vives après l'usinage sur la douille 1 et sur le piston 2, de manière à atteindre un fonctionnement fiable de la valve de commande. Avec cet usinage décrit, toutes les arêtes de commande 7, 9, 11, 13 du piston 2 sont usinées de manière précise. Comme le montre la figure 2, les arêtes de commande côté piston sont prévues chacune en triple. La figure 2 montre ceci dans le cas des arêtes de commande 9 qui sont réalisées chacune en forme de segment de cercle et qui comprennent un fond plan 19. De la même manière, les arêtes de commande 7, 11 et 13 sont également prévues en triple. En correspondance, pour l'usinage de ces arêtes de commande, les outils 16, 18 sont utilisés trois fois dans le même plan radial, afin d'usiner les arêtes de commande correspondantes. Les arêtes de commande 7, 9, i 1, 13 qui sont réalisées chacune en forme de segment de cercle se trouvent à distance les unes des autres à la périphérie de la portée annulaire respective 3, 4 du piston 2. Ainsi, des zones non usinées 20 restent à la périphérie des portées annulaires 3, 4. Au cas o le piston 2 serait introduit de façon tournée dans la douille 1, il peut se produire un chevauchement partiel des arêtes de commande 6, 8, 10, 12, côté douille avec les zones non usinées 20 du piston. Par conséquent, on devrait choisir pour cette partie non usinée 20 du piston 2 une taille aussi grande que le fonctionnement de commutation de la valve, en particulier l'ouverture, puisse toujours avoir lieu avec une section suffisamment grande, de sorte que le fluide hydraulique puisse s'écouler de façon fiable depuis le raccord de pression P jusqu'au raccord opérationnel respectif A ou B de la douille 1. La rotation du piston 2 dans la douille 1 peut s'effectuer pendant le fonctionnement. Il est cependant également possible de procéder, après l'usinage, à un démontage et à un nettoyage des deux composants 1, 2 et d'introduire ensuite le piston 2 en position tournée dans la douille 1. La douille I est pourvue d'un nombre d'arêtes de commande 6, 8, 10, 12 qui correspond au nombre d'arêtes de commande côté piston. Lors de l'usinage des arêtes de commande au moyen des outils 16 ou 18, il faut tourner en correspondance la douille I et le piston 2 pour chaque paire d'arêtes de commande, pour que l'outil correspondant puisse usiner les arêtes de commande qui se trouvent dans le même plan radial. Bien entendu, il est également possible de ne pas tourner la douille i et le piston 2, mais de ramener à nouveau radialement l'outil 16, 18 après l'usinage de l'une des paires d'arêtes de commande et de le déplacer jusqu'à la paire d'arêtes de commande suivante dans le même plan radial, afin d'usiner celle-ci également de la manière décrite. On peut monter l'unité de la douille 1 et du piston 2 dans un injecteur de gazole ou d'essence d'un moteur à combustion interne. On peut également intégrer cette unité dans une valve de commutation habituelle. Grâce à une telle valve de commutation, on peut piloter aussi bien la pré-injection que l'injection principale d'un moteur à combustion interne. Les arêtes de commande sont accessibles depuis l'extérieur, de sorte que l'on peut rapprocher les outils correspondants 16, 18 sans difficulté vers les arêtes de commande respectives, afin de les usiner. Après l'usinage des arêtes de commande, on monte la douille 1 avec le piston 2 dans le corps de valve (non illustré). Dans l'exemple de réalisation illustré et décrit, on a prévu dans un plan radial respectif trois arêtes de commande, afin d'assurer une section d'ouverture suffisamment grande pour le passage du fluide hydraulique, sans affaiblir trop le piston 2 ou la douille 1. En particulier au cas o les lumières de distribution dans la douille 1 seraient trop grandes, les barrettes de liaison restant entre des lumières voisines pourraient mener à un affaiblissement important inadmissible de la douille 1. Néanmoins, avec une réalisation correspondante de la douille 1 ou du piston 2, un mode de réalisation est également possible dans lequel seulement une arête de commande respective ou bien seulement deux arêtes de commande sont prévues sur la douille 1 et sur le piston 2 dans le plan radial respectif. La valve décrite fait avantageusement partie d'un injecteur de carburant, tel qu'il est illustré à titre d'exemple dans la figure 3. Il comprend une valve d'injection 22 au moyen de laquelle est régulée ou pilotée l'amenée du carburant jusqu'à un moteur à combustion interne, en particulier un moteur Diesel. L'injecteur comprend un piston de commande 23 qui est logé dans un boîtier de tiroir 24. Lorsque la valve d'injection 22 est fermée, le piston de commande 23 s'appuie sous la force d'un ressort 25 contre une butée 26. Celle-ci peut être réglable. Il est également possible de prévoir, en tant que butée 26, une bague de sécurité susceptible d'être mise en place dans le boîtier de tiroir 24. Le piston de commande 23 est illustré dans sa position de départ déplacée par le ressort 25, dans laquelle un corps 27 de la valve d'injection 22 referme des ouvertures de buse 28. Via celles-ci, le carburant est transporté dans la chambre de combustion. Le piston de commande 23 comprend une surface 29 sollicitée par la pression du système. Sur le côté opposé, le piston de commande 23 est pourvu d'un renfoncement au fond 31 duquel s'appuie un piston de conversion de pression 32. Il présente une section inférieure à celle du piston de commande 23 et pénètre dans un perçage 33 du boîtier de tiroir 24. Au moyen du piston de conversion 32, la pression du système Pi est convertie à la pression plus haute P2 qui agit sur la valve d'injection 22. La valve est posée sur le boîtier de tiroir 24 et elle dépasse par un talon 34 du corps de vanne 21 jusque dans le boîtier de tiroir 24. Dans la paroi de ce talon 34 est logé au moins un joint d'étanchéité 35 qui étanche le talon 34 par rapport au boîtier de tiroir 24. Dans le talon 34 est prévu un espace annulaire 36 qui communique par une conduite avec les raccords opérationnels A, B (figure 1) de la valve. La valve elle-même est régulée et surveillée au moyen d'une unité de commande 37. L'unité de commande 37 est capable d'alimenter en courant des bobines 38, 39 via lesquelles le piston 2 réalisé sous forme d'induit peut être déplacé dans la direction désirée. Pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne, le piston 2 est déplacé au moyen de l'unité de commande 37, de telle sorte que le fluide hydraulique amené via un perçage 40 dans le corps de valve 21 est mis sous pression. Le fluide hydraulique parvient dans l'espace annulaire 36 et il agit avec la pression du système pi sur la surface 29 du piston de commande 23. Le renfoncement 30 situé en vis-à-vis de la surface 29 du piston est déchargé de la pression et il est en communication avec l'atmosphère via un perçage 41 dans le boîtier de tiroir 24. Grâce à ceci, le piston de commande 23 peut être déplacé à l'encontre de la force du ressort 25. Le piston de commande 23 déplace le piston de conversion 32, suite à quoi le carburant situé dans le perçage 33 est repoussé via un plateau de distribution 42 fermement agencé jusque dans un perçage 43. Il est prévu dans une pièce formant insert 44 qui est reçue par une douille taraudée 45. Elle est vissée sur le boîtier de tiroir 24 et elle reçoit la valve d'injection 22 qui dépasse hors de la douille taraudée 45. Le plateau de distribution 42 est serré entre la pièce formant insert 44 et le boîtier de tiroir 24 au moyen de la douille taraudée 45. Le perçage d'amenée 43 s'étend à partir du plateau de distribution 42 à travers la pièce formant insert 44 et la valve d'injection 22 jusqu'à une chambre d'injection 46 qui est traversée par le corps de valve 27. À la chambre d'injection 46 se raccorde un perçage axial 47 qui mène aux ouvertures de buse 28 et qui présente un diamètre supérieur à celui de la partie du corps de valve 27, laquelle pénètre dans ce perçage. Ce corps de valve pénètre dans un espace de logement central 48 de la pièce formant insert 44, lequel est refermé sur le côté opposé par le plateau de distribution 42. Contre celui-ci s'appuie l'une des extrémités d'un ressort de compression 49 qui repose par son autre extrémité sur une collerette 50 qui est prévue sur l'extrémité, située dans l'espace de logement 48, du corps de valve 27 et qui comprend une saillie centrale 51 pour centrer le ressort de compression 49. Le corps de valve 27 pénètre par un tronçon épaissi 52 dans la chambre d'injection 46 et il se transforme à l'intérieur de la chambre d'injection 46 en un tronçon d'extrémité plus mince 53. Grâce au carburant parvenant dans la chambre d'injection 46, le tronçon 52 est sollicité en pression et le corps de valve 27 est repoussé à l'encontre de la force du ressort de compression 49. Les ouvertures de buse 28 sont ainsi dégagées, de sorte que le carburant peut entrer dans la chambre de combustion. Au moyen d'un clapet anti-retour 54 prévu dans le plateau de distribution 42, le carburant est aspiré depuis un réservoir de carburant (non illustré), lors du retour des pistons 23, 32, via un perçage 55 dans la douille taraudée 45 et dans la pièce formant insert 44. Le carburant parvient via le plateau de distribution 42 jusque dans le perçage 33, de sorte qu'il est transporté de la manière décrite jusqu'aux ouvertures de buse 28 pendant la course suivante du piston de conversion 32. Le perçage 55 débouche également dans l'espace de logement 48. Lorsque le piston de conversion 32 est ramené, le clapet anti-retour 54 est ouvert par la dépression qui s'établit, et le carburant est aspiré. Revendications 1. Procédé pour produire des arêtes de commande sur une valve, de préférence sur une valve pour un injecteur de carburant d'un moteur à combustion interne, laquelle comprend au moins un piston pourvu d'arêtes de commande qui coopèrent avec des arêtes de commande solidaires de la valve, caractérisé en ce que les arêtes de commande en coopération mutuelle (6, 7; 8, 9; 10, 11; 12, 13) sont réalisées en une étape de travail par un seul outil (16, 18). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les arêtes de commande en coopération mutuelle (6, 7; 8, 9; 10, 1 1; 12, 13) sont usinées simultanément par l'outil (16). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les arêtes de commande en coopération mutuelle (6, 7; 8, 9; 10, 11; 12, 13) sont usinées par l'outil (18) l'une après l'autre dans le temps, mais d'un seul coup. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les arêtes de commande (6, 8, 10, 12) côté valve sont prévues sur une douille (1) qui reçoit le piston (2). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la douille (1) est mise en place dans un corps de valve après l'usinage des arêtes de commande (6, 7; 8, 9; 10, 11; 12, 13). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la douille (1) et le piston (2) sont fixés axialement pendant l'usinage des arêtes de commande (6, 7; 8, 9; 10, 11; 12, 13). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les arêtes de commande (6, 7; 8, 9; 10, 11; 12, 13) sont usinées par meulage. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la douille (1) et le piston (2) sont positionnés axialement l'un par rapport à l'autre de telle sorte que les arêtes de commande (6, 7; 8, 9; 10, 11; 12, 13) en coopération sont usinées simultanément par un côté respectif d'un disque de meulage (16). 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les arêtes de commande (6, 7; 8, 9; 10, 11; 12, 13) sont usinées par érosion. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la douille (1) et le piston (2) sont positionnés axialement de telle sorte l'un par rapport à l'autre que les arêtes de commande en coopération (6, 7; 8, 9; 10, 1 1; 12, 13) sont usinées les unes après les autres dans le temps par un fil d'érosion (18) qui se déplace radialement depuis l'extérieur vers l'intérieur. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'au moins deux, de préférence trois arêtes de commande (6, 7; 8, 9; 10, 11; 12, 13) côté valve ou côté piston sont prévues dans un plan radial. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les arêtes de commande (6, 7; 8, 9; 10, 11; 12, 13) dans le même plan radial présentent une distance les unes des autres à la périphérie de la douille (1) ou du piston (2). 13. Injecteur de carburant comportant une valve dont les arêtes de commande sont fabriquées par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 et avec laquelle peut être actionné au moins un corps de valve au moyen duquel peuvent être refermées des ouvertures de buse, caractérisé en ce que la valve est pilotable par une unité de commande (37) et comprend des raccords opérationnels (A, B) via lesquels un fluide sous pression peut être amené à un piston de commande (23) par lequel peut être actionné le corps de valve (27). 14. Injecteur de carburant selon la revendication 13, caractérisé en ce que le piston de commande (23) agit sur un piston de conversion (32) au moyen duquel le fluide sous pression peut être sollicité pour déplacer le corps de valve (27). 15. Injecteur de carburant selon l'une ou l'autre des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que la valve comprend une douille (1) qui est logée dans un boîtier de valve (21). 16. Injecteur de carburant selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'un piston (2) est mobile dans la douille (1). 17. Injecteur de carburant selon l'une ou l'autre des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que la douille (1) et le piston (2) comprennent des arêtes de commande (6, 7; 8, 9; 10, 11; 12, 13) associées les unes aux autres et fabriquées par un seul outil (16, 18). 18. Injecteur de carburant selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que les arêtes de commande (6, 7; 8, 9; 10, 11; 12, 13) prévues sur le piston (2) sont réalisées chacune en forme de segment de cercle. 19. Injecteur de carburant selon la revendication 18, caractérisé en ce que les arêtes de commande (7, 9, 11, 13) dans le plan radial respectif du piston (2) sont prévues au moins deux fois. 20. Injecteur de carburant selon l'une ou l'autre des revendications 18 et 19, caractérisé en ce que des arêtes de commande (7, 9, 11, 13) voisines dans le plan radial respectif du piston (2) se transforment les unes dans les autres via des surfaces enveloppes (20).