Brevet FR2797662A1 — publié le 20010223

L'invention concerne un injecteur à actionneur pouvant être commandé, comprenant un élément de transmission mécanique, qui est en liaison de coopération avec l'actionneur, un organe de réglage, qui est en liaison de coopération avec l'élément de transmission, l'organe de réglage pouvant être déplacé par l'actionneur par l'intermédiaire de l'élément de transmission, et un conduit qui achemine du carburant ou du fluide de commande. Des injecteurs comportant des éléments de transmission sont par exemple utilisés dans le cas de systèmes d'injection à rampe commune dans lesquels un actionneur piézoélectrique est employé. L'élément de transmission permet une configuration plus libre de l'injecteur, étant donné que l'excursion de l'actionneur est transmise à un organe de réglage associé et que, de ce fait, la direction d'excursion de l'actionneur peut être choisie d'une manière décalée sur le côté ou inclinée suivant un certain angle par rapport à la direction d'excursion de l'organe de réglage. Par DE 197 14 486 Al, on connaît un injecteur comportant un actionneur qui commande un organe de réglage par l'intermédiaire d'un élément de transmission mécanique. L'invention a pour but de fournir un injecteur, comportant un élément de transmission mécanique, dans lequel cet élément de transmission mécanique soit suffisamment lubrifié. A cet effet, l'invention a pour objet un injecteur, du type générique défini en introduction, caractérisé en ce que du carburant ou du fluide de commande est acheminé jusqu'à l'élément de transmission par l'intermédiaire du conduit. Une réalisation avantageuse de l'injecteur consiste à acheminer jusqu'à l'élément de transmission, par l'intermédiaire d'un conduit de fuite, le carburant qui est cédé par le conduit de carburant par des interstices d'étanchéité. Une autre réalisation avantageuse de l'injecteur consiste à prévoir une chambre de commande comportant un moyen d'évacuation qui peut être commandé au moyen d'une valve. La valve est dans ce cas commandée par l'élément de transmission mécanique, tandis qu'en outre, lorsque la valve est ouverte, une partie du carburant qui est évacuée de la chambre de commande est acheminée jusqu'à l'élément de transmission en vue de la lubrification. L'injecteur conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - en tant que conduit, un conduit de carburant est ménagé, le conduit de carburant est raccordé à un interstice d'étanchéité et le carburant cédé par l'interstice d'étanchéité est acheminé jusqu'à l'élément de transmission, - une chambre de commande est ménagée, la chambre de commande est alimentée en fluide de commande par l'intermédiaire d'un moyen d'acheminement, la chambre de commande cède du fluide de commande par un moyen d'évacuation pouvant être commandé et le moyen d'évacuation est relié à une chambre de transmission dans laquelle l'élément de transmission est disposé, - il est prévu une aiguille d'injecteur qui, par une section de guidage, est guidée, avec un interstice d'étanchéité, dans une première cavité de guidage et l'interstice d'étanchéité est relié à une chambre de transmission dans laquelle l'élément de transmission est disposé, - une chambre de commande est ménagée, la chambre de commande est alimentée en fluide de commande par l'intermédiaire d'un moyen d'acheminement, la chambre de commande cède du fluide de commande par un moyen d'évacuation pouvant être commandé, un piston de commande est adjacent à la chambre de commande, le piston de commande est guidé, avec un interstice d'étanchéité, dans une cavité de piston et l'interstice d'étanchéité est relié à une chambre de transmission dans laquelle l'élément de transmission est disposé, l'injecteur présente une structure constituée de plusieurs parties, le conduit passe d'une partie à l'autre partie, tandis qu'entre les parties, il est ménagé un interstice d'étanchéité qui est raccordé au conduit, et l'interstice d'étanchéité est relié à une chambre de transmission dans laquelle l'élément de transmission est disposé, - une chambre de transmission est ménagée, l'élément de transmission est disposé dans la chambre de transmission, la chambre de transmission est alimentée en carburant ou en fluide de commande par l'intermédiaire d'un conduit d'acheminement et la chambre de transmission cède du carburant ou du fluide de commande par un moyen d'évacuation, - le piston de commande est rendu solidaire de l'aiguille d'injecteur au moyen d'une tige d'accouplement, une chambre de fuite est ménagée dans la zone de la tige d'accouplement, la chambre de fuite communique avec un interstice d'étanchéité qui est ménagé autour du piston de commande ou autour de la section de guidage de l'aiguille d'injecteur et la chambre de fuite est reliée à la chambre de transmission, - l'organe de réglage, se présentant sous forme d'un piston, commande une valve située dans le moyen d'évacuation de la chambre de commande, le piston est guidé dans une cavité de guidage, un interstice d'étanchéité est ménagé entre le piston et la cavité de guidage et l'interstice d'étanchéité est réalisé d'une manière telle qu'une onde de pression, qui est produite lors de l'ouverture de la valve, est amortie, de sorte que l'actionneur n'est pas endommagé par l'onde de pression, - une étanchéité de l'actionneur vis-àvis de la chambre de transmission est réalisée au moyen d'une membrane. L'invention est exposée ci-après en détail en regard de la figure. Cette figure représente schématiquement un injecteur 1 comportant un actionneur 2 qui peut être commandé et qui est disposé dans une chambre d'actionneur 37. Une chambre de transmission 6 est adjacente à la chambre d'actionneur 37. Il est prévu un poussoir 3 qui délimite la chambre de transmission 6 et est relié à l'actionneur 2. Cet actionneur 2 est de préférence un actionneur piézoélectrique qui peut être commandé par un dispositif de commande par l'intermédiaire de connexions électriques. Le poussoir 3 est de préférence guidé d'une manière étanche dans la chambre d'actionneur 37, de sorte que cette chambre d'actionneur 37 et donc l'actionneur piézoélectrique 2 sont étanches vis-à-vis de la chambre de transmission 6. Dans une forme préférée d'exécution, il est prévu une membrane 4 qui assure l'étanchéité de la transition entre la chambre d'actionneur 37 et la chambre de transmission 6. La membrane 4 est reliée, suivant sa périphérie et d'une manière étanche, à la paroi intérieure de la chambre d'actionneur 37 qui est de préférence de forme cylindrique. Une autre forme d'exécution de la membrane 4 consiste à réaliser cette membrane 4 sous forme d'une surface annulaire faisant tout le tour, qui est reliée à la fois, suivant sa périphérie et d'une manière étanche, à la paroi intérieure de la chambre d'actionneur 37 et au poussoir 3. Un élément de transmission mécanique 5 est disposé dans la chambre de transmission 6, cet élément de transmission étant, dans le présent exemple d'exécution, réalisé sous forme d'un levier coudé. A l'extrémité d'un premier bras, le levier 5 prend appui sur une première surface d'appui 33 qui est ménagée dans le boîtier 38 de l'injecteur 1. En un point supérieur de formation de coude, le levier 5 prend appui sur une troisième surface d'appui 46, sur le poussoir 33 ou sur la membrane 4. Le second bras du levier prend appui sur une deuxième surface d'appui 34 qui est réalisée sur la face supérieure d'un piston de valve 7. Le piston de valve 7 est guidé d'une manière mobile axialement dans une seconde cavité de guidage 8. Cette seconde cavité de guidage 8 part de la chambre de transmission 6 et s'étend en direction d'une chambre de valve 10. Un alésage d'évacuation 39 constituant un rétrécissement est ménagé entre la seconde cavité de guidage 8 et la chambre de valve 10. Le piston de valve 7 est guidé d'une manière étanche dans la seconde cavité de guidage 8. En direction de la chambre de valve 10, le piston de valve 7 présente une partie rétrécie et pénètre, sous forme d'une tige 40, dans la chambre de valve 10. Un obturateur de valve 9 est disposé dans la chambre de valve 10, cet obturateur de valve étant soumis par un ressort de valve 41 à une précontrainte l'appliquant sur un siège d'étanchéité 42 qui est ménagé dans la chambre de valve 10 dans la zone o débouche l'alésage d'évacuation 39. La chambre de transmission 6 est reliée, par l'intermédiaire d'un conduit d'évacuation 30, à un moyen de retour 29 qui mène au réservoir de carburant 35. En outre, l'alésage d'évacuation 39 est également relié au moyen de retour 29 par une section de retour 47. Le piston de valve 7 et la seconde cavité de guidage 8 associée forment un troisième interstice d'étanchéité 31. Une chambre de commande 12 est ménagée dans l'injecteur 1, cette chambre de commande étant alimentée en carburant sous pression élevée par l'intermédiaire d'un conduit de carburant 27 et d'un moyen d'acheminement 28. Le moyen d'acheminement 28 est réalisé sous forme d'un étranglement d'acheminement. Un piston de commande 13, qui est disposé mobile axialement dans une cavité de piston 14, délimite la chambre de commande 12. Le piston de commande 13 et la cavité de piston 14 associée forment un premier interstice d'étanchéité 15. Ce premier interstice d'étanchéité 15 est réalisé d'une manière extrêmement étanche. La chambre de commande 12 est raccordée à la chambre de valve 10 par l'intermédiaire d'un moyen d'évacuation 11 qui est réalisé sous forme d'un étranglement d'évacuation. Le piston de commande 13 est rendu solidaire d'une aiguille d'injecteur 21 au moyen d'une tige d'accouplement 17. L'aiguille d'injecteur 21 comporte une section de guidage 22 qui est guidée dans une première cavité de guidage 23. La section de guidage 22 et la première cavité de guidage 23 forment un deuxième interstice d'étanchéité 24 qui est réalisé d'une manière extrêmement étanche. La section de guidage 22 se prolonge par une tige d'aiguille 45 qui est guidée vers un siège d'injecteur 44. Ce siège d'injecteur 44 est ménagé dans la coupelle de buse de l'injecteur. La tige d'aiguille 45 est disposée dans une chambre d'injection 26 à l'extrémité inférieure de laquelle sont ménagés des orifices d'injection 25 qui font communiquer la chambre d'injection 26 avec le milieu extérieur. Vu suivant la direction d'écoulement du carburant, les orifices d'injection 25 sont ménagés au-dessous du siège d'injecteur 44. Le conduit de carburant 27 mène à la chambre d'injection 26 qu'il alimente en carburant. Au-dessus de la section de guidage 22, il est prévu, dans la zone de la tige d'accouplement 17, une chambre de ressort 20 dans laquelle est disposé un ressort de compression 19 qui soumet l'aiguille d'injecteur à une précontrainte en direction du siège d'injecteur 44. La section de guidage 22 présente un rétrécissement menant à la tige d'aiguille 45 par une surface de pression 32. En section transversale, la tige d'accouplement 17 est réalisée plus petite que la section de guidage 22 et que le piston de commande 13, de sorte qu'une chambre de fuite 16 entoure la tige d'accouplement 17. Cette chambre de fuite 16 est reliée par un conduit de fuite 18 au moyen de retour 29 ou, dans une forme préférée d'exécution, à la chambre de transmission 6. Dans le cas d'un système d'injection à rampe commune, le conduit de carburant 27 est relié à un accumulateur à haute pression 36. L'injecteur fonctionne de la manière qui suit: lorsque l'actionneur 2 n'est pas commandé, l'obturateur de valve 29 est appliqué sur le siège d'étanchéité 42 et, ainsi, le moyen d'évacuation 11 de la chambre de commande 12 est fermé. Etant donné que la chambre de commande 12 est alimentée en carburant sous pression élevée par l'intermédiaire du moyen d'acheminement 28, c'est la pression de carburant qui règne dans la chambre de commande 12, cette pression étant également présente dans le conduit de carburant 27. En outre, le conduit de carburant 27 alimente la chambre d'injection 26 en carburant. La pression dans la chambre d'injection 26 s'exerce sur la surface de pression 32 et a tendance à soulever du siège d'injecteur 44 l'aiguille d'injecteur 21. A ce mouvement s'opposent la force de précontrainte du ressort de compression 19 et la force qui, à partir de la chambre de commande 12, s'exerce sur l'aiguille d'injecteur 21 par l'intermédiaire du piston de commande 13 et de la tige d'accouplement 17 et qui applique l'aiguille d'injecteur 21 sur le siège d'injecteur 44. Lorsque alors l'actionneur est commandé, de sorte qu'il présente une variation de dimension ou excursion, le levier 5 est repoussé vers le bas par son second bras, de sorte que le piston de valve 7, par l'intermédiaire de la tige 40, soulève l'obturateur de valve 9 du siège d'étanchéité 42 à l'encontre de la force de précontrainte du ressort de valve 41. Il en résulte que le moyen d'évacuation 11 est relié au moyen de retour 29 dans lequel règne pratiquement la pression environnante. De ce fait, du carburant sort de la chambre de commande 12 par le moyen d'évacuation 11. Etant donné que l'étranglement du moyen d'acheminement 28 a une section transversale plus faible que l'étranglement du moyen d'évacuation 11, la pression dans la chambre de commande 12 diminue. Il en résulte que la force qui s'exerce sous l'effet de la pression sur la surface de pression 32 de l'aiguille d'injecteur 21 l'emporte, de sorte que l'aiguille d'injecteur 21 est soulevée du siège d'injecteur 44. Il en résulte que du carburant sort de l'injecteur 1, à partir de la chambre d'injection 26, par les orifices d'injection 25. Lorsque alors l'actionneur piézoélectrique 2 n'est plus commandé, il se raccourcit et l'obturateur de valve 9 est repoussé vers le haut sur le siège d'étanchéité 42 par le ressort de valve 41 et la pression régnant dans la chambre de valve 10. Il en résulte que le flux sortant qui passe par le moyen d'évacuation 11 est interrompu, de sorte qu'une pression de carburant élevée s'établit de nouveau dans la chambre de commande 12 et que l'aiguille d'injection 21 est repoussée sur le siège d'injecteur 44. L'injection s'interrompt donc. Pour une stabilité très prolongée dans le temps, l'élément de transmission mécanique 5 exige une lubrification suffisante sur les première et deuxième surfaces d'appui 33, 34 et sur la troisième surface d'appui 46 par laquelle le levier 5 est en appui sur le poussoir 3 ou sur la membrane 4. Dans une première forme d'exécution, la lubrification de l'élément de transmission 5 est de préférence obtenue par le fait que du carburant, qui est cédé par le conduit de carburant 27 par les interstices d'étanchéité 15, 24, 31, 50 est envoyé au moyen de retour 29 en passant par la chambre de transmission 6. Lesdits interstices d'étanchéité sont par exemple réalisés par le guidage du piston de commande 13 ou du guidage 22 de l'aiguille d'injecteur 21, les interstices d'étanchéité , 24 étant reliés à la chambre de transmission 6 par l'intermédiaire d'un conduit de fuite 18. Habituellement, un injecteur présente une structure en plusieurs parties, de sorte que le conduit de carburant 27 passe d'une partie à une seconde partie et qu'un quatrième interstice d'étanchéité 50 est situé à l'endroit de cette zone de transition. De préférence, ces surfaces d'étanchéité qui sont situées entre différentes parties sont également reliées à la chambre de transmission 6. Dans une forme préférée d'exécution, il est prévu, entre le piston de commande 13 et la section de guidage 22 de l'aiguille d'injecteur 21, une chambre de fuite 16 dans laquelle la tige d'accouplement 17 est située. La chambre de fuite 16 communique avec la chambre de transmission 6 par l'intermédiaire d'un conduit de fuite 18. Le carburant qui est amené à la chambre de transmission 6 est envoyé au moyen de retour 29 par le conduit d'évacuation 30. De préférence, ce conduit d'évacuation 30 est réalisé sous forme d'un étranglement, de sorte que le balayage de la chambre de transmission 6 est adapté à la charge à laquelle l'élément de transmission mécanique 5 est soumis. Dans une autre forme d'exécution, la chambre de transmission 6 est lubrifiée et balayée au moyen du carburant qui est cédé à partir de la chambre de commande 12 par l'intermédiaire du moyen d'évacuation 11. A cet effet, dans une forme préférée d'exécution, le piston de valve 7 est adapté d'une manière appropriée à la seconde cavité de guidage 8 associée, d'une manière telle qu'une partie du carburant cédé par le moyen d'évacuation 11 est envoyée au réservoir de carburant 35 non pas par la section de retour 47, mais par la chambre de transmission 6 et le conduit d'évacuation 30. Le troisième interstice d'étanchéité 31, qui entoure le piston de valve 7, est dimensionné d'une manière telle qu'une lubrification suffisante de l'élément de transmission mécanique 5 est obtenue, mais que l'onde de pression qui apparaît lors de l'ouverture du siège d'étanchéité 42 n'endommage pas l'actionneur 2. L'alésage d'évacuation 39 est relié au moyen de retour 29 par une première section de retour 47. Cette première section de retour 47 et le troisième interstice d'étanchéité 31 sont adaptés l'un à l'autre d'une manière telle qu'une lubrification et un balayage suffisants de l'élément de transmission 5 sont atteints. Dans une troisième forme d'exécution, l'élément de transmission 5 est lubrifié et balayé à la fois au moyen du troisième interstice d'étanchéité 31 et au moyen du conduit de fuite 18. Toutefois, le troisième interstice d'étanchéité 31 peut également être réalisé avec une étanchéité élevée et la première section de retour 47 être dimensionnée en conséquence d'une manière suffisamment grande, de sorte que le carburant cédé par le moyen d'évacuation 11 n'est pas utilisé pour la lubrification de l'élément de transmission 5. Suivant un développement de l'invention, la chambre de commande 12 n'est pas alimentée en carburant, mais en un fluide de commande distinct. Ce fluide de commande distinct peut par exemple être de l'huile. Dans cette forme d'exécution, l'élément de transmission 5 n'est lubrifié qu'au moyen du troisième interstice d'étanchéité 31. Dans cet exemple d'exécution, le carburant qui est cédé, en tant que fuite, par l'intermédiaire de la section de guidage 22 de l'aiguille d'injecteur 21 est envoyé directement au réservoir et non pas à l'élément de transmission 6. La figure représente schématiquement une division en une partie supérieure 49 et une partie inférieure 48, de sorte qu'il est réalisé, entre les parties inférieure et supérieure 48, 49, un quatrième interstice d'étanchéité par lequel du carburant fuit dans la cavité de fuite 16 à partir du conduit de carburant 27. Les parties supérieure et inférieure 49, 48 sont serrées l'une contre l'autre, par exemple au moyen d'un écrou de serrage. La section transversale du conduit de fuite 18 est prévue d'une manière telle qu'une lubrification suffisante de l'élément de transmission 5 est atteinte. Dans l'exemple d'exécution représenté, l'élément de transmission 5 est réalisé sous forme d'un levier. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à cette forme de levier, mais est utilisable pour toute forme de l'élément de transmission 5. D'autres formes possibles sont par exemple des agencements à bille ou d'autres types de formes de levier. Dans des systèmes d'injection Diesel modernes, la pression de carburant dans le conduit de carburant 27 est dans une gamme pouvant s'élever jusqu'à 1800 bars, de sorte que, même avec une réalisation précise du premier et du deuxième interstices d'étanchéité 15, 24 et du quatrième interstice d'étanchéité 50, il se présente une fuite de carburant qui peut être utilisée pour la lubrification de l'élément de transmission 5. REVENDICATIONS 1. Injecteur à actionneur pouvant être commandé, comprenant un élément de transmission mécanique, qui est en liaison de coopération avec l'actionneur, un organe de réglage, qui est en liaison de coopération avec l'élément de transmission, l'organe de réglage pouvant être déplacé par l'actionneur par l'intermédiaire de l'élément de transmission, et un conduit qui achemine du carburant ou du fluide de commande, caractérisé en ce que du carburant ou du fluide de commande est acheminé jusqu'à l'élément de transmission (5) par l'intermédiaire du conduit (27, 18, 31, 15, 24, 50, 16). 2. Injecteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'en tant que conduit, un conduit de carburant (27) est ménagé, en ce que le conduit de carburant (27) est raccordé à un interstice d'étanchéité (50, 15, 24, 31) et en ce que le carburant cédé par l'interstice d'étanchéité (50, 15, 24, 31) est acheminé jusqu'à l'élément de transmission (5). 3. Injecteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une chambre de commande (12) est ménagée, en ce que la chambre de commande (12) est alimentée en fluide de commande par l'intermédiaire d'un moyen d'acheminement (28), en ce que la chambre de commande (12) cède du fluide de commande par un moyen d'évacuation (11, 10, 9) pouvant être commandé et en ce que le moyen d'évacuation (10) est relié à une chambre de transmission (6) dans laquelle l'élément de transmission (5) est disposé. 4. Injecteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu une aiguille d'injecteur (21) qui, par une section de guidage (22), est guidée, avec un interstice d'étanchéité (24), dans une première cavité de guidage (23) et en ce que l'interstice d'étanchéité (24) est relié à une chambre de transmission (6) dans laquelle l'élément de transmission (5) est disposé. 5. Injecteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une chambre de commande (12) est ménagée, en ce que la chambre de commande (12) est alimentée en fluide de commande par l'intermédiaire d'un moyen d'acheminement (28), en ce que la chambre de commande (12) cède du fluide de commande par un moyen d'évacuation (11, 9, 10) pouvant être commandé, en ce qu'un piston de commande (13) est adjacent à la chambre de commande (12), en ce que le piston de commande (13) est guidé, avec un interstice d'étanchéité (15), dans une cavité de piston (14) et en ce que l'interstice d'étanchéité (15) est relié à une chambre de transmission (6) dans laquelle l'élément de transmission (5) est disposé. 6. Injecteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'injecteur (1) présente une structure constituée de plusieurs parties (48, 49), en ce que le conduit (27) passe d'une partie (48) à l'autre partie (49), en ce qu'entre les parties (48, 49), il est ménagé un interstice d'étanchéité (50) qui est raccordé au conduit (27) et en ce que l'interstice d'étanchéité (50) est relié à une chambre de transmission (6) dans laquelle l'élément de transmission (5) est disposé. 7. Injecteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une chambre de transmission (6) est ménagée, en ce que l'élément de transmission (5) est disposé dans la chambre de transmission, en ce que la chambre de transmission (6) est alimentée en carburant ou en fluide de commande par l'intermédiaire d'un conduit d'acheminement (18, 31) et en ce que la chambre de transmission (6) cède du carburant ou du fluide de commande par un moyen d'évacuation (30). 8. Injecteur suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le piston de commande (13) est rendu solidaire de l'aiguille d'injecteur (21) au moyen d'une tige d'accouplement (17), en ce qu'une chambre de fuite (16) est ménagée dans la zone de la tige d'accouplement (17), en ce que la chambre de fuite (16) communique avec un interstice d'étanchéité (15, 24, 50) qui est ménagé autour du piston de commande (13) ou autour de la section de guidage (22) de l'aiguille d'injecteur (21) et en ce que la chambre de fuite (16) est reliée à la chambre de transmission (6). 9. Injecteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe de réglage, se présentant sous forme d'un piston (7), commande une valve (9, 41, 42) située dans le moyen d'évacuation (11) de la chambre de commande (12), en ce que le piston (7) est guidé dans une cavité de guidage (8), en ce qu'un interstice d'étanchéité (31) est ménagé entre le piston (7) et la cavité de guidage (8) et en ce que l'interstice d'étanchéité (13) est réalisé d'une manière telle qu'une onde de pression, qui est produite lors de l'ouverture de la valve (9, 41, 42), est amortie, de sorte que l'actionneur (2) n'est pas endommagé par l'onde de pression. 10. Injecteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'une étanchéité de l'actionneur (2) vis-à-vis de la chambre de transmission (6) est réalisée au moyen d'une membrane (4)