Brevet FR2816668A1 — publié le 20020517

Etat de la technique La présente invention concerne un accumulateur de carbu- rant à haute pression pour un système d'injection de carburant d'un mo- teur à combustion interne comprenant une chambre d'accumulation délimitée par une paroi intérieure et au moins un ajutage ayant au moins un perçage de liaison débouchant dans la chambre d'accumulation. Dans de tels accumulateurs de carburant à haute pression, dans la zone de l'intersection entre la paroi intérieure de la chambre d'accumulation et le perçage qui fait communiquer la chambre et l'ajutage, on rencontre des valeurs extrêmes des contraintes. Il en résulte le risque d'une rupture de l'accumulateur de carburant à haute pression dans cette partie car la chambre d'accumulation est exposée à des alter- nances de contraintes de pression. Pour diminuer le risque de rupture on a développer différentes solutions. Une possibilité évidente consiste à augmenter l'épaisseur de la paroi de l'accumulateur de carburant à haute pression. Toutefois il y a des limites pour les épaisseurs de paroi de l'accumulateur car un élément à paroi épaisse a tendance à développer des fissures lorsque soumis à des alternances de pression surtout dans la zone des passages dans la paroi et des variations brusques de section avec des arêtes vives. Il est également connu selon le document DE-196 40 480- A1 de réaliser un accumulateur de carburant à haute pression de forme cylindrique dont l'axe longitudinal du perçage reliant la chambre accu- mulatrice et l'ajutage correspond à une sécante de la section circulaire de la chambre accumulatrice. Cela permet de réduire les tensions dans la zone d'intersection de la paroi intérieure de l'accumulateur et du perçage augmentant la tenue en charge et la fiabilité de l'accumulateur à haute pression. La présente invention a pour but de développer la tenue en pression d'accumulateur de carburant à haute pression notamment lors- que soumis à des variations de contrainte de pression. Ce problème est résolu selon l'invention par un accumula- teur de carburant à haute pression du type défini ci-dessus caractérisé en ce que l'épaisseur de la paroi de l'accumulateur dans la zone en regard de la plage d'intersection de la paroi intérieure et du perçage de liaison est inférieure à celle de la plage d'intersection. Avantages de l'invention La réalisation selon l'invention de la paroi intérieure dans la zone d'intersection avec le perçage de liaison fait que la déformation de l'accumulateur sous la pression induit des contraintes de pression dans la zone d'intersection ce qui égalise une partie des contraintes de traction engendrées par la pression intérieure et égalisant les valeurs extrêmes des contraintes dans la zone d'intersection se qui augmente la tenue à la pres- sion de l'accumulateur de carburant à haute pression selon l'invention en particulier sous l'effet de contraintes alternées. Selon une caractéristique avantageuse la plage a intersec- tion entre la paroi intérieure et le perçage de liaison est essentiellement plane. La paroi intérieure de la zone d'intersection peut avoir une légère courbure concave ou convexe. Les avantages de l'invention existent également avec une telle courbure de sorte que dans le cadre de l'invention, la caractéristique exprimée par les termes " essentiellement plane " englobe non seulement une surface strictement plane mais égale- ment une surface à courbure légèrement concave ou convexe. Suivant une autre variante de l'invention, la chambre ac- cumulatrice est prismatique ce qui facilite sa fabrication. On peut par exemple réaliser le contour intérieur souhaité de l'accumulateur de carbu- rant à haute pression par un usinage. Selon un autre développement de l'invention, la chambre d'accumulation est de forme sphérique si bien qu'abstraction faite de la plage d'intersection avec les perçages de liaison on aura un état de con- trainte régulier dans accumulateur de carburant à haute pression. Le problème ci-dessus est également résolut par un accu- mulateur de carburant selon l'invention du type défini ci-dessus caractéri- sé en ce que l'épaisseur de la paroi de l'accumulateur est diminué au moins dans une zone pratiquement en regard de la plage d'intersection de la paroi intérieure et du perçage de liaison. Dans cette réalisation de l'accumulateur de carburant à haute pression selon l'invention, la zone de l'accumulateur en regard de la plage d'intersection se déforme sous pression vers l'extérieur ce qui induit également des contraintes de pression dans la plage d'intersection. Ainsi les contraintes de traction et les valeurs extrêmes des contraintes dans la plage d'intersection de l'accumulateur sous pression seront réduites ce qui augmenté également sa tenue à la pression. La réduction de l'épaisseur de paroi peut être obtenue en ce que pour un perçage transversal qui est pratiquement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la chambre d'accumulation et au perçage de liaison au moins dans la zone en regard de la plage d'intersection entre la paroi intérieure et le perçage de liaison. Cette réduction de l'épaisseur de la pa- roi peut être réalisée de manière simple sur des accumulateurs de carbu- rant à haute pression déjà existants. Selon un autre développement de l'invention, la paroi exté- rieure est aplatie au moins dans sa zone pratiquement en regard de la plage d'intersection entre la paroi intérieure et le perçage de liaison pour obtenir de manière simple une réduction de l'épaisseur de la paroi, réali- sée par exemple par fraisage; dans cette zone de paroi dont l'épaisseur est réduite, il n'y aura pas de contraintes avec des valeurs extrêmes. Pour améliorer encore plus l'état des contraintes dans l'accumulateur de carbu- rant à haute pression, la partie aplatie est plane, ou courbée de manière concave ou convexe et/ou on a un congé ou un arrondi entre la partie aplatie et la paroi extérieure. La tenue en pression d'un accumulateur de carburant à haute pression selon l'invention est encore améliorée si la paroi extérieure a l'une des caractéristiques suivantes: - la chambre d'accumulation est prismatique, la chambre d'accumulation est de forme sphérique, - l'épaisseur de la paroi de l'accumulateur est diminué au moins dans une zone pratiquement en regard de la plage d'intersection de la paroi intérieure et du perçage de liaison, - la paroi extérieure présente dans la zone pratiquement opposée à la plage d'intersection entre la paroi intérieure et le perçage de liaison, un perçage transversal essentiellement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la chambre d'accumulation et du perçage de liaison, - la paroi extérieure est aplatie au moins dans la zone pratiquement en regard de la plage d'intersection de la paroi intérieure et du perçage de liaison, - la partie aplatie est plane, concave ou convexe, - un congé ou un arrondi entre la partie aplatie et la paroi extérieure, - le contour extérieur est prismatique, - il est formé d'un tube sur lequel sont soudés des ajutages. La réalisation de l'accumulateur de carburant à haute pres- sion selon l'invention peut se simplifier si celui-ci est un tube auquel on assemble des ajutages par une soudure. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - les figures 1 à 3 montrent des sections d'accumulateur de carburant à haute pression selon l'invention pour certaines réalisations de la paroi intérieure, - les figures 4 à 9 montrent des sections d'accumulateur de carburant à haute pression dont la paroi extérieure est réalisée selon l'invention. Description des exemples de réalisation La figure 1 montre un premier exemple de réalisation d'un accumulateur de carburant à haute pression selon l'invention destiné à un système d'injection de carburant dans un moteur à combustion in- terne. Cet exemple est représenté en section. L'accumulateur de carburant 1 comprend une chambre d'accumulation 3 délimitée par une paroi inté- rieure 5. L'accumulateur 1 comporte une paroi extérieure 7. Pour l'alimentation ou le prélèvement de carburant de la chambre accumula- trice 3 il est prévu un ajutage 9 avec un perçage de liaison 11. Une con- duite à haute pression non représentée se raccorde à l'ajutage 9 pour relier par exemple l'accumulateur à haute pression 1 à un injecteur qui n'est pas non plus représenté. Dans la plage d'intersection 13 entre le per- çage de liaison 1 1 et la paroi intérieure 5, celle-ci est plane. Un calcul se- lon la technique des éléments finis permet de montrer que lors de l'application d'une pression dans la chambre d'accumulation 3, des con- traintes de pression sont engendrées dans la plage d'intersection 13 plane de la paroi intérieure 5. Ces contraintes de pression sont en partie com- pensées par les contraintes de traction engendrées par la pression inté- rieure dans la plage d'intersection ce qui améliorer la tenue en pression de l'accumulateur de carburant à haute pression 1 notamment pour des contraintes en pression alternées (ou contraintes pulsées). Si la chambre accumulatrice 3 est de forme prismatique, sa fabrication est relativement économique; elle peut se faire par usinage. Selon l'exemple de réalisation de la figure 2, la plage d'intersection 13 a une forme légèrement concave. Dans l'exemple de réa- lisation de la figure 3, la plage d'intersection 13 a une forme légèrement convexe. Des calculs s'appuyant sur le procédé des éléments finis permet de montrer que dans ces modes de réalisation également on améliore la tenue en pression de l'accumulateur à haute pression 1. En liaison avec cette caractéristique de l'invention, les plages d'intersection 13 des exem- pies de réalisation des figures 2 et 3 seront considérées comme étant pra- tiquement planes. Dans l'exemple de réalisation de la figure 4, on a diminué l'épaisseur de la paroi de la zone en regard de la plage d'intersection 13. Pour cela, la paroi extérieure 7 présente une partie aplatie 15. Lorsque la chambre d'accumulation 13 de l'accumulateur de carburant à haute pres- sion 1 selon l'invention est mise en pression, la zone d'épaisseur de paroi réduite s'échappe vers l'extérieur de sorte que cette chambre d'accumulation 3 prend une section légèrement ovale. Cette déformation non représentée à la figure 4 induit des contraintes de pression dans la plage d'intersection 13 qui réduisent les contraintes de traction dans cette plage 13 et augmente ainsi la tenue en pression de l'accumulateur à haute pression 1. La figure 5 montre un autre exemple de réalisation dans le- quel on réduit l'épaisseur de la paroi par un perçage transversal 17. Le perçage transversal 17 est pratiquement perpendiculaire à l'axe longitudi- nal de la chambre accumulatrice 3 et au perçage de liaison 11. Dans cet exemple de réalisation, la section de la chambre accumulatrice 3 est cir- culaire. Cet exemple montre clairement que la réalisation de la plage d'intersection 13 selon les figures 1 à 3 et la réduction de l'épaisseur de paroi dans la zone en regard de la plage d'intersection 13 sont indépen- dantes. Ces deux moyens augmentent la tenue en pression de l'accumulateur de carburant à haute pression 1 et peuvent être utilisés séparément ou en combinaison. Cette remarque s'applique à tous les exemples de réalisation. La figure 6 montre un autre exemple de réalisation d'un ac- cumulateur de carburant à haute pression 1 selon l'invention. Dans celui- ci, la partie aplatie 15 n'est pas précisément en regard de la plage d'intersection 13. Dans ce mode de réalisation également on a confirmé l'augmentation souhaitée de la tenue en pression par des calculs appli- quant la méthode des éléments finis. Cette disposition excentrée de la partie aplatie 15 peut être nécessaire par des restrictions de la place dis- ponible. Dans l'exemple de réalisation de la figure 6, la paroi extérieure 7 de l'accumulateur à haute pression 1 n'est pas prismatique mais la partie aplatie n'existe qu'au niveau de l'ajutage 9, lorsque l'on regarde l'accumulateur à haute pression 1 dans sa direction longitudinale. La partie aplatie 15 est réalisée comme une rainure ou un dégagement usiné dans la paroi extérieure 7. Dans l'exemple de réalisation de la figure 7, entre la paroi extérieure 7 et les deux côtés de la partie aplatie 15 il y a un congé 19. Ce congé 19 régularise les contraintes à la périphérie de l'accumulateur à haute pression 1. Dans l'exemple de la figure 7, la partie aplatie 15 et les congés 19 sont usinés sous la forme d'une rainure dans la paroi extérieure 7. Dans l'exemple de réalisation de la figure 8, la partie aplatie a une forme convexe ce qui améliore encore la répartition des con- traintes. Dans l'exemple de réalisation de la figure 9, la partie aplatie 19 a une courbure concave et peut ainsi se réaliser de manière simple à l'aide d'une fraise à disque de diamètre approprié, commandée suivant une certaine course. Dans cet exemple de réalisation, on a l'effet souhaité que par les déformations de l'accumulateur à haute pression 1 dans la plage de la partie aplatie 15 on induit des contraintes de pression dans la plage d'intersection 13. La réalisation selon l'invention d'une pièce sollicitée en pression avec l'intersection du perçage et d'une partie aplatie de la paroi intérieure et/ou de la paroi extérieure peut également se transposer à d'autres pièces telles que les injecteurs, des éléments pompe-buse entre autre. Enfin l'invention concerne un composant soumis à une pression interne comprenant une chambre interne délimitée par une paroi interne, une paroi externe et au moins un perçage de liaison débouchant dans la chambre. Dans ce composant, la paroi interne est essentiellement plane dans la plage d'intersection entra la paroi interne et le perçage de liaison et l'épaisseur de paroi de la pièce soumis à une pression interne, est diminuée au moins dans la zone pratiquement en regard de la plage d'intersection entre la paroi interne et le perçage de liaison. REVENDICATIONS 1 ) Accumulateur de carburant à haute pression pour un système d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne comprenant une chambre d'accumulation (3) délimitée par une paroi intérieure (5) et au moins un ajutage (9) ayant au moins un perçage de liaison (11) débou- chant dans la chambre d'accumulation, caractérisé en ce que l'épaisseur de la paroi de l'accumulateur (1) dans la zone en regard de la plage d'intersection (13) de la paroi intérieure (5) et du perçage de liaison est inférieure à celle de la plage d'intersection (13). 2 ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plage d'intersection (13) entre la paroi intérieure (5) et le perçage de liai- son (11) est essentiellement plane. 3 ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre d'accumulation (3) est prismatique. 4 ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre d'accumulation (3) est de forme sphérique. 5 ) Accumulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la paroi de l'accumulateur (1) est diminué au moins dans une zone pratiquement en regard de la plage d'intersection (13) de la paroi intérieure (5) et du perçage de liaison (11). 6 ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi extérieure (7) présente dans la zone pratiquement opposée à la plage d'intersection (13) entre la paroi intérieure (5) et le perçage de liaison (11). un perçage transversal (17) essentiellement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la chambre d'accumulation (3) et du perçage de liaison (11). 7 ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi extérieure (7) est aplatie au moins dans la zone pratiquement en regard de la plage d'intersection (13) de la paroi intérieure (5) et du per- çage de liaison (11). 8 ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 7, caractérisé en ce que la partie aplatie (15) est plane, concave ou convexe. 9 ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 7, caractérisé par un congé (19) ou un arrondi entre la partie aplatie (15) et la paroi exté- rieure (7). ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' il (1) a un contour extérieur prismatique. 11 ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il est formé d'un tube sur lequel sont soudés des ajutages (9). 12 ) Composant soumis à une pression interne comprenant une chambre interne délimitée par une paroi interne, une paroi externe et au moins un perçage de liaison débouchant dans la chambre, caractérisé en ce que la paroi interne est essentiellement plane dans la plage d'intersection en- tra la paroi interne et le perçage de liaison et l'épaisseur de paroi de la pièce soumis à une pression interne, est diminuée au moins dans la zone pratiquement en regard de la plage d'intersection entre la paroi interne et le perçage de liaison.