Brevet FR2819623A1 — publié le 20020719

BOBINE D'ALLUMAGE POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne une bobine d'allumage pour moteur à combustion interne, et plus particulièrement une telle bobine comprenant un noyau magnétique possédant une première partie d'extrémité agencée pour la réception d'un aimant permanent, un aimant permanent en contact avec ladite première partie d'extrémité, et un circuit magnétique de retour de flux. On connaît déjà de telles bobines d'allumage, par exemple par la demande de brevet français No. 99 12751. Dans les bobines d'allumage de l'art antérieur, l'aimant permanent est réalisé sous la forme d'un disque aimanté perpendiculairement à son plan et disposé coaxialement au noyau magnétique. L'axe d'aimantation est donc sensiblement le même que l'axe du noyau. Par ailleurs, on est amené à prévoir un jeu entre le noyau muni de l'aimant permanent et le circuit magnétique de retour de flux afin d'éviter tout hyperstatisme. Ce jeu forme un entrefer parasite qui nuit aux performances de la bobine. En outre, ces bobines ne sont pas optimales du point de vue magnétique, à savoir qu'il est souhaitable d'augmenter la tension de sortie, la durée de l'arc et l'énergie de l'arc. La présente invention vise à palier ces inconvénients. Plus particulièrement, l'invention a pour but de fournir une bobine d'allumage dont les performances sont supérieures à celles des bobines connues. L'invention a également pour but de fournir une bobine d'allumage sans entrefer parasite tout en évitant les problèmes mécaniques liés à l'hyperstatisme. A cet effet, la présente invention a pour objet une bobine d'allumage pour moteur à combustion interne comprenant un noyau magnétique possédant une première partie d'extrémité agencée pour la réception d'un aimant permanent, un aimant permanent en contact avec ladite première partie d'extrémité, et un circuit magnétique de retour de flux, caractérisée par le fait que ledit aimant permanent a son axe d'aimantation sensiblement perpendiculaire à l'axe du noyau magnétique. On a constaté qu'un tel agencement permettait de multiplier par un facteur allant jusqu'à 4, l'énergie magnétique stockée ou, à performance identique, de réduite considérablement la taille de la bobine. Dans un mode de réalisation particulier, le circuit magnétique de retour de flux est également en contact avec ledit aimant permanent, au moins l'une des surfaces de contact de l'aimant permanent étant une surface sensiblement plane autorisant un glissement de l'aimant permanent par rapport à l'élément respectif avec lequel cette surface plane est en contact. On évite ainsi les problèmes d'hyperstatisme puisque le glissement relatif permet d'absorber les dilatations différentielles du noyau magnétique et du circuit magnétique de retour de flux. Dans un premier mode de réalisation, le circuit magnétique de retour de flux possède une forme généralement en L, l'une des branches du L étant en contact avec ledit aimant permanent et l'autre branche du L étant en contact avec la deuxième extrémité du noyau magnétique. Dans un deuxième mode de réalisation, ledit circuit magnétique de retour de flux possède une forme généralement en U, la deuxième extrémité dudit noyau magnétique étant agencée sensiblement de la même manière que la première extrémité. Dans ces deux modes de réalisation, il n'existe aucun entrefer parasite. Egalement, dans un mode de réalisation particulier, ladite partie d'extrémité est réalisée d'une seule pièce avec ledit noyau magnétique. En variante, ladite partie d'extrémité est réalisée sous la forme d'une pièce distincte du noyau magnétique en contact avec ledit noyau. Cette pièce d'extrémité peut alors comporter au moins une partie de trou dans laquelle est engagée une extrémité dudit noyau magnétique. Qu'elle soit réalisée d'une seule pièce avec le noyau magnétique ou sous la forme d'une pièce distincte, la partie d'extrémité peut être sensiblement parallélépipédique. Plus particulièrement, elle peut posséder une section, perpendiculairement à l'axe du noyau magnétique, supérieurs à celle de ce noyau. Elle peut également posséder une épaisseur, perpendiculairement à l'axe magnétique de l'aimant permanent, sensiblement égale à celle du noyau magnétique dans la même direction. Egalement, dans un mode de réalisation particulier, ledit noyau magnétique est réalisé en poudre de fer compressée. Il peut être sensiblement cylindrique. Le bobinage primaire peut notamment être enroulé directement sur le noyau, sans l'intermédiaire d'un bobinot. La bobine peut voir ailleurs comporter deux aimants permanents. L'invention a également pour objet un ensemble d'allumage pour moteur à combustion interne, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une bobine d'allumage telle que décrit cidessus. Plus particulièrement, les bobines d'allumage de cet ensemble peuvent être disposées symétriquement par rapport à un axe, le circuit magnétique de retour de flux comprenant un fût centré sur ledit axe et une pluralité de paires de branches, chaque paire de branches correspondant à une bobine d'allumage, et étant issue du fût sensiblement perpendiculairement à ses extrémités respectives. On décrira maintenant, à titre d'exemples non limitatifs, des modes de réalisation particuliers de l'invention en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une bobine d'allumage selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 11-il de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en perspective partielle d'une bobine d'allumage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et - les figures 4 à 7 illustrent d'autres modes de réalisation. On voit aux figures 1 et 2 une bobine d'allumage comportant de façon connue un noyau magnétique 1, un bobinage primaire 2, un bobinot secondaire 3, un bobinage secondaire 4 et un circuit magnétique de retour de flux 5. Le noyau magnétique 1 est réalisé à partir d'un matériau ferromagnétique doux en poudre de fer compressée. Ce noyau magnétique comporte, réalisées d'une seule pièce, une partie cylindrique d'enroulement 6 et une parties d'extrémité 7 parallélépipédique. A titre d'exemple, la partie d'extrémité 7 possède une épaisseur e, dans la direction perpendiculaire à sa surface en vis-à-vis du circuit magnétique de retour de flux 5, sensiblement égale au diamètre de la partie cylindrique 6. A titre d'exemple également, la surface de la partie d'extrémité 7 perpendiculaire à l'axe du noyau magnétique 1 (c'est-à-dire la surface vue selon la flèche F de la figure 2) est comprise entre deux et cinq fois la surface de la section droite de la partie cylindrique 6. Le bobinage primaire 2 est ici enroulé directement sur la partie cylindrique 6 du noyau 1, avec ou sans interposition d'un matériau protecteur isolant. On évite ainsi l'utilisation d'un bobinot primaire en matière plastique, ce qui permet de réduire le diamètre des bobinages primaire et secondaire (par exemple de l'ordre de 2mm) et donc de réduire la dimension hors tout de la bobine d'allumage. Le bobinot secondaire 3 possède une partie médiane 8 généralement cylindrique engagée sur le bobinage primaire 2, et deux parties d'extrémité 9 et 10 permettant son centrage et le montage des connexions de sortie. Le bobinage secondaire 4 est enroulé sur la partie centrale cylindrique du bobinot secondaire 3. Ce bobinage peut être réalisé de toute façon connue, par exemple en pas progressif (pas de pèlerin), en galettes ou par couches superposées isolées. Une pièce 11 montée sur la partie d'extrémité 7 du noyau magnétique 1 reçoit une connexion d'entrée 12, tandis que les parties d'extrémité 9 et 10 du bobinot 3 reçoivent chacune une connexion de sortie 12 et 13 respectivement, la bobine représentée aux figures 1 et 2 étant une bobine à deux sorties. Le circuit magnétique de retour de flux 5 possède ici une forme généralement en L avec une grande branche 14 sensiblement parallèle à l'axe du noyau magnétique 1 et une petite branche 15 perpendiculaire à cet axe. Ce circuit magnétique 5 est réalisé en matériau ferromagnétique doux, par exemple en poudre de fer compressée ou par assemblage de tôles laminées. La petite branche 15 du circuit magnétique 5 possède une surface 16 de contact avec la face d'extrémité 17 de la partie cylindrique 6 du noyau magnétique 1 opposée à la partie d'extrémité 7. Les surfaces de contact 16 et 17 sont ici des surfaces planes. On pourrait en variante prévoir un entrefer air ou en cuivre. La grande branche 14 du circuit magnétique 5 possède à son extrémité opposée à la petite branche 15 une partie 18 en saillie dans la même direction que la branche 15, c'est-à-dire en direction de la partie d'extrémité 7 du noyau magnétique 1. La partie 18 en saillie possède une surface d'extrémité 19 parallèle à l'axe du noyau magnétique 1, en vis-à-vis d'une des surfaces de la partie d'extrémité parallélépipédique 7 du noyau magnétique 1. Un aimant permanent 21 est disposé entre, et en contact avec, les surfaces 19 et 20. L'axe d'aimantation B de l'aimant permanent 21 est perpendiculaire aux surfaces 19 et 20 et par conséquent à l'axe du noyau magnétique 1. Les surfaces 19 et 20 sont des surfaces planes et sont en contact avec les surfaces homologues également planes de l'aimant permanent 21. Cet aimant possède ici par conséquent une forme généralement parallélépipédique avec deux grandes surfaces qui sont ici sensiblement égales aux surfaces 19 et 20, et une épaisseur qui peut être par exemple comprise entre 0,5 et 3 mm. On constate par conséquent que l'axe magnétique B de l'aimant permanent 21 est perpendiculaire à l'axe du noyau magnétique 1 et des bobinages 2 et 4, ce qui accroît les performances de la bobine d'allumage. Par ailleurs, les surfaces en vis-à-vis 16 et 17 du circuit magnétique de retour de flux 5 et du noyau magnétique 1 sont en contact, de même que les surfaces 19 et 20 du circuit magnétique 5 et de la partie d'extrémité 7 sont en contact avec les faces homologues de l'aimant permanent 21. Il n'existe pas d'entrefer parasite, et ce quelles que soient les dilatations différentielles de la branche 14 du circuit magnétique et de la partie cylindrique 6 du noyau magnétique. Ce contact permanent des surfaces en vis-à-vis est réalisé sans hyperstatisme dans la mesure où un certain glissement entre le noyau magnétique 1 et le circuit magnétique 5 est permis au niveau des surfaces de contact de l'aimant permanent 21. Cet agencement permet en particulier de réduire les risques de détérioration de la bobine d'allumage dus aux cycles de température qu'elle subit au cours de son fonctionnement. On a utilisé dans la figure 3 les mêmes références pour les organes homologues à ceux des figures 1 et 2. La bobine d'allumage est ici symétrique par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe du noyau magnétique 1. Ce noyau magnétique 1 comporte donc deux parties d'extrémité 7 et 7' sensiblement identiques, de même que le circuit magnétique 5 comportes deux parties en saillie 17 et 17'également sensiblement identiques. Ce circuit 5 a donc une forme généralement eu U. Deux aimants permanents 21 et 21'sont disposés entre respectivement la partie d'extrémité 7 et la partie en saillie 17, et la partie d'extrémité 7'et la partie d'extrémité 17'. Ces aimants permanents 21 et 21'ont tous les deux leur axe d'aimantation perpendiculaire à l'axe du noyau magnétique 1. Bien entendu, la bobine d'allumage pourrait être dissymétrique tout en conservant le même agencement général, avec en particulier des surfaces de contact des aimants permanents 21 et 21'demeurant généralement parallèles à l'axe du noyau magnétique 1. Les aimants permanents 21 et 21'pourraient notamment posséder des épaisseurs ou des caractéristiques magnétiques différentes. Les variantes des figures 4 et 5 peuvent concerner aussi bien le mode de réalisation des figures 1 et 2 que celui de la figure 3. Dans ces variantes, le noyau magnétique 30 est toujours réalisé en poudre de fer compressée mais les parties d'extrémité 31 sont réalisées sous la forme de pièces rapportées. Les pièces 31 sont dans les deux cas munies d'un logement de réception 32 pour l'extrémité du noyau magnétique 30. Dans la figure 4, ce logement est réalisé sous la forme d'une encoche semi-cylindrique dans laquelle est disposée l'extrémité du noyau magnétique 30. Dans la figure 5, ce logement est réalisé sous la forme d'un trou débouchant 33 dans lequel est engagée l'extrémité du noyau 30. Le trou 33 pourrait également être non débouchant. Dans tous les cas, l'aimant permanent 34 a son axe d'aimantation perpendiculaire à l'axe du noyau magnétique 30. Les figures 4,6 et 7 sont des vues en coupe longitudinale d'ensembles d'allumage comportant chacun deux bobines, par exemple chacune à deux sorties pour l'allumage d'un moteur à quatre cylindres jumelés deux à deux de véhicule automobile. Les enroulements, les bobinots et les connections n'ont pas été représentés sur ces figures. Dans le mode de réalisation de la figure 6, le circuit magnétique 40 est en forme de H avec un fût central 41 et quatre branches 42 en saillie deux par deux aux extrémités du fût 41. L'agencement de chacune des bobines est similaire à celui de la figure 3. Des aimants permanents 43 sont disposés aux extrémités de chacune des branches 42 avec leurs axes magnétiques perpendiculaires au fût 41 et au noyau magnétique 44 des deux bobines. Ces noyaux 44 comportent chacun comme précédemment une partie cylindrique d'enroulement 45 et de partie d'extrémité parallélépipédique 46. De même dans la figure 7 le circuit magnétique de retour de flux à 50 est également en H avec un fût central 51 et à une de ces extrémités de petites branches 52 et à l'autre extrémité de grandes branches 53. L'agencement est ici similaire à celui des figures 1 et 2. Des aimants permanents 54 sont disposés aux extrémités des branches 52 leur pour axe magnétique perpendiculaire au fût 51 et aux noyaux magnétique 55 des bobines 56. L'autre face des aimants permanents 54 est en contact avec les parties d'extrémité parallélépipédique 57 des noyaux 55. L'autre extrémité 58 de chaque noyau magnétique 55 est en contact avec les branches 53 du circuit magnétique de retour de flux. Les ensembles des figures 6 et 7 comprennent deux bobines. Un nombre supérieur pourrait être prévu. On pourrait, par exemple, prévoir trois ou quatre bobines avec respectivement trois ou quatre branches en saillie à chaque extrémité du flux central du circuit magnétique de retour de fût, ces branches étant régulièrement réparties angulairement à 120 , respectivement 90 . REVENDICATIONS 1. Bobine d'allumage pour moteur à combustion interne comprenant un noyau magnétique (1 ; 30) possédant une première partie d'extrémité (7 ; 31) agencée pour la réception d'un aimant permanent, un aimant permanent (21 ; 31) en contact avec ladite première partie d'extrémité et un circuit magnétique de retour de flux (5), caractérisée par le fait que ledit aimant permanent a son axe d'aimantation sensiblement perpendiculaire à l'axe du noyau magnétique. 2. Bobine d'allumage selon la revendication 1, dans laquelle le circuit magnétique de retour de flux est également en contact avec ledit aimant permanent, au moins l'une des surfaces de contact de l'aimant permanent étant une surface sensiblement plane autorisant un glissement de l'aimant permanent par rapport à l'élément respectif avec lequel cette surface plane est en contact. 3. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans laquelle ledit circuit magnétique de retour de flux possède une forme généralement en L, t'une des branches (14) du L étant en contact avec ledit aimant permanent et l'autre branche (15) du L étant en contact avec la deuxième extrémité dudit noyau magnétique. 4. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans laquelle ledit circuit magnétique de retour de flux possède une forme généralement en U, la deuxième extrémité dudit noyau magnétique étant agencée sensiblement de la même manière que ladite première extrémité. 5. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle ladite partie d'extrémité (7) est réalisée d'une seule pièce avec ledit noyau magnétique. 6. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle ladite partie d'extrémité (31) est réalisée sous la forme d'une pièce distincte du noyau magnétique (30), en contact avec ledit noyau. 7. Bobine d'allumage selon la revendication 6, dans laquelle ladite pièce d'extrémité comporte au moins une partie de trou (33) dans laquelle est engagée une extrémité dudit noyau magnétique. 8. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle ladite partie d'extrémité est sensiblement parallélépipédique. 9. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle ladite partie d'extrémité possède une section, perpendiculairement à l'axe du noyau magnétique, supérieure à celle du noyau magnétique. 10. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle ladite partie d'extrémité possède une épaisseur, perpendiculairement à l'axe magnétique de l'aimant permanent, sensiblement égale à celle du noyau magnétique dans la même direction. 11. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle ledit noyau magnétique est réalisé en poudre de fer compressée. 12. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle ledit noyau magnétique est sensiblement cylindrique. 13. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle le bobinage primaire (2) est enroulé directement sur le noyau (1). 14. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, comportant deux aimants permanents. 15. Ensemble d'allumage pour moteur à combustion interne, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 14. 16. Ensemble d'allumage selon la revendication 15, dans lequel les bobines d'allumage sont disposées symétriquement par rapport à un axe, le circuit magnétique de retour de flux comprenant un fût (41 ; 51) centré sur ledit axe et une pluralité de paires de branches (42 ; 52,53), chaque paire étant issue du fût sensiblement perpendiculairement à ses extrémités respectives.