Brevet FR2831613A1 — publié le 20030502

Dispositif de fixation d'un moyen de rupture d'impédance acoustique sur une tige La présente invention se rapporte à un dispositif de rupture d'impédance acoustique dans une zone donnée d'une tige d'un dispositif d'injection de carburant. La présente invention concerne plus particulièrement un moyen d'assemblage entre une tige et une masse de manière à réaliser une rupture d'impédance. La dite tige étant destinée à coopérer selon l'une de ses extrémités avec un siège et l'autre de ses extrémités avec la masse précitée. Plus particulièrement, l'objet de la présente invention, permet de réaliser à la fois une liaison élastique bilatérale entre la tige et la masse précitée, un rattrapage de jeu de la dite tige sur son siège par des moyens de rappels élastiques et un filtre mécanique passe bas. Un tel dispositif peut, par exemple, être utilisé dans un dispositif d'injection tel que celui décrit dans les brevets FR 2801346 et FR 2792369, déposés par la Demanderesse. D'après ces brevets, on connaît un dispositif d'injection caractérisé notamment en ce qu'une tige ou aiguille se déforme de façon élastique sous la contrainte d'ondes ultrasonores de manière à définir en une de ses extrémités une fente annulaire d'éjection par rapport à un siège de soupape, ladite tige ou aiguille coopérant à son autre extrémité avec une masse, la dite masse coopérant avec des moyens de rappel élastique logés dans une cavité formée dans la partie arrière du boîtier d'injecteur. Dans le cas particulier du brevet FR 2801346 déposé par la demanderesse, la rupture d'impédance à l'extrémité de la tige est assurée par l'adjonction au bout de la dite tige d'une masse, constituée d'un seul élément, à l'intérieur duquel est conformé un alésage de diamètre sensiblement identique à celui de l'aiguille, le dit alésage étant destiné à être au moins partiellement traversé par l'extrémité de l'aiguille précitée. La liaison entre la masse et l'aiguille peut être alors assurée de diverses manières, mais on reste confronté dans tous les cas au délicat problème d'assurer une liaison élastique bidirectionnelle entre la dite tige et la masse quelles que soient les conditions de fonctionnement, tout en permettant, lorsque l'injecteur est au repos, un maintien de l'aiguille sur le siège. Par ailleurs, la liaison entre la masse et l'aiguille doit être conformée de manière à ne pas gêner d'une part l'assemblage du dispositif d'injection et d'autre part, assurer une excellente rupture d'impédance acoustique, garante d'une meilleure réflexion d'onde dans la tige. La présente invention à pour but de perfectionner le dispositif de liaison entre la tige de l'aiguille du dispositif d'injection et les moyens de rupture d'impédance acoustique en proposant une nouvelle architecture de la liaison entre l'aiguille et une masse composite ou non. Cette liaison se caractérise en ce qu'elle présente une robustesse élevée, une grande facilité de mise en oeuvre, et permet ainsi plusieurs assemblages successifs du système avec une excellente reproductibilité, et sans que cela ne nuise à terme à la qualité et à la reproductibilité de la liaison. Ces gains sont rendus possibles grâce à l'abandon d'une liaison unique de type écrou contre écrou entre la masse et l'aiguille au profit de deux liaison distinctes de type épaulement qui forment ainsi une liaison élastique bidirectionnelle entre ladite masse et la tige, tout en offrant une plus grande robustesse ainsi qu'une meilleure reproductibilité de montage par rapport à une liaison de type écrou contre écrou. Ce but est atteint par le dispositif de fixation d'un moyen de rupture d'impédance acoustique sur une tige d'un dispositif d'injection de carburant, la rupture d'impédance étant assurée par la montage de la tige dans une masse comprenant des moyens de rappel élastique, la tige étant formée dans un solide élastique, et sur laquelle peut se propager une onde de déformation de type ultrasonore, caractérisé en ce que la tige comprend des moyens intermédiaires de montage avec la masse, les moyens intermédiaire de montage assurant une première liaison unilatérale fixe entre la masse et la tige, le dispositif comprend également une butée réglable coopérant avec la masse et la tige de manière à former une seconde liaison unilatérale réglable entre la tige et la masse, dans le sens opposé à la première liaison unilatérale fixe, le réglage de la butée étant effectué jusqu'à l'obtention d'un contact entre la butée et l'extrémité de la tige de manière à former une liaison bilatérale sans jeu entre la tige et la masse. Ainsi, selon la présente invention, la déformation élastique des moyens élastiques de rappel rend possible l'assemblage du système constitué par la masse, l'aiguille et le boîtier du dispositif d'injection. Selon une autre caractéristique de la présente invention, la tige comporte à son extrémité une série d'évidemment cylindriques formant des cannelures, les cannelures étant destinées à coopérer avec une pièce intermédiaire formant ainsi la butée unidirectionnelle. Selon une autre caractéristique de la présente invention, la dite pièce intermédiaire possède au moins deux parties distinctes afin de permettre la mise en place de la liaison avec l'extrémité cannelée de l'aiguille. Selon une autre caractéristique de la présente invention, la pièce intermédiaire possède une forme intérieure complémentaire aux cannelures formées sur l'extrémité de l'aiguille. Selon une autre caractéristique de la présente invention, la pièce intermédiaire possède une forme extérieure de révolution, au moins partiellement conique, de manière à coopérer avec la masse par le biais d'une liaison cône sur cône. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ciaprès de trois modes de réalisation de l'invention, présentés à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente une vue d'ensemble, en coupe axiale, d'un premier mode de réalisation de la présente invention, la figure 2 représente une vue d'ensemble, en coupe axiale, d'un deuxième mode de réalisation de la présente invention. la figure 3 représente une vue d'ensemble, en coupe axiale, d'un deuxième mode de réalisation de la présente invention. Conformément aux dessins annexés, seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. Les éléments communs aux deux modes de réalisation ont été représentés avec des références identiques. Le premier mode de réalisation de l'invention, représenté sur la figure 1, comporte essentiellement quatre organes distincts. Le premier organe est constitué par une aiguille comprenant une tige cylindrique 3, formée dans un solide élastique, logée mobile axialement à l'intérieur d'un boîtier d'injecteur 5. Des moyens obturateurs sont formés par une première extrémité 26 de la tige 3 et le siège 25, l'extrémité 26 coopérant avec le siège 25 solidaire du boîtier d'injecteur 5. La seconde extrémité 8 de la tige 3 comprend par exemple des cannelures sur une longueur déterminée afin de coopérer, comme nous le verrons plus loin avec des moyens intermédiaires de montage 6 et 7. Le deuxième organe est constitué par une masse monobloc 20 cylindrique, mobile de façon axiale, logée dans une cavité 21 formée dans le boîtier d'injecteur 5, apte à recevoir du carburant sous pression. Cette masse 20 est traversée en son centre par un premier alésage 12 qui permet le passage de la tige 3. L'alésage 12 est prolongé dans la partie supérieure de la masse 20 par un second alésage 13 de diamètre supérieur. Les alésages 12 et 13 sont séparés par un épaulement conique 9, destiné à coopérer avec les moyens intermédiaires de montage 6 et 7 que nous décrirons plus loin. L'extrémité du second alésage se termine par une partie partiellement filetée 16, de diamètre supérieur aux alésages 12 et 13 de manière à pouvoir visser à l'intérieur du filetage 16 une butée réglable 17 destinée à venir coopérer avec la seconde extrémité 8 de la tige 3. La masse 20 est bloquée en rotation et guidée en translation par l'intermédiaire de deux barreaux cylindriques 2 et 4. La première 14,15 de chaque barreau 2,4 est logée dans des cavités cylindriques ménagées dans la masse 20 alors que la deuxième extrémité 22,23 de barreau 2,4 est logée dans le boîtier d'injecteur 5. Les barreaux 2,4 traversent de part en part une rondelle élastique 10 reliant la masse 20 au corps d'injecteur 5, au fond de la cavité 21. La rondelle élastique forme des moyens de rappel élastique. Le troisième organe, constitué des moyens intermédiaires 6 et 7 de montage, comprenant par exemple deux parties distinctes, est destiné à coopérer d'une part avec la deuxième extrémité 8 de la tige 3 et d'autre part avec les surfaces formées par le second alésage 13 et l'épaulement 9 de la masse 20. Une fois assemblées autour de l'extrémité 8 de la tige 3, les moyens intermédiaires 6 et 7 forment un cylindre, dont l'alésage interne présente des cannelures circulaires qui coopèrent avec l'extrémité 8 de la tige 3 qui comporte également des cannelures complémentaires. La surface extérieure 11 du cylindre formé par les deux parties 6 et 7 assemblées des moyens intermédiaires de montage, présente une extrémité partiellement conique en vis à vis de l'épaulement 9 afin de permettre le centrage et le blocage en translation de l'aiguille 3 lorsqu'un effort de précontrainte nécessaire à l'étanchéité du siège de soupape 25 est appliqué a la masse 20 selon la direction 1 par l'intermédiaire du matériau élastique 10. Le montage de l'ensemble est réalisé de la façon suivante. La tige 3 étant maintenue en appui sur son siège, on vient comprimer le matériau élastique 10 en appuyant sur la masse 20 de manière à dégager suffisamment l'extrémité 8 de la tige 3 pour venir assembler les parties 6 et 7 autour des cannelures. On relâche ensuite l'effort sur la masse 20 et les parties 6 et 7 viennent coopérer avec la masse 20 et se centrer le long de la surface conique 9, assurant ainsi la maintien de l'aiguille 3. En modifiant l'alignement des cannelures conformées d'une part dans l'aiguille et d'autre part à l'intérieur des parties 7 et 6, on peut également modifier l'écrasement du matériau élastique 10 de manière à modifier la valeur de la précontrainte initiale appliquée à l'aiguille par le matériau élastique 10. La butée réglable 17 est ensuite vissée à l'intérieur du filetage 16, de manière à venir coopérer avec l'extrémité 8 de la tige 3. Les moyens d'anti rotation 2 et 4 permettent d'éviter le glissement de la masse 20 durant l'opération de vissage de la dite butée réglable 17. Lorsque la butée réglable 17 est vissée en contact avec l'extrémité 8 de l'aiguille, l'ensemble formé par les moyens intermédiaires de montage 6,7 et la butée réglable 17 forment une liaison bilatérale entre la tige 8 et la masse 20. Ce montage garantit que les cannelures de la tige 3 et des moyens intermédiaires de montage 6 et 7 restent toujours en contact et cela même sous la sollicitation de l'onde de déformation issue de la tige 3, garantissant par conséquent une continuité élastique, bidirectionnelle, entre la tige 3 et la masse 20. Avec ce type de montage, on obtient de plus un avantage essentiel en ce que les déformations de l'extrémité 8 de la tige 3 lors du montage sont très limitées comparé par exemple à un assemblage de type écrou de l'art antérieur. Ainsi, le risque de déformer définitivement ou d'endommager la tige 3 lors de l'assemblage est très limité. Ce paramètre confère donc à la liaison tige masse, objet de la présente invention, une excellente reproductibilité au cours des montages et démontages successifs. En se reportant à la figure 2, nous avons représenté un second mode de réalisation de la présente invention. Seuls seront décrits les éléments se distinguant du premier mode de réalisation. Dans ce second mode de réalisation, les moyens de blocage en rotation sont assurés par un barreau cylindrique démontable non représenté et dont l'extrémité est logée dans une cavité cylindrique 222 ménagée à l'intérieur du boîtier d'injecteur 5. Lors de l'assemblage de la butée réglable 17, le barreau cylindrique est positionné à l'intérieur de la dite cavité cylindrique 222 et coopère avec la masse 20 par l'intermédiaire d'un alésage traversant 214 ménagé successivement dans la dite masse 20 et dans les moyens de rappel élastique 10, bloquant ainsi la masse 20 en rotation par rapport au boîtier 5. Selon ce mode de réalisation, le blocage en rotation de la masse 20 est réalisé de façon temporaire, lors du montage, permettant ainsi à l'ensemble masse 20 et tige 3, en fonctionnement normal, d'être libre en rotation par rapport au boîtier d'injecteur 5. Cette liberté de rotation peut s'avérer avantageuse pour répartir uniformément l'usure des moyens obturateurs formés comme nous l'avons vu précédemment par l'extrémité 26 de la tige et le siège 25. Avec ce type de montage, on obtient également une réduction du nombre de pièces total du système, garante d'une plus grande simplicité de réalisation et de montage et une plus grande flexibilité dans le choix de la forme et de la structure des moyens de rappel élastiques 10, rendue possible par la diminution de l'encombrement des moyens d'anti-rotation. Sur la figure 3, nous avons représenté un troisième mode de réalisation de la présente invention. Selon ce mode particulier de réalisation, la masse composite, se compose de deux parties distinctes 320 et 321. La partie supérieure 320 de la masse coopère de la même manière que précédemment avec les moyens intermédiaires de montage 6 et 7 par l'intermédiaire d'une surface de contact au moins partiellement conique 9 ménagée à l'extrémité de la masse 20. La butée réglable 317, est constituée par une pièce cylindrique destinée à venir coopérer avec l'extrémité 8 de la tige 3. La buté 317 est maintenue en appui sur l'extrémité 8 de la tige 3 par l'intermédiaire de deux moyens de serrage 322 et 323, qui peuvent être par exemple un ensemble goujon et écrou, et qui assurent la liaison entre la butée 317 et la partie inférieure 321 de la masse. Les moyens de serrage 322 et 323 peuvent être diamétralement opposées et traversent de part en part la partie supérieure 320 de la masse grâce à deux alésages 324 et 325 conformés à l'intérieur de la masse 320. Les moyens de serrage 322 et 323 coopèrent avec la partie 321 inférieure de la masse 20 par l'intermédiaire de deux filetages 326 et 327 ménagés dans la partie 321 inférieure de la masse 20 dans le prolongement des alésages 324 et 325. Avec ce type de structure, on obtient un avantage en ce qu'il n'est pas nécessaire de réaliser des opérations précises d'usinage sur la masse 320. Il est donc possible de choisir pour cette masse 20, une matière de type tungstène par exemple, qui est un matériau difficilement usinable, mais qui présente cependant l'avantage d'améliorer sensiblement les effets de la rupture d'impédance par rapport à un matériau de type acier du fait de sa densité très supérieure. Un autre avantage de ce mode de réalisation réside dans la suppression des moyens d'anti-rotation des deux parties 321 et 320 par rapport au boîtier 5. Cette suppression est rendue possible par l'adoption des moyens de serrage 322 et 323 dont le positionnement symétrique par rapport à l'axe de la tige 3 permet un assemblage de la butée réglable 317 sans qu'il ne soit nécessaire de bloquer en rotation par des moyens additionnels les deux parties 320 et 321 de la masse 20. Selon un quatrième mode de réalisation non représenté, des moyens de serrage 322 et 323 entre la partie inférieure 321 de la masse et l'organe 317 constituant la butée réglable peuvent être réalisés par l'intermédiaire de deux vis. Selon un cinquième mode de réalisation non représenté, la masse 320 peut être monobloc, dans un matériau de type acier par exemple, et les filetages 327 et 326 peuvent être alors ménagés de manière débouchante ou non, directement dans la masse monobloc 320. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. REVENDICATIONS Dispositif de fixation d'un moyen de rupture d'impédance acoustique sur une tige (3) d'un dispositif d'injection de carburant, la rupture d'impédance étant assurée par le montage de la tige (3) dans une masse (20) comprenant des moyens (10) de rappel élastique, la tige (3) étant formée dans un solide élastique, et sur laquelle peut se propager une onde de déformation de type ultrasonore, caractérisé en ce que la tige (3) comprend des moyens intermédiaires (6,7) de montage avec la masse (20), les moyens intermédiaires (6,7) assurant une première liaison unilatérale fixe entre la masse (20) et la tige (3), le dispositif comprend également une butée réglable (17) coopérant avec la masse (20) et la tige (3) de manière à former une seconde liaison unilatérale réglable entre la tige (3) et la masse (20), dans le sens opposé à la première liaison unilatérale fixe, le réglage de la butée (17) étant effectué jusqu'à l'obtention d'un contact entre la butée (17) et l'extrémité (8) de la tige (3) de manière à former une liaison bilatérale sans jeu entre la tige (3) et la masse (20). [2] Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens intermédiaires de montage sont composés d'au moins deux parties symétriques (6,7), ses deux parties formant un bloc compact destiné à coopérer avec la tige (3) par l'intermédiaire d'un ou plusieurs d'évidements cylindriques conformés respectivement sur l'extrémité (8) de la tige (3) et les parties symétriques (6, 7). [3] Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la forme extérieure des moyens intermédiaires (6,7) de montage présente une géométrie extérieure de révolution, au moins partiellement conique, de manière à coopérer avec la masse (20) par le biais d'une liaison cône sur cône. [4] Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la masse (20) est monobloc et conformée dans un matériau dense de type acier. [5] Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la masse est composite et présente deux parties distinctes (320) et (321) conformées respectivement dans un matériau dense de type tungstène et dans de l'acier. [6] Dispositif selon la revendications 4 caractérisé en ce que la butée réglable (17) est réalisée par l'intermédiaire d'une vis qui coopère avec la masse (20) par l'intermédiaire d'un filetage (16), l'axe du filetage (16) étant confondu avec celui de la tige (3). [7] Dispositif selon la revendications 4 caractérisé en ce que la butée réglable (17) comprend une pièce (317) traversée par deux ou plusieurs vis disposés symétriquement par rapport à l'axe de la tige (3), les vis coopérant chacune avec un filetage réalisé dans la masse (20), les vis assurant le maintien en appui de la butée réglable (317) sur l'extrémité de la tige (3). [8] Dispositif selon la revendications 5 caractérisé en ce que la butée réglable (17) comprend une pièce (317) traversée par au moins deux vis (322 et 323) disposées symétriquement par rapport à l'axe de la tige (3), les vis traversant la partie supérieure de la masse (320) à l'intérieur de laquelle sont conformés des alésages traversants (325), les vis (322) et (323) coopérant avec des filetages (327) réalisé dans la partie inférieure de la masse (321), assurant ainsi le maintien en appui de la butée réglable (317) sur l'extrémité de la tige (3).