Brevet FR2864686A1 — publié le 20050701

Domaine de l'invention La présente invention concerne une bobine d'allumage pour un moteur à essence, comportant un noyau de bobine sur lequel on en-roule au moins une couche d'enroulement d'une première bobine de fil et ensuite on réalise au moins une couche d'enroulement d'une seconde bobine de fil et entre le noyau de bobine et la première bobine d'enroulement on place une matière de remplissage. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une bobine d'allumage d'un moteur à essence. to Etat de la technique Une bobine d'allumage constitue une source de haute tension de transmission d'énergie pour assurer la commande de la bougie d'allumage d'un moteur à essence, cette bougie allumant le mélange de carburant de la chambre de combustion du moteur pour entraîner le piston et ainsi le vilebrequin. Une bobine d'allumage se compose en principe de deux en-roulements ayant un nombre d'enroulements ou spires différent. Ces en-roulements sont couplés magnétiquement l'un à l'autre avec l'assistance d'un noyau de fer ou d'un noyau de bobine de ce type. L'enroulement ayant le plus petit nombre de spires est l'enroulement primaire et celui ayant le plus grand nombre de spires est l'enroulement secondaire. L'enroulement primaire sert d'enroulement d'excitation et reçoit son énergie de la batterie du véhicule. Cet enroulement est commandé par un commutateur électronique par la centrale de gestion du moteur. On développe une haute tension électrique dans l'enroulement secondaire par une coupure commandée du circuit primaire; cette haute tension est transmise à la bougie d'allumage qui dé-clenche une étincelle. L'enroulement primaire et l'enroulement secondaire sont en général concentriques l'un autour de l'autre; l'enroulement primaire est prévu à l'extérieur et l'enroulement secondaire est situé à l'intérieur. Les deux enroulements peuvent également se composer de plusieurs couches avec des couches d'isolation appropriées entre les différentes couches d'enroulement; ces enroulements sont réalisés sous forme d'enroulements cloisonnés ou aussi de couches en biais ou d'enroulements dits à pas de pèlerin . Un développement particulier d'une bobine d'allumage est celui d'une bobine d'allumage en forme de tige ou bobine d'allumage de type crayon. Les bobines d'allumage tiges ont un diamètre extérieur relativement réduit, par exemple inférieur à 24 mm. De plus, de telles bobines doivent fonctionner en toute sécurité dans une plage de températures comprise entre environ -40 C et 160 C et fournir de façon caractéristique une tension d'environ 30 kV. Les matières utilisées doivent répondre à des critères très stricts pour respecter de telles conditions de fonctionnement. Habituellement, le noyau de fer est noyé pour son isolation et habituellement on tire un tube thermorétractable d'une matière thermoplastique rétractable par-dessus le noyau de fer pour le rétracter en I o faisant agir de la chaleur. En plus, on utilise également une résine qui s'utilise également pour compléter l'isolation dans la bobine d'allumage. L'inconvénient de ce type de remplissage connu est toute-fois que les coefficients de dilatation différents des matières utilisées ou encore un décalage entre le tuyau thermorétractable et le noyau de fer dans la résine conduisent à des contraintes mécaniques. Or, ces contraintes ou tensions mécaniques provoquent fréquemment une sollicitation excessive de la matière plastique provoquant sa rupture ou des fissures dans la résine. Alors qu'initialement les fissures sont seulement très fines et ne sont pas génantes pour le fonctionnement de la bobine, du fait de la fatigue de la matière et des contraintes de variation de température, ces fissures peuvent se développer jusqu'au voisinage de la bobine secondaire. Cela favorise en partie une décharge électrique non voulue et l'érosion de la matière par décharge électrique et même cela peut provoquer un court-circuit. Comme l'intervalle de remplissage est très étroit et représente par exemple une épaisseur ou largeur inférieure à 0,5 mm, du fait des tolérances il est difficile de réaliser un remplissage régulier. L'incertitude de l'alignement central dans le remplissage pour le noyau de fer conduit à des variations d'épaisseur de la masse coulée utilisée pour le remplissage et dans l'homogénéité de la masse de remplissage. En conséquence, les caractéristiques de la matière ne sont pas les mêmes dans toute la direction d'extension du noyau de fer ou de la bobine secondaire. Cela entraîne des zones exposées à des contraintes thermiques et mécaniques différentes avec risque de favoriser le développement de fissures. De plus, il est souvent difficile de répartir de façon homogène une masse coulée de remplissage dans un intervalle de remplissage étroit. Cela aboutit facilement à des cavités ou des bulles, gênantes, qui peuvent être un inconvénient pour le fonctionnement de la bobine. But de l'invention La présente invention a ainsi pour but de développer une bobine d'allumage tige pour un moteur à essence, ainsi qu'un procédé de fabrication d'une telle bobine permettant un remplissage homogène du noyau de fer dans la masse coulée et d'assurer un alignement centré par rapport à l'enroulement secondaire. En outre, la fabrication de la bobine d'allumage selon l'invention doit être simple et le procédé doit être facile à exécuter. A cet effet, l'invention concerne une bobine d'allumage du I o type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on applique la matière de rem- plissage contre la face intérieure de la première bobine de fil et on introduit le noyau de bobine dans la première bobine de fil munie de la matière de remplissage. L'invention concerne également un procédé pour réaliser 15 une telle bobine, ce procédé étant caractérisé par les étapes suivantes: - on applique une matière de remplissage contre le côté intérieur d'une première bobine de fil, - on enroule au moins une première couche d'enroulement sur la première bobine, - on introduit le noyau de bobine dans la première bobine munie de la matière de remplissage, - on enroule au moins une couche d'enroulement d'une seconde bobine par- dessus la première bobine, et - on applique des contacts électriques au montage formé du noyau de 25 bobine, de la première bobine de fil et de la seconde bobine de fil. Avantages de l'invention Ainsi, la matière de remplissage est appliquée contre le côté intérieur de la première bobine de fil et le noyau de la bobine se place dans la première bobine de fil munie préalablement de la matière d'enrobage. Un tel alignement centré du noyau de bobine par rapport à la première bobine de fil est rendu possible car la matière d'enrobage peut être appliquée régulièrement contre la face intérieure de la première bobine de fil. Pour obtenir une résistance mécanique particulièrement élevée vis-à-vis du développement de fissures, la matière de remplissage peut être un silicone ou un élastomère de ce type comme par exemple un élastomère thermoplastique. De telles matières donnent également une bonne capacité d'accrochage à la première bobine de fil. Comme la matière de remplissage est appliquée à l'état liquide contre le côté intérieur du premier enroulement de fil, la fabrication de la bobine peut se transposer particulièrement simplement dans une fabrication en grande série. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, la matière de remplissage peut être projetée contre le côté intérieur du premier enroulement de fil. Pour cela on utilise un procédé basse pression ou haute pression, comme le procédé de moulage par injection. Ceci garantit une isolation électrique continue sans garantir l'apparition de cavi- I o tés ou de bulles. Dans le procédé selon l'invention, avant ou après la mise en place des contacts électriques, on met le montage composé des noyaux de bobine de la première bobine de fil et de la seconde bobine de fil dans un boîtier. De plus si on introduit urne matière isolante entre la première bobine de fil et la seconde bobine de fil, l'étape d'enroulement de la première bobine de fil comprend la mise en place de la matière d'isolation. Si on introduit une matière isolante entre la seconde bobine de fil et la paroi intérieure du boîtier, l'étape d'enroulement de la seconde bobine de fil comprend la mise en place de la matière isolante. De préférence, on applique la seconde bobine de fil sur un boîtier servant en même temps de bobine d'enroulement. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 25 détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schématique de côté de la structure d'une bobine d'allumage de type tige, - la figure 2 est une vue de côté en coupe schématique d'une partie de la 30 bobine d'allumage de type tige. Description du mode de réalisation La figure 1 est une vue en coupe schématique de côté de la structure d'une bobine d'allumage 10 selon l'invention destinée à un mo- teur à essence. Une couche de spire ou d'enroulement 14 d'une bobine secondaire 16 est réalisée sur le noyau de bobine 12, par exemple réalisé sous la forme d'un noyau en fer à lamelles. En variante, la bobine secon- daire 16 peut également comporter plusieurs couches d'enroulement su- perposées sous la forme d'un enroulement à cloison ou enroulement en biais. Une matière de remplissage 22 est prévue entre le noyau 12 de la bobine et la bobine secondaire 16. La matière de remplissage 22, qui comprend un silicone ou un élastomère, notamment un élastomère thermoplastique, est appliquée contre le côté intérieur de la première bobine d'enroulement 16. Comme une telle matière d'isolation peut se travailler à l'état liquide, on peut projeter cette matière de remplissage 22 contre le côté intérieur du premier enroulement de fil après avoir enlevé le noyau 12 de la bobine. Pour cela, on utilise un procédé de moulage par injection. La matière de remplissage 22 se solidifie et forme un enrobage élastique du noyau 12 que l'on introduit dans la bobine secondaire 16 munie de la matière de remplissage 22. Par-dessus l'enroulement:secondaire on réalise une couche d'enroulement 18 formant la bobine primaire 20. La bobine primaire 20 peut également comporter plusieurs couches d'enroulement. Entre la bobine primaire 20 et la bobine secondaire 16 on a une résine d'isolation, par exemple une résine époxy 26 que l'on fait durcir par un procédé approprié. L'ensemble du montage de la bobine composé du noyau 12, de la bobine secondaire 16 et de la bobine primaire 20, est placé dans un boîtier 24 en forme de tige (boîtier-crayon). Entre la bobine primaire 20 et la paroi intérieure du boîtier 24 on a placé une matière d'isolation 28. Comme l'indique simplement la figure 1, on a également prévu les con- tacts électriques 30 appropriés. La figure 2 montre schématiquement une bue de côté et en coupe d'une partie de la bobine d'allumage en forme de tige 10 destinée à un moteur à essence. La figure 2 montre notamment comment on introduit le noyau 12 de la bobine dans la bobine secondaire 16 dont la paroi intérieure a été munie d'un revêtement d'élastomère 22. Selon une variante de réalisation du procédé de fabrication (variante non représentée) on peut réaliser la bobine primaire sur la bobine secondaire préalablement munie de sa matière de remplissage avant d'engager l'ensemble dans le noyau de bobine. Le noyau de fer peut être intégré en principe dans un élastomère en appliquant différents procédés de fabrication; on peut ainsi utiliser à la fois des matières liquides et des matières solides, par exemple des inserts de matière sous forme tubulaire. Le noyau de fer peut en outre être préassemblé à d'autres éléments tels que par exemple un aimant ou des éléments d'amortissement axial complémentaires au niveau d'un ou des deux côtés avant ou encore de rondelles de recouvrement. REVENDICATIONS 1 ) Bobine d'allumage (10) pour un moteur à essence, comportant un noyau de bobine (12) sur lequel on enroule au moins une couche d'enroulement (14) d'une première bobine de fil (16) et ensuite on réalise au moins une couche d'enroulement (18) d'une seconde bobine de fil (20) et entre le noyau de bobine (12) et la première bobine d'enroulement (16) on place une matière de remplissage (22), caractérisée en ce qu' on applique la matière de remplissage (22) contre la face intérieure de la to première bobine de fil (16) et on introduit le noyau de bobine (12) dans la première bobine de fil (16) munie de la matière de remplissage (22). 2 ) Bobine d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matière de remplissage (22) est un silicone ou un élastomère analogue, notamment un élastomère thermoplastique. 3 ) Bobine d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matière de remplissage (22) est appliquée à l'état liquide. 4 ) Bobine d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matière de remplissage (22) est injectée (moulage par injection). 5 ) Procédé de fabrication d'une bobine d'allumage (10) destinée à un moteur à essence, caractérisé par les étapes suivantes: - on applique une matière de remplissage (22) contre le côté intérieur 30 d'une première bobine de fil (16), on enroule au moins une première couche d'enroulement (14) sur la première bobine (16), - on introduit le noyau de bobine (12) dans la première bobine (16) mu- nie de la matière de remplissage (22), on enroule au moins une couche d'enroulement (18) d'une seconde bobine (20) par-dessus la première bobine (16), et - on applique des contacts électriques (30) au montage formé du noyau de bobine (12), de la première bobine de fil (16) et de la seconde bobine de fil (20). 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' avant ou après la mise en place des contacts électriques (30) on met le montage composé des noyaux de bobine (12) de la première bobine de fil (16) et de la seconde bobine de fil (20) dans un boîtier (24). 7 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on introduit une matière isolante (26) entre la première bobine de fil (16) et la seconde bobine de fil (20). 8 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on introduit une matière isolante (28) entre la seconde bobine de fil (20) et la paroi intérieure du boîtier (24). 9 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on applique la seconde bobine de fil sur un boîtier servant en même temps de bobine d'enroulement. 10 ) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape d'enroulement de la première bobine de fil (16) comprend la mise en place de la matière d'isolation (26). 11 ) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape d'enroulement de la seconde bobine de fil (20) comprend la mise en place de la matière isolante (28). 12 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la matière de remplissage (22) est un silicone ou un élastomère analogue, notamment un élastomère thermoplastique. 13 ) Procédé selon la revendication 5, 5 caractérisé en ce qu' on applique la matière de remplissage (22) à l'état liquide. 14 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on injecte la matière de remplissage (22) (moulage par injection).