Brevet FR2867631A1 — publié le 20050916

L'invention part d'un procédé et, respectivement, d'un dispositif de remplissage par coulée d'un manchon de montage cylindrique avec une masse de remplissage durcissable, un actionneur à empilement piézo-électrique (de l'anglais piezostack ), en particulier, étant disposé à l'intérieur du manchon de montage et relié électriquement par des fils de contact à deux broches de contact, le manchon de montage présentant au moins une ouverture dans une face frontale supérieure, dans laquelle la masse de remplissage peut être versée. La masse de remplissage, par exemple une matière synthétique durcissable à base de silicone, doit être versée dans les espaces vides entre le manchon de montage et l'actionneur à empilement piézo-électrique présentant les deux broches de contact sur l'extérieur de manière à ce que, dans la mesure du possible, aucune bulle d'air ni d'autres particules ne soient enfermées. Ces particules peuvent causer un remplissage inégal du moule de coulée et provoquer plus tard, après le montage de l'unité d'actionneur dans un injecteur de carburant, des dérangements de fonctionnement indésirables, par exemple des courts- circuits ou des disfonctionnements. Il est déjà connu que, lors du versage de la masse de remplissage dans les ouvertures qui se trouvent dans la face frontale supérieure du manchon de montage, le silicone s'écoule de manière indéfinie dans le moule de coulée à remplir et renferme dans certaines circonstances des bulles d'air qui sont déjà présentes dans la masse de remplissage s'écoulant ou qui peuvent se créer par des tourbillonnements. Pour cette raison, on fait déjà attention à ce que la masse de remplissage à verser ne renferme pas de bulles d'air lors de la coulée. Il est encore connu que des nouvelles bulles d'air peuvent se former au cours de la coulée. Ce problème a été résolu jusqu'à présent en réalisant le vide dans le moule de coulée avec le manchon de montage inséré et en réalisant le remplissage sous vide. Cette étape est cependant relativement difficile, demande des dispositifs spéciaux et est donc onéreuse. Elle présente également le désavantage qu'aucun contrôle visuel ne peut être effectué au cours du remplissage car le dispositif entier est enfermé dans l'installation à vide. L'invention a pour objectif d'éviter le remplissage du manchon de montage sous vide et de simplifier la procédure de montage. Cet objectif est atteint par un procédé de remplissage par coulée d'un manchon de montage cylindrique avec une masse de remplissage durcissable, un actionneur à empilement piézoélectrique étant en particulier disposé à l'intérieur du manchon de montage et relié électriquement par des fils de contact à deux broches de contact disposées au bord extérieur du manchon de montage, le manchon de montage présentant dans une face frontale supérieure au moins une ouverture dans laquelle la masse de remplissage peut être versée, procédé remarquable en ce qu'on dispose un canal de coulée au niveau de l'ouverture, le canal de coulée s'étendant au moins jusqu'à proximité du fond du manchon de montage et comportant à son extrémité inférieure une ouverture de sortie pour la masse de remplissage, et en ce qu'on agence le canal de coulée de telle façon que la masse de remplissage s'écoule par le canal de coulée de manière laminaire et définie, sans bulles d'air, depuis l'ouverture jusqu'au fond du manchon de montage. Cet objectif est également atteint grâce à un dispositif de remplissage par coulée d'un manchon de montage cylindrique contenant un actionneur à empilement piézoélectrique et deux broches de contact, le manchon de montage étant inséré de manière étanche dans un moule de coulée correspondant, une masse de remplissage durcissable pouvant être introduite dans une ouverture située sur une face frontale supérieure du manchon de montage, selon l'invention, remarquable en ce que le manchon de montage est réalisé en une seule pièce et comporte au niveau de l'ouverture un canal de coulée menant à l'intérieur et s'étendant environ jusqu'au fond du manchon de montage, et en ce que le canal de coulée comprend à son extrémité inférieure une ouverture de sortie de la masse de remplissage. Dans le procédé et, respectivement, le dispositif de remplissage par coulée d'un manchon de montage cylindrique selon l'invention, avantageusement, il n'est pas nécessaire de réaliser le vide pour verser la masse de remplissage. Au contraire, le remplissage par coulée du manchon de montage peut être effectué sans inclusions dans l'atmosphère environnante normale et sous contrôle visuel car la masse de remplissage s'écoule de manière contrôlée et laminaire à travers le canal de coulée et remplit, au fur et à mesure que son niveau monte, tous les espaces vides depuis le bas. Cette procédure de coulée simple permet également d'assurer que le moule de coulée est rempli de manière homogène, offrant ainsi une meilleure garantie pour la sécurité de fonctionnement ultérieur de l'actionneur à empilement. La minimisation du risque d'introduire des particules étrangères dans l'unité d'actionneur est également particulièrement avantageuse. De ce fait, le risque d'un court-circuit électrique indésirable est également minimisé. Avantageusement, le procédé selon l'invention présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises en combinaison: - le canal de coulée est intégré dans le manchon de montage et est fabriqué de préférence conjointement au manchon de montage au cours de la même étape de fabrication. - on introduit le canal de coulée dans l'ouverture sous forme de composant séparé. - on retire le canal de coulée lentement au cours du processus de coulée au fur et à mesure que le niveau de la masse de remplissage monte. - le canal de coulée est réalisé sous forme d'un tube qui comporte à son extrémité inférieure une ouverture de sortie de la masse de remplissage. -le canal de coulée est réalisé sous forme d'une rigole ou d'une goulotte ouverte qui s'étend jusqu'au fond du manchon de montage. Avantageusement, le dispositif l'invention présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises en combinaison: - le canal de coulée est réalisé sous forme d'un tube. - le canal de coulée est réalisé sous forme d'une rigole - le manchon de montage rempli par coulée, avec l'actionneur à empilement piézo-électrique et les broches de contact est apte à être monté dans un injecteur de carburant d'un moteur à combustion interne Il est également particulièrement avantageux que le canal de coulée soit déjà fabriqué lors de la fabrication du manchon de montage, par exemple par un procédé d'injection, au cours de la même étape de fabrication. Particulièrement, lors d'un moulage par injection d'un manchon de montage en une pièce, le moulage par injection simultané du canal de coulée n'occasionne pas de frais supplémentaires significatifs car le moule du canal de coulée est déjà intégré dans l'outil d'injection du manchon de montage. Une solution alternative avantageuse consiste également en une fabrication du canal de coulée sous forme de composant séparé qu'on introduit alors dans l'ouverture pour effectuer le remplissage par coulée. Dans un mode de réalisation de l'invention, il est prévu de former le canal de coulée sous forme d'un composant séparé et de l'introduire dans l'ouverture du manchon de montage. Au cours du remplissage, on peut retirer le canal de coulée lente-ment au fur et à mesure que le niveau monte. Par cette mesure et de manière avantageuse, il est possible d'enlever complètement le canal de coulée lorsque le moule est rempli. Selon un développement de l'invention, il est prévu de réaliser le canal de coulée sous forme de tube. Le tube s'étend jusqu'au fond du manchon de montage et présente à son extrémité inférieure une ouverture de sortie par laquelle la masse de remplissage s'écoule de façon laminaire et peut s'étaler au fond. Ainsi, la masse de remplissage se répartit sans bulles dans les espaces vides. Une solution alternative avantageuse de réalisation du canal de coulée est également envisagée dans laquelle le canal de coulée est réalisé sous forme d'une rigole ou d'une goulotte ouvertes qui s'étendent jusqu'au fond du manchon de 2867631 4 montage. La masse de remplissage peut donc également s'écouler lentement et de façon contrôlée d'abord au fond du manchon de montage et ensuite remplir tous les espaces vides lorsque le niveau monte sans qu'il ne se forme de bulles d'air redoutées. Des modes de réalisation de l'invention sont représentés dans le dessin et seront expliqués plus en détail dans la description qui va suivre. La fig. 1 montre en représentation tridimensionnelle un dispositif comprenant un moule de coulée dans lequel est inséré un manchon de montage avec un actionneur à empilement piézo-électrique et deux broches de contact, la fig. 2 montre une vue de dessus du dispositif représenté à la fig. 1, la fig. 3 montre en représentation tridimensionnelle un manchon de montage dans lequel un canal de coulée situé au niveau d'une ouverture est réalisé sous forme d'une rigole, la fig. 4 montre encore un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel le canal de coulée présente la forme d'un tube, et la fig. 5 montre en représentation schématique et en coupe un injecteur de carburant comprenant l'unité d'actionneur. La fig. 1 montre en représentation tridimensionnelle un moule de coulée 2 réalisé en forme de creuset. La face supérieure du moule de coulée 2 est ouverte de sorte qu'un manchon de montage cylindrique 1 avec un actionneur à empilement piézo-électrique 8 peut être inséré. Le diamètre intérieur du moule de coulée 2 est de préférence ajusté de telle façon que le moule 2 entoure le manchon de montage 1 de manière aussi étanche que possible. L'actionneur à empilement piézo-électrique 8 est disposé au centre du manchon de montage cylindrique 1 et est introduit de telle façon que ces deux faces frontales ne peuvent pas être recouvertes par la masse de remplissage. Deux broches de contact 5 sont placées latéralement sur le manchon de montage 1 à deux endroits opposés. Leurs extrémités supérieures dépassent le moule de coulée vers le haut. Elles sont nécessaires pour l'établissement d'un contact électrique ultérieur de l'unité d'actionneur remplie par coulée et ne doivent en aucun cas être recouvertes par la masse de remplissage. Deux ouvertures 3, par exemple des alésages, sont prévues sur une face frontale supérieure 7 du manchon de montage 1 sur deux côtés opposés et servent d'ouvertures d'introduction de la masse de remplissage. Le nombre d'ouvertures n'est pas essentiel pour l'invention et sera préétabli dans chaque cas d'application. De plus, on peut prévoir au moins une ouverture 3 pour que l'air, qui est poussé vers le haut lors du remplissage par coulée, puisse s'échapper. La fig. 2 montre le dispositif décrit ci-dessus comprenant le moule de coulée 2 en vue de dessus avant le remplissage par coulée. L'actionneur à empilement piézo-électrique 8 est disposé au centre du manchon de montage 1. Les deux broches de contact 5 s'étendent par exemple au travers d'un alésage 4 de la face frontale supérieure 7 de sorte que leurs faces de contact puissent la dépasser vers le haut. Dans cet état, le dispositif est prêt pour le remplissage par coulée. Les fig. 3 et 4 montrent une représentation tridimensionnelle de deux modes de réalisation alternatifs de l'invention. A la fig. 3, un manchon de montage 1 est représenté dans lequel un canal de coulée 6 est disposé au-dessous de l'ouverture 3. Le canal de coulée 6 s'étend, depuis l'ouverture 3, sensiblement vers le bas, sensiblement jusqu'au fond 10 du manchon de montage 1. De façon alternative, le canal de coulée 6 peut également s'étendre directement jusqu'au fond 10 et être fixé à ce dernier. Cette solution présente des avantages surtout lors de la fabrication par un procédé de moulage par injection. Le canal de coulée est réalisé dans cet exemple de mode de réalisation sous forme de rigole ou de goulotte ouverte. Afin d'obtenir une distribution uniforme de la masse de remplissage et un remplissage plus rapide, plusieurs canaux de coulée 6 peuvent être prévus. Le manchon de montage 1 comporte sur sa face frontale supérieure 7 et au fond 10, respectivement, deux alésages et deux logements de broche 4 qui sont réalisés avec une forme appropriée et servent de logement des deux broches de contact 5. De plus, le manchon de montage réalisé en une pièce 1 présente deux évidements latéraux 16 par lesquels l'actionneur à empilement 8 peut être introduit. Dans le mode de réalisation de la fig. 4, le canal de coulée 6 présente la forme d'un tube ou d'une canule. Dans ce cas, le canal de coulée 6 s'étend également de préférence jusqu'au fond 10 du manchon de montage 1. Le tube 6 comporte à son extrémité inférieure, de préférence latéralement, une ouverture de sortie 9 par laquelle la masse de remplissage peut s'écouler de manière définie et laminaire à partir de l'ouverture 3 dans les espaces vides et peut les remplir depuis le bas en évitant la formation de bulles d'air. Le canal de coulée 6 peut également être intégré solidement dans le manchon de montage 1 comme décrit dans l'exemple de mode de réalisation selon la fig. 3. Dans une mise en oeuvre alternative de l'invention, il est prévu que le canal de coulée 6 est librement introduit dans l'ouverture 3. Au cours du remplissage, le canal de coulée 6 peut être retiré lentement de l'ouverture 3 au fur et à mesure que le niveau monte. Lorsque le moule de coulée 2 est complètement rempli, le canal de coulée 6 peut être enlevé. Pour le reste, le manchon de montage 1 correspond à celui qui a été décrit plus en détail en référence à la fig. 3. La fig. 5 montre la vue en coupe d'un injecteur de carburant 11 comme il peut être utilisé par exemple dans un système d'injection pour un moteur Diesel. Le carburant est amené par une entrée de carburant 12 dans la partie supérieure de l'injecteur de carburant 11. L'unité d'actionneur 13 se trouve dans la partie médiane de l'injecteur de carburant 11. Les faces de raccordement des broches de contact 5 se situent à l'extrémité supérieure de l'actionneur. Une unité de soupape 14 est placée à l'extrémité inférieure de l'unité d'actionneur 13. La disposition de l'unité d'actionneur 13 est établie de telle façon qu'elle est en liaison effective avec l'unité de soupape 14. Lorsqu'une tension électrique est appliquée aux broches de contact 5, l'unité d'actionneur 13 s'allonge un peu. Cet allongement a pour effet que l'unité de soupape 14 soulève son aiguille d'injecteur et libère les ouvertures d'injection 15 disposées dans la partie inférieure de l'injecteur de carburant 11. Ainsi, le carburant peut être injecté sous haute pression dans un cylindre du moteur à combustion interne. 7 REVENDICATIONS 1. Procédé de remplissage par coulée d'un manchon de montage cylindrique (1) avec une masse de remplissage durcissable, un actionneur à empilement piézoélectrique (8) étant en particulier disposé à l'intérieur du manchon de montage (1) et relié électriquement par des fils de contact à deux broches de contact (5) disposées au bord extérieur du manchon de montage (1), le manchon de montage (1) présentant dans une face frontale supérieure (7) au moins une ouverture (3) dans laquelle la masse de remplissage peut être versée, procédé caractérisé en ce qu'on dispose un canal de coulée (6) au niveau de l'ouverture (3), le canal de coulée (6) s'étendant au moins jusqu'à proximité du fond (10) du manchon de montage (1) et comportant à son extrémité inférieure une ouverture de sortie (9) pour la masse de remplissage, et en ce qu'on agence le canal de coulée (6) de telle façon que la masse de remplissage s'écoule par le canal de coulée (6) de manière laminaire et définie, sans bulles d'air, depuis l'ouverture (3) jusqu'au fond (10) du manchon de montage (1). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal de coulée (6) est intégré dans le manchon de montage (1) et est fabriqué de préférence conjointement au manchon de montage (1) au cours de la même étape de fabrication. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit le canal de coulée (6) sous forme de composant séparé dans l'ouverture (3). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on retire le canal de coulée (6) lentement au cours du processus de coulée, au fur et à mesure que le niveau de la masse de remplissage monte. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal de coulée (6) est réalisé sous forme d'un tube qui comporte à son extrémité inférieure une ouverture de sortie de la masse de remplissage. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le canal de coulée (6) est réalisé sous forme d'une rigole ou d'une goulotte ouverte qui s'étend jusqu'au fond du manchon de montage (1). 7. Dispositif de remplissage par coulée d'un manchon de montage cylindrique (1) contenant un actionneur à empilement piézo-électrique (8) et deux broches de contact (5), le manchon de montage (1) étant inséré de manière étanche dans un moule de coulée correspondant (2), une masse de remplissage durcissable pouvant être introduite dans une ouverture (3), située sur une face frontale supérieure (7) du manchon de montage (1), selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon de montage (1) est réalisé en une seule pièce et comporte au niveau de l'ouverture (3) un canal de coulée (6) menant vers l'intérieur et s'étendant environ jusqu'au fond (10) du manchon de montage (1), et en ce que le canal de coulée (6) comprend à son extrémité inférieure une ouverture de sortie (9) de la masse de remplissage. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le canal de coulée (6) est réalisé sous forme d'un tube. 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le canal de coulée (6) est réalisé sous forme d'une rigole. 10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le manchon de montage (1) rempli par coulée, avec l'actionneur à empilement piézo-électrique (8) et les broches de contact (5) est apte à être monté dans un injecteur de carburant (11) d'un moteur à combustion interne.