Brevet FR2893522A1 — publié le 20070525

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE AIGUILLE D'INJECTEUR A CLAPET OSCILLANT, ET AGENCEMENT POUR LA FABRICATION D'UNE TELLE AGUILLE D'INJECTEUR. La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une aiguille d'injecteur de carburant de type piézo-électrique à clapet oscillant, et plus particulièrement un procédé de fabrication d'une aiguille d'injecteur de carburant de type piézo-électrique qui comporte un élément supplémentaire, par exemple un insert. Ces aiguilles présentent la particularité de se déformer élastiquement sous l'effet d'ondes acoustiques. Il est connu d'utiliser des aiguilles qui comportent au moins deux éléments distincts. Le premier élément constitue la tige de l'aiguille, et le deuxième élément correspond à un insert fixé autour d'une extrémité de la tige. Ce deuxième élément est destiné à réaliser une étanchéité avec un siège de l'injecteur, formant ainsi le clapet de l'injecteur. Ce deuxième élément est généralement dans un matériau différent de celui de la tige de l'aiguille. Ce changement de matériau permet de faire en sorte que les caractéristiques mécaniques de chaque élément répondent aux besoins fonctionnels de l'aiguille. Un tel exemple est décrit dans le document FR2816010 déposé par la demanderesse. Dans ce document, le deuxième élément est traversé par un alésage destiné à coopérer avec une extrémité du premier élément. Le premier élément peut être monté serré à l'intérieur de l'alésage du second élément, il peut également être vissé dans un filet réalisé à l'intérieur de l'alésage du second élément. Ce type d'assemblage n'est pas satisfaisant pour ce type aiguille d'injecteur ultrasonore. Une particularité de ces aiguilles est que l'on apporte une très grande attention à la propagation des ondes acoustiques ultrasonores et à leurs réflexions. Ces ondes sont prévues pour déformer élastiquement la tige de l'aiguille, ce qui provoque un déplacement de l'extrémité de l'aiguille, celle où se trouve l'insert, provoquant à son tour l'ouverture du clapet formé par l'insert de l'aiguille et le siège de l'injecteur. Les assemblages décrits dans le document FR2816010 génèrent des contraintes sur les deux éléments. Ceci nuit à la propagation et à la réflexion des ondes acoustiques, notamment à cause du fait que ces contraintes créent des discontinuités dans la matière, sources de réflexions d'ondes non maîtrisées et parasites. Un objectif de l'invention est de fournir un procédé de fabrication permettant d'obtenir une aiguille d'injecteur ultrasonore comportant au moins une tige et un insert et garantissant une transmission et une réflexion homogène d'ondes acoustiques ultrasonore au niveau de l'assemblage des deux éléments. Pour y parvenir, l'invention fournit un procédé de fabrication d'une aiguille d'injecteur ultrasonore prévue pour se déformer élastiquement sous l'effet d'ondes acoustiques, le procédé comportant une étape d'assemblage par brasage d'un premier élément à l'intérieur d'un deuxième élément. Le procédé peut comporter des étapes complémentaires : une étape préliminaire de centrage d'un élément par rapport à l'autre, de manière à assurer une coaxialité de l'ensemble formé par les premier et deuxième éléments. une étape d'insertion d'un anneau de brasage au niveau d'un espace libre annulaire formé par le premier et le deuxième élément, et une étape de chauffage de l'ensemble jusqu'à ce que le métal de brasure en fusion ait rempli l'espace libre annulaire entre le premier et le deuxième élément. une étape de tronçonnage et d'usinage de l'ensemble. Un autre objectif de l'invention est de fournir un agencement pour la fabrication d'une aiguille d'injecteur ultrasonore qui permette un assemblage d'un premier élément à l'intérieur d'un deuxième élément par brasage. Pour y parvenir, l'invention fournit également un agencement pour la fabrication d'une aiguille d'injecteur ultrasonore prévue pour se déformer élastiquement sous l'effet d'ondes acoustiques, l'agencement comportant un premier élément et un deuxième élément traversé par un alésage destiné à être fixé sur le premier élément. Selon l'invention, le premier élément est de forme allongée et comporte deux parties cylindriques de diamètres différents, le diamètre de l'alésage du deuxième élément est adapté au diamètre de la deuxième partie cylindrique du premier élément pour garantir un centrage du premier élément dans le deuxième élément, et le diamètre de la première partie est inférieur au diamètre de l'alésage du deuxième élément pour permettre l'écoulement d'un métal de brasure. Selon d'autre caractéristiques de l'agencement : l'ensemble formé par le premier élément et le deuxième élément peut être positionné verticalement, le deuxième élément peut comporter une partie de forme évasée vers l'extérieur pour recevoir un anneau de brasure, il peut comporter un moyen de positionnement axial du premier élément par rapport au deuxième élément, le deuxième élément peut définir un orifice ou plus disposé de manière à ce qu'il soit placé au niveau de l'épaulement définit par le raccordement entre les deux parties cylindriques du premier élément, selon un premier mode de réalisation, le moyen de positionnement axial peut être formé par une pièce dite support, une surface de la pièce servant d'appui à une extrémité du deuxième élément, et une partie cylindrique, de longueur prédéterminée fonction des premier et deuxième éléments et de diamètre égal au diamètre de la deuxième partie cylindrique du premier élément, dépassant de la surface de la pièce et sur laquelle vient en appui le premier élément, selon un deuxième mode de réalisation, le deuxième élément peut comporter un fond réalisant le moyen de positionnement axial. La présente invention et ses avantages seront mieux compris 35 à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris 20 25 30 4 à titre d'exemple et nullement limitatif, et illustré par les dessins annexés sur lesquels la figure 1 est un schéma de l'agencement selon un premier mode de réalisation, la figure 2 est une vue en coupe du deuxième élément (l'insert de l'aiguille), la figure 3 est un schéma du premier élément (la tige de l'aiguille) la figure 4 est une vue en coupe d'une pièce support des premier et deuxième éléments, la figure 5 est un schéma de l'agencement selon un deuxième mode de réalisation, la figure 6 est une vue en coupe du deuxième élément (l'insert de l'aiguille) selon le deuxième mode de réalisation, la figure 7 est un schéma de l'aiguille après l'opération d'usinage final. La présente invention concerne la fabrication d'une aiguille d'injecteur de type piézo-électrique à clapet oscillant. Cette aiguille 20 d'un type particulier est prévue pour se déformer élastiquement sur sa longueur sous l'effet d'ondes acoustiques. Cette déformation entraîne un déplacement de la tête de l'aiguille, sur laquelle peut se trouver un insert formant initialement clapet sur un siège de l'injecteur, ce déplacement entraînant une ouverture du clapet pour 25 permettre l'injection de carburant. La propagation des ondes acoustiques dans l'aiguille caractérise l'ouverture du clapet, c'est pourquoi on attache une importance toute particulière à leur propagation dans l'aiguille, et surtout à ce que l'aiguille génère le moins possible d'ondes dites 30 parasites, c'est-à-dire des ondes qui perturbent les oscillations initiales qui sont prévues pour déformer élastiquement l'aiguille. Le procédé selon l'invention est remarquable en ce qu'il permet d'assembler de manière homogène, en référence à la figure 1, un premier élément 1 à l'intérieur d'un deuxième élément 4 de ce type 35 d'aiguille sans induire de contraintes et d'hétérogénéités pouvant être une cause de production d'ondes dites parasites. Ce procédé 10 15 comporte à cet effet une étape d'assemblage par brasage de ces deux éléments 1 et 4. Dans la suite de la description, on désignera par premier élément 1 la tige de l'aiguille ou bien une partie de la tige de l'aiguille, et on désignera par deuxième élément 4 un insert. L'invention concerne également un agencement pour la fabrication de cette aiguille d'injecteur de type piézo-électrique à clapet oscillant. Cet agencement comporte au moins deux pièces : une tige 1 et un insert 4. En référence aussi à la figure 3, la tige 1 (ou encore la partie 1 de tige) est de forme allongée et comporte deux parties cylindriques 2 et 3 de diamètres différents. Le diamètre d2 de la première partie 2 cylindrique est inférieur au diamètre d3 de la deuxième partie 3. En référence aussi à la figure 2, l'insert 4 est traversé par un alésage d5 destiné à être fixé sur la tige 1. L'insert 4 peut avoir la forme d'un tube 5 rond ; on dit alors que le diamètre intérieur du tube est le diamètre d5 de l'alésage. Le diamètre intérieur d5 du tube 5 est adapté au diamètre d3 de la deuxième partie 3 de la tige 1 pour garantir un centrage de la tige 1 dans l'insert 4, c'est-à-dire que ces deux diamètres d5 et d3 sont tolérancés selon les connaissance de l'homme du métier de manière à fournir un centrage précis de la tige 1 dans l'insert 4, mais sans avoir de montage de type serré. De même, la longueur L3 de la deuxième partie 3 cylindrique est définie de manière à garantir une longueur de centrage à l'intérieur du tube 5, de sorte qu'en fonction des diamètres d3 et d5, la longueur de centrage L3 garantisse une épaisseur minimale et maximale de brasure, de l'ordre de quelques microns ou dizaines de microns, en tout point de l'assemblage de l'insert 4 et la tige 1 (dans leur forme définitive après une opération d'usinage final). Le diamètre d2 de la première partie 2 cylindrique de la tige 1 est inférieur au diamètre intérieur d5 du tube 5 de l'insert 4 pour permettre l'écoulement d'un métal de brasure, de l'ordre de quelques microns ou dizaines de microns. La différence de diamètre entre la première partie 2 cylindrique de la tige 1 et le diamètre intérieur d5 du tube 5 de l'insert 4 définit un espace libre annulaire. Cet espace est prévu pour être rempli par le métal de brasure. L'ensemble, qui est formé par la tige 1 et l'insert 4 et qui définit cet espace annulaire, doit être positionné verticalement pour permettre au métal de brasure de s'écouler par gravité dans cet espace libre annulaire. L'insert 4 peut comporter une partie 7 de forme évasée vers l'extérieur pour recevoir un anneau de brasure. Cette forme évasée est inclinée d'un angle a pour faire un entonnoir : elle sert à recevoir un anneau de brasure 11, et elle sert également à guider le métal de brasure en fusion vers l'espace libre annulaire. La forme de la partie évasée n'est pas limitative au mode de réalisation décrit. Au contraire, elle comprend tous les équivalents que l'homme du métier pourrait mettre en oeuvre. L'insert 4 peut définir au moins un orifice 6 disposé de manière à ce qu'il soit placé au niveau de l'épaulement e23 définit par le raccordement entre les deux parties cylindriques 2 et 3 de la tige 1. Sur la figure 1, on peut voir que l'insert 4 définit deux orifices 6 ; ces orifices permettent de vérifier que le métal de brasure en fusion a rempli l'espace libre annulaire. Un autre avantage de ces orifices est qu'ils aident à l'évacuation de gaz résiduels, favorisant ainsi l'écoulement du métal de brasure en fusion. L'agencement comporte également un moyen de positionnement axial de la tige 1 par rapport à l'insert 4. Le moyen de positionnement axial fait l'objet de deux modes de réalisation. Dans un premier mode de réalisation représenté aux figures 1, 2 et 4, l'agencement comporte une pièce supplémentaire, une pièce 8 dite support. L'insert 4 représenté en détail à la figure 2 est spécifique pour ce mode de réalisation. Dans ce premier mode de réalisation, le moyen de positionnement axial est formé par la pièce 8 dite support. Une surface portant la référence 9 (figure 4) sert d'appui à une extrémité du tube 5 de l'insert 4, l'extrémité opposée à celle où se trouve la partie évasée 7. La pièce 8 comporte également une partie cylindrique 10 qui dépasse de la surface 9 de la pièce 8. La tige 1, ou plus précisément l'extrémité de la deuxième partie cylindrique 3 7 de la tige 1, vient en appui sur l'extrémité de la partie cylindrique 10. Cette partie cylindrique 10 est de longueur prédéterminée, fonction de la tige 1 est de l'insert 4, toujours de manière à ce que les orifices 6 éventuels, dans le cas où ils sont présents, soient disposés au niveau de l'épaulement e23. Dans cet exemple, en référence aux figures 2 à 4, la longueur L6, correspondant à la distance entre l'extrémité opposée à celle où se trouve la partie évasée 7 et l'axe des orifices 6, est égale à la longueur L10 de la partie cylindrique 10 de la pièce 8 additionnée de la longueur L3 de la deuxième partie cylindrique 3 de la tige 1. La partie cylindrique 10 sert à centrer le tube 5 de l'insert 4, tout comme la deuxième partie cylindrique 3 de la tige 1, c'est pourquoi son diamètre d10 est sensiblement égal au diamètre d3 de la deuxième partie cylindrique 3 de la tige 1. Dans ce mode de réalisation, pour réaliser une opération de centrage de la tige 1 par rapport à l'insert 4, on commence par insérer le tube 5 de l'insert 4 autour de la partie cylindrique 10 de la pièce 8 dite support, puis on insère la deuxième partie 3 de la tige 1 dans le tube 5 de l'insert 4. Dans ce premier mode de réalisation, le diamètre intérieur d5 du tube 5 pourra être adapté au diamètre d3 de la deuxième partie 3 de la tige 1 pour garantir un centrage de la tige 1 dans l'insert 4, et aussi pour garantir une étanchéité au métal de brasure en fusion, ceci dans un souci de réutilisation de la pièce 8 dite support. C'est- à-dire que ces deux diamètres d5 et d3 sont tolérancés selon les connaissances de l'homme du métier de manière non seulement à fournir un centrage précis de la tige 1 dans l'insert 4 sans avoir de montage de type serré, mais aussi pour s'assurer que du métal de brasure ne coulera pas entre la pièce cylindrique 10 et la pièce 8 dite support. Dans un deuxième mode de réalisation représenté aux figures 5 et 6, l'insert 4' comporte un fond 8' réalisant le moyen de positionnement axial. Ce mode de réalisation permet de se passer d'une pièce support supplémentaire pour positionner le tube 5 de l'insert 4 et la tige 1. La tige 1 reste identique pour les deux modes de réalisation, en revanche, l'insert 4' est différent de celui du premier mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, la longueur L'6, correspondant à la distance entre la surface intérieure du fond 8' et l'axe des orifices 6, est égal à la longueur L3 de la deuxième partie cylindrique 3 de la tige 1. L'étape de centrage consiste dans ce mode de réalisation à insérer la deuxième partie cylindrique 3 de la tige 1 à l'intérieur du tube 5 de l'insert 4', et ce jusqu'à ce que l'extrémité de la deuxième partie cylindrique 3 vienne en butée contre la surface intérieure du fond 8'. Cette étape de centrage permet d'assurer une coaxialité de l'ensemble formé par la tige 1 et l'insert 4. Cet ensemble est positionné verticalement. Il peut être mis en position verticale à l'intérieur d'une enceinte de chauffage (non représentée). Pour assembler l'insert 4 sur la tige 1, on place ensuite un anneau de brasage au niveau de espace annulaire formé par la tige 1 et l'insert 4, et au niveau de la partie évasée 7. Toutefois, cette opération pourra être effectuée avant, dans le cas où la tige comporte une partie de diamètre supérieur au diamètre intérieur de l'anneau de brasage qui empêcherait son placement. On pré positionnera cet anneau sur la tige avant de la placer dans l'insert. Ensuite, on procède au chauffage de l'ensemble se trouvant dans l'enceinte de chauffage jusqu'à ce que le métal de brasure en fusion ait rempli l'espace libre entre la première partie cylindrique 2 de la tige 1 et l'insert 4. Les orifices 6 permettent de vérifier si le métal de brasure s'est bien écoulé dans cet espace annulaire libre. Une fois cette opération terminée, on procède à une étape de tronçonnage et d'usinage de l'ensemble 1 et 4. Le tronçonnage est réalisé sur la première partie 2 de la tige 1. La deuxième partie 3 de la tige n'a qu'une fonction de centrage et n'est pas destinée à former l'aiguille finale, c'est pourquoi elle en est séparée. Il en est de même pour la partie du tube 5 qui est en contact avec la deuxième partie circulaire 3 de la tige 1, et aussi pour la partie qui définit les orifices 6. L'usinage final permet de donner la forme de l'extrémité de l'aiguille, comme représenté à la figure 7 à titre d'illustration. On peut voir sur cette figure que la partie de l'insert 4 ou 4' final n'est pas directement en contact avec la tige 1 car le métal de brasure est disposé entre la tige 1 et l'insert 4 et lie ces deux éléments. Plus précisément, le métal de brasure est disposé entre la deuxième partie 2 de la tige 1 est l'insert 4. Revendications 1) Procédé de fabrication d'une aiguille d'injecteur de type piézo-électrique à clapet oscillant prévue pour se déformer élastiquement sous l'effet d'ondes acoustiques, le procédé comportant une étape d'assemblage d'un premier élément (1) à l'intérieur d'un deuxième élément (4), caractérisé en ce que cette étape d'assemblage est réalisée par brasage. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une étape préliminaire de centrage d'un élément (1 ; 4) par rapport à l'autre, de manière à assurer une coaxialité de l'ensemble formé par les premier (1) et deuxième (4) éléments. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'insertion d'un anneau de brasage au niveau d'un espace libre annulaire formé par le premier (1) et le deuxième élément (4), et une étape de chauffage de l'ensemble (1,4) jusqu'à ce que le métal de brasure en fusion ait rempli l'espace libre annulaire entre le premier (1) et le deuxième élément (4). 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de tronçonnage et d'usinage de l'ensemble (1,4). 5) Agencement pour la fabrication d'une aiguille d'injecteur de type piézo-électrique à clapet oscillant prévue pour se déformer élastiquement sous l'effet d'ondes acoustiques, l'agencement comportant un premier élément (1) et un deuxième élément (4) traversé par un alésage (d5) destiné à être fixé sur le premier élément (1), caractérisé en ce que le premier élément (1) est de forme allongée et comporte deux parties cylindriques (2,3) de diamètres différents, en ce que le diamètre de l'alésage (d5) du deuxième élément (4) est adapté au diamètre (d3) de la deuxième partie (3) du premier élément (1) pour garantir un centrage du 10 11 premier élément (1) dans le deuxième élément (4), en ce que le diamètre (d2) de la première partie (2) est inférieur au diamètre (d5) de l'alésage du deuxième élément (4) pour permettre l'écoulement d'un métal de brasure. 6) Agencement selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ensemble formé par le premier élément (1) et le deuxième élément (4) est positionné verticalement. 7) Agencement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le deuxième élément (4) comporte une partie (7) de forme évasée vers l'extérieur pour recevoir un anneau (Il) de brasure. 8) Agencement selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de positionnement axial (8 ; 8') du premier élément (1) par rapport au deuxième élément (4). 9) Agencement selon la revendication 8, caractérisé en ce que le deuxième élément (4) définit au moins un orifice (6) disposé de manière à ce qu'il soit placé au niveau de l'épaulement (e23) définit par le raccordement entre les deux parties cylindriques (2,3) du premier élément (1). 10)Agencement selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le moyen de positionnement axial est formé par une pièce (8) dite support, une surface (9) de la pièce (8) servant d'appui à une extrémité du deuxième élément (4), et une partie cylindrique (10), de longueur prédéterminée fonction des premier (1) et deuxième (4) éléments et de diamètre (dl 0) égal au diamètre (d3) de la deuxième partie cylindrique (3) du premier élément (1), dépassant de la surface (9) de la pièce (8) et sur laquelle vient en appui le premier élément (1). 1 1)Agencement selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le deuxième élément (4) comporte un fond (8') réalisant le moyen de positionnement axial. 12 12)Aiguille d'injecteur de type piézo-électrique à clapet oscillant prévue pour se déformer élastiquement sous l'effet d'ondes acoustiques, comportant un premier élément (1) et un deuxième élément (4) traversé par un alésage (d5) destiné à être fixé sur le premier élément (1), caractérisé en ce que l'aiguille comporte un métal de brasure disposé entre les premier (1) et deuxième éléments (4).