Brevet FR2908837A1 — publié le 20080523

La présente invention est relative à une rampe d'injection à haute pression pour moteur à combustion interne équipé de système dit de rail commun. Les moteurs à combustion interne, du type diesel ou du type à essence peuvent comporter des moyens d'injection de carburant à haute pression constitués notamment d'une rampe haute pression qui sert de distributeur sur lequel viennent se raccorder des tuyaux de liaison avec les moyens d'injection avec chacun des cylindres du moteur. Ces rampes d'injection doivent résister à des pressions très élevées puisque pour les moteurs diesel, cette pression est comprise entre 1 800 bars et 2 500 bars, et pour les moteurs à essence à injection haute pression, la pression est de l'ordre de 300 bars. Ces rampes d'injection à haute pression doivent d'une part assurer une accumulation du carburant sous haute pression, d'autre part établir une liaison étanche avec les faisceaux d'injection et d'arrivée du carburant et d'autre part pouvoir recevoir des capteurs de pression de température, ainsi qu'une électrovanne de régulation. Les rampes d'injection à haute pression pour moteur diesel sont généralement monoblocs et réalisées par usinage d'une ébauche matricée ou forgée. Cette technique présente l'inconvénient de nécessiter d'importants investissements en outillage et d'imposer des contraintes géométriques contraignantes. Afin de faciliter la fabrication de ces rampes d'injection à haute pression, il a été proposé de réaliser des rampes d'injection à haute pression fabriquées à partir d'un tube étiré sur lequel des piquages sont soudés. Dans ce type de fabrication, les piquages sont rapportés sur la paroi extérieure du tube étiré et sont soudés par résistance électrique ou par friction voir laser. L'étanchéité entre la rampe d'injection et les tuyaux de liaison avec les dispositifs d'injection dans les cylindres est réalisée par un siège usiné directement sur la paroi du tube constituant la rampe d'injection, le piquage étant utilisé uniquement pour visser un écrou qui sert à appliquer une tête du 2908837 2 tuyau de liaison contre le siège de façon à assurer l'étanchéité. Cette technique présente cependant l'inconvénient d'être difficile à mettre en oeuvre. En effet, pour assurer une bonne étanchéité, il est nécessaire de pouvoir positionner avec précision d'une part le filetage prévu sur les 5 piquages, et d'autre part les sièges en général coniques qui sont prévus sur la paroi du tube qui constitue la rampe d'injection à haute pression. Ce positionnement précis du filetage par rapport au siège est souvent difficile à réaliser. En outre, cette solution nécessite que les tuyaux de liaison ou 10 faisceau d'injection soient munis d'un écrou de serrage et d'une entretoise spécifique permettant d'atteindre la position relativement reculée à l'intérieur du piquage à la surface d'étanchéité. De plus, lorsqu'on souhaite réaliser un resserrement dans le conduit intérieur du passage, cela oblige, soit à ajouter un insert entre le corps de 15 rampe et le tuyau de liaison, soit à réaliser des usinages de précision délicats sur le corps de rampe pour réaliser les resserrements de diamètre, par exemple par électroérosion.) Le but de la présente invention est de proposer un mode de réalisation d'une rampe à injection à haute pression qui comporte des 20 piquages faciles à réaliser et sur lesquels il est possible de brancher aisément des tuyaux de liaison ou faisceaux d'injection, ou encore d'autres équipements tels que des moyens de mesure de pression ou de température. A cet effet, l'invention a pour objet une rampe d'injection à haute 25 pression pour moteur à combustion interne ayant un systèrne dit de rail commun, comprenant un corps tubulaire sur lequel est rapporté au moins un moyen de raccordement étanche et de façon détachable d'un dispositif tel qu'un tuyau d'injection, un capteur ou une vanne commandée. Le moyen de raccordement est une douille fixée par une de ses extrémités sur le corps 30 tubulaire par une soudure étanche, la douille étant conformée à l'opposée de la liaison avec le corps tubulaire de façon à permettre de réaliser la liaison 2908837 3 étanche d'un dispositif, cette liaison étant détachable, c'est-à-dire qu'il est possible de la défaire. De préférence, la douille coopère avec le corps tubulaire par un épaulement complémentaire d'un alésage conique prévu sur le corps 5 tubulaire, et la soudure s'étend sur l'interface conique de la douille et du corps tubulaire. De préférence, l'épaulement conique de la douille est prolongé par un embout cylindrique qui est reçu dans un alésage cylindrique du corps 10 tubulaire. Dans le but de positionner les pièces avant soudage par un emmanchement serré L'embout cylindrique de la douille et l'alésage cylindrique du corps tubulaire peuvent être filetés, et l'embout cylindrique de la douille est vissé dans l'alésage cylindrique du corps tubulaire. 15 De préférence, le soudage de l'épaulement conique de la douille sur l'alésage conique du corps tubulaire est réalisé par laser. Pour limiter les modifications des caractéristique de la matière, dues à l'élévation de température lors du soudage, à des zones très petites, par exemple,de l'ordre de 2mm de large sur une profondeur de 4mm le long du cone. Ces 20 dimensions sont très variables d'une application à l'autre. En général, le moyen de raccordement étanche s'étend radialement par rapport au corps tubulaire de façon à permettre un raccordement perpendiculairement à l'axe longitudinal du corps tubulaire. Dans un mode de réalisation préféré, la douille comporte un canal 25 axial dont l'extrémité opposée au corps tubulaire est un siège en forme de cône évasé vers l'extérieur, et la douille comporte au moins une paroi cylindrique extérieure filetée s'étendant hors du corps tubulaire et pouvant recevoir un écrou de serrage d'un embout d'un dispositif à raccorder, contre le siège. 2908837 4 La douille peut être destinée à recevoir un tuyau de raccordement avec un moyen d'injection, et le canal axial de la douille comporte un resserrement. Dans un autre mode de réalisation, la douille comporte un canal axial 5 de petit diamètre s'étendant en direction de l'intérieur du corps tubulaire, et se prolongeant à l'opposé par un alésage taraudé de plus grand diamètre, le canal de petit diamètre et l'alésage de plus grand diamètre étant reliés par un épaulement qui constitue un siège pour l'appui d'un embout d'un dispositif à brancher sur la rampe. 10 De préférence, le corps tubulaire est constitué d'un tube étiré usiné. Le corps tubulaire comporte un canal axial débouchant aux deux extrémités du corps tubulaire, et une extrémité du canal axial peut être fermée par un bouchon rapporté, soudé par laser. L'invention va maintenant être décrite de façon plus précise mais non 15 limitative, en regard des figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une vue en coupe d'une rampe d'injection à haute pression pour moteur à combustion interne ; - la figure 2 est une vue en coupe agrandie d'un piquage rapporté sur la rampe d'injection à haute pression. 20 La rampe d'injection à haute pression pour moteur à combustion interne, repéré généralement par 1 à la figure 1, comprend un corps tubulaire 2 constitué d'un tube étiré comportant un canal central 3 dont une des extrémités 4 comporte un alésage de plus grand diamètre 5 destiné au branchement d'un régulateur ou d'un capteur de pression. Cet alésage peut 25 être fileté. L'autre extrémité 6 du canal intérieur 3 est fermée par un bouchon 7 soudé par laser à sa périphérie dans la zone de contact 8 avec l'extrémité du tube 2. Dans une variante, les deux extrémités du canal intérieur sont fermées par des bouchons soudés par exemple par laser. Des pattes de fixation 9 sont soudées sur le tube de façon à pouvoir monter la rampe 30 d'injection sur un moteur. 2908837 5 Le long de sa paroi extérieure, la rampe d'injection comporte une pluralité de piquages 10 et 11 qui constituent des moyens de raccordement étanches et de façon détachables de dispositifs tels que un tuyau d'injection appartenant à un faisceau d'injection, ou un capteur ou une vanne 5 commandée. Par raccordement étanche et de façon détachable, on entend que ces dispositifs peuvent être disposés sur ces piquages puis mis en position et serrés de façon telle que la liaison soit étanche mais que le système puisse être desserré de façon à pouvoir détacher et séparer le tuyau capteur ou la vanne commandée du piquage. 10 Chacun de ces piquages comporte un canal interne 12 ou 13 assurant la communication avec le canal interne longitudinal 3 du tube 2 qui constitue le corps tubulaire de la rampe d'injection. Cette liaison se fait par l'intermédiaire de trous radiaux 14 prévus au droit de chacun des piquages. Comme cela est représenté de façon plus visible à la figure 2, le 15 piquage 10 est constitué par une douille 15 comportant à sa partie supérieure un corps cylindrique 16 muni d'un filetage, destiné à s'étendre radialement à l'extérieur du corps tubulaire 2 de la rampe d'injection. A l'extrémité 17 qui est en regard du canal interne 3 du corps tubulaire 2, la douille comporte un embout de plus petit diamètre 18 relié au corps 20 cylindrique extérieur 16 par l'intermédiaire d'un épaulement conique 19. La partie inférieure de la douille 15 est introduite dans un usinage de forme correspondante prévue dans le corps tubulaire de la rampe d'injection. Cet usinage comporte vers l'extérieur un lamage 20 destiné à former une surface plane sur la paroi latérale du corps tubulaire, suivi d'un alésage conique 21 25 dans lequel est reçu l'épaulement conique de la douille 15, l'alésage conique 21 étant poursuivi par un alésage cylindrique 22 de petit diamètre destiné à recevoir l'embout cylindrique 18 de la douille 15. Sur le mode de réalisation qui est représenté, l'alésage cylindrique de petit diamètre 22 et l'embout 18 sont lisses. Un emmanchement serré permet de maintenir les pièces avant et 30 pendant le soudage. Mais, l'alésage de plus petit diamètre 22 peut être taraudé et l'embout cylindrique de petit diamètre 18 peut être fileté, la douille 2908837 6 15 étant alors vissée dans le corps tubulaire. La douille 15 est fixée sur le corps tubulaire 2 de façon étanche par l'intermédiaire d'une soudure laser 23 s'étendant sur toute la périphérie de l'épaulement conique 19. Cette soudure laser qui peut avoir une profondeur de l'ordre de quelques rnillimètres est 5 réalisée de façon telle qu'elle assure une liaison complète de la surface conique de l'alésage conique 21 et de l'épaulement conique 19. Le lamage 20 a l'avantage de permettre de faire un soudage laser plus facilement puisque le faisceau laser se déplace sur une surface plane. Dans le mode de réalisation qui est représenté sur la figure 2, le 10 piquage 10 comporte un canal axial 12 dont l'extrémité orientée vers l'extérieur de la rampe d'injection comporte un élément conique évasé 24 destiné à assurer un siège pour recevoir un embout d'un tuyau de jonction avec un moyen d'injection. C'est par le contact sur ce siège 24, contact réalisé avec une pression suffisante, que l'étanchéité de la liaison entre le 15 piquage 10 et le tuyau de liaison est assurée. Sur ce mode de réalisation, on peut constater que la particularité du piquage de la rampe d'injection provient notamment du fait que le piquage est relié de façon étanche avec le corps tubulaire de la rampe d'injection et que l'étanchéité de la liaison avec un tube de jonction entre la rampe 20 d'injection et un moyen d'injection est effectuée sur l'extrémité du piquage. De ce fait, le tuyau de jonction qui doit être branché sur le piquage n'a pas besoin d'avoir de moyens d'entretoise particuliers pour pouvoir être monté et être appuyé contre le siège 24 par l'intermédiaire d'un écrou connu en lui-même qui vient se visser sur les filetages prévus sur la partie externe 25 cylindrique 16 de la douille 15. Dans une variante de réalisation, le canal intérieur 12 de la douille 15 peut comporter un rétrécissement non représenté mais que l'homme du métier connaît, et qui est destiné à supprimer des instabilités dans l'alimentation en carburant à haute pression. 2908837 7 Ces restrictions qui permettent d'amortir les ondes de pression et peuvent être réalisées en usinant directement la douille, sans avoir à recourir à l'électroérosion ou à l'ajout d'un insert. Dans un deuxième mode de réalisation qui correspond au piquage 5 repéré 11 à la figure 1, la jonction du piquage avec le corps tubulaire 2 est réalisée de la même façon que dans le cas précédent. En revanche, le piquage qui est destiné à recevoir un moyen de mesure tel que une jauge de pression ou de température, est adapté pour cet usage. Ce piquage est constitué par une douille 35 dont le corps externe 36, 10 qui s'étend à l'extérieur radialement du corps tubulaire de la rampe d'injection, est lisse. En revanche, le canal interne 13 de la douille se prolonge en direction de l'extérieur de la rampe d'injection par un alésage de plus grand diamètre 37 qui est taraudé et qui se raccorde avec le canal interne 13 par l'intermédiaire d'un épaulement 38 qui peut servir de siège 15 pour recevoir un moyen d'étanchéité du dispositif qui sera vissé dans l'alésage taraudé 37. La rampe d'injection à haute pression qui vient d'être décrite peut être réalisée à partir d'un tube étiré en acier mais peut également être réalisée à partir d'un tube d'une autre nature pour autant simplement qu'on puisse 20 l'usiner et souder par laser des douilles destinées à constituer des piquages radios. Elle peut également être réalisée à partir d'une barre pleine forée. REVENDICATIONS 1. Rampe d'injection à haute pression pour moteur à combustion interne ayant un système dit de rail commun, comprenant un corps tubulaire (2) sur lequel est rapporté au moins un moyen (10, 11) de raccordement étanche et de façon détachable d'un dispositif tel qu'un tuyau d'injection, un capteur ou une vanne commandée, caractérisée en ce que le moyen de raccordement est une douille (15, 35) fixée par une de ses extrémités sur le corps tubulaire par une soudure étanche (23), la douille étant conformée à l'opposée de la liaison avec le corps tubulaire de façon à permettre une liaison étanche détachable d'un dispositif. 2. Rampe d'injection à haute pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que la douille (15) coopère avec le corps tubulaire (2) par un épaulement (19) complémentaire d'un alésage conique (21) prévu sur le corps tubulaire, et en ce que la soudure (23) s'étend sur l'interface conique de la douille et du corps tubulaire. 3. Rampe d'injection selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'épaulement conique (19) de la douille (15) est prolongé par un embout cylindrique (18) qui est reçu dans un alésage cylindrique (22) du corps tubulaire. 4. Rampe d'injection selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'embout cylindrique de la douille et l'alésage cylindrique du corps tubulaire sont filetés, et en ce que l'embout cylindrique de la douille est vissé dans l'alésage cylindrique du corps tubulaire. 5. Rampe d'injection selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le soudage (23) de l'épaulement conique (19) de la douille sur l'alésage conique du corps tubulaire est réalisé par laser. 2908837 9 6. Rampe d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le moyen de raccordement étanche (15, 35) s'étend radialement par rapport au corps tubulaire de façon à permettre un 5 raccordement perpendiculairement à l'axe longitudinal du corps tubulaire (2). 7. Rampe d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la douille (15) comporte un canal axial (12) dont l'extrémité opposée au corps tubulaire est un siège (24) en forme de cône 10 évasé vers l'extérieur, et en ce que la douille (15) comporte au moins une paroi cylindrique extérieure filetée (16) s'étendant hors du corps tubulaire et pouvant recevoir un écrou de serrage d'un embout d'un dispositif à raccorder contre le siège. 15 8. Rampe d'injection selon la revendication 7, caractérisée en ce que la douille (15) est destinée à recevoir un tuyau de raccordement avec un moyen d'injection, et en ce que le canal axial de la douille comporte un resserrement. 20 9. Rampe d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la douille (35) comporte un canal axial de petit diamètre (13) s'étendant en direction de l'intérieur du corps tubulaire, et se prolongeant à l'opposé par un alésage taraudé (37) de plus grand diamètre, le canal de petit diamètre et l'alésage de plus grand diamètre étant reliés par 25 un épaulement (38) qui constitue un siège pour l'appui d'un embout d'un dispositif à brancher sur la rampe. 10. Rampe d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce quel le corps tubulaire (2) est constitué d'un tube étiré 30 usiné ou d'une barre forée. 2908837 10 11. Rampe d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le corps tubulaire (2) comporte un canal axial (3) débouchant aux deux extrémités du corps tubulaire, et en ce qu'au moins une extrémité (ou les deux) du canal axial (3) est fermée par un bouchon (7) 5 soudé par laser.