Brevet FR3002003A1 — publié le 20140815

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de réali- sation d'une soupape à commande électromagnétique, notamment d'une soupape de régulation de pression pour un système d'injection de carburant dans un moteur à combustion interne comportant une broche d'induit logée coulissante axialement dans boîtier de soupape, la surface frontale de la broche ayant une calotte réalisée par matriçage pour guider un élément d'obturation de soupape en forme de bille. L'invention se rapporte également à l'utilisation d'une broche d'induit avec une cavité réalisée avant l'impression d'une calotte dans la surface frontale pour réaliser une soupape à commande électromagnétique, notamment une soupape de régulation de pression d'un système d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne pour réduire la profondeur de la calotte réalisée par matriçage. Etat de la technique La soupape à commande électromagnétique à réaliser, comporte une broche d'induit logée de manière coulissante axialement dans un corps de soupape. La face frontale de la broche d'induit a une calotte réalisée par matriçage pour guider un élément d'obturation de forme sphérique. Habituellement, on matrice la calotte dans le boîtier de soupape. Pour cela, on applique une bille de matriçage dans un siège de soupape d'un corps de soupape et on place la broche d'induit dans un perçage de guidage du boîtier de soupape. Puis, on applique l'un contre l'autre le boîtier de soupape et le corps de soupape pour que le siège de soupape soit aligné coaxialement à l'axe longitudinal de la broche d'induit. Ensuite, on exerce une force de matriçage prédéfinie sur la broche d'induit qui procède par déformation plastique et génère une calotte dans la surface frontale de la broche d'induit. Après impression de la calotte, on extrait la broche d'induit du boîtier de soupape pour enlever la bille d'impression et utiliser une bille de soupape ser- vant d'élément d'obturation. La calotte de la surface frontale de la broche d'induit a pour fonction de guider la bille de soupape en direction du siège de soupape, de forme conique, dans le corps de soupape et de limiter le mouvement radial par rapport à l'axe longitudinal de la broche d'induit. En matriçant la calotte par impression à froid, on augmente la solidité et la dureté de la broche d'induit dans la zone de sa surface frontale ce qui se traduit par une augmentation de la tenue à l'usure. L'inconvénient de la solution connue est que le jeu néces- saire fonctionnellement entre le perçage de guidage et la broche d'induit qui est de l'ordre de 19-37 gm, génère des déformations élastiques et/ou plastiques gênantes de la broche d'induit. Ces déformations peuvent entraîner des dispersions importantes dans la profondeur d'impression de la calotte. De plus, des défauts de coaxialité entre la calotte de la broche d'induit et le siège dans le corps de soupape, risquent de ne plus assurer de contact optimum entre la bille et le siège de soupape de forme conique. De plus, on peut rencontrer des déformations plastiques au niveau du siège de soupape qui ont pour conséquence une détérioration de la fonction d'étanchéité assurée par la bille de soupape et par suite des difficultés au niveau de la régulation de la pression. But de l'invention La présente invention a ainsi pour but de développer un procédé de réalisation d'une soupape à commande électromagnétique permettant une précision de fabrication plus élevée au matriçage d'une calotte au niveau de la surface frontale de la broche d'induit. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'avant de matricer on réalise une cavité dans la surface frontale de la broche d'induit qui réduit la pro- fondeur de la calotte à réaliser par matriçage. Le procédé de réalisation d'une soupape à commande électromagnétique selon l'invention avec une broche d'induit logée de manière coulissante axialement dans un corps de soupape et dont la surface frontale est munie d'une calotte réalisée par matriçage pour guider un élément d'obturation de soupape de forme conique, se carac- térise selon l'invention en ce qu'avant le matriçage, on réalise une cavité dans la surface frontale de la broche d'induit qui a une profondeur -Li qui sera réduite par le matriçage réalisant la calotte. La profondeur totale de la cavité ainsi réalisée et ayant au moins en partie une forme de calotte dans la surface frontale de la broche d'induit, se compose ainsi de la profondeur de la cavité et de la profondeur de la calotte réalisée par matriçage. En diminuant la profondeur -Li de la calotte réalisée par matriçage, on diminue en outre la force nécessaire au matriçage pour imprimer la calotte par déformation plastique de la broche d'induit au niveau de la cavité. On réduit ainsi le risque d'une déformation de la broche d'induit suivant son axe longitudinal et/ou le corps de soupape au niveau du siège de soupape, et on remédie aux défauts de coaxialité à l'impression de la calotte, ce qui augmente la précision de fabrication de la calotte. Pour réaliser une calotte d'une profondeur supérieure à 185 gm, on utilise habituellement une force d'impression de 2200 N. Le procédé selon l'invention permet de réduire cette force d'impression pour passer à un niveau d'environ 1000 N à 1350 N ce qui correspond à une réduction de 40 `)/0 à 50 `)/0. On peut certes avoir plus de déforma- tions dans la broche d'induit et/ou dans le corps de soupape résultant de l'impression de la calotte mais elles sont diminuées d'une façon significative. Les défauts de coaxialité ont une excentricité inférieure à 30 gm ce qui permet leur utilisation. Pendant le fonctionnement de la soupape, et de cette manière, à la fermeture, le frottement entre l'élé- ment d'obturation de forme sphérique et le siège de soupape de forme conique, diminue ainsi l'usure. Une soupape réalisée par le procédé selon l'invention a, de plus, une fiabilité très grande. De façon préférentielle, on réalise dans la surface frontale de la broche d'induit, une cavité d'une profondeur t2 -Li et de manière avantageuse, la profondeur t2 est comprise entre 30 `)/0 et 50 `)/0 de la profondeur totale de la cavité réalisée dans la surface frontale de la broche d'induit pour guider l'élément d'obturation en forme de sphère. La profondeur -Li de la calotte est ainsi de préférence comprise entre 70 %-50 `)/0 de la profondeur totale de la cavité ce qui réduit la force d'impression de 40 %-60 `)/0. Selon un autre développement préférentiel, au moins une cavité partiellement de forme cylindrique, tronconique et/ou sphérique est réalisée dans la surface frontale de l'induit. La réalisation se fait de préférence concentriquement au diamètre de la surface de broche de sorte qu'une cavité de forme au moins cylindrique, tronconique et/ou sphérique, donne une surface annulaire sur toute la périphérie et qui garde la même largeur. La surface frontale annulaire résiduelle augmente la solidité de la broche d'induit dans la région de la calotte, ce qui augmente la robustesse. Le rayon de la cavité dans la zone de la surface frontale de la broche d'induit est de préférence supérieur au rayon de la calotte, ce qui garantit que la calotte se loge dans la cavité évitant, dans une très large mesure, les défauts de coaxialité. Suivant une autre caractéristique, la cavité est réalisée par un travail au tour et/ou par meulage. L'opération de travail au tour et/ou par meulage diminue l'apparition des contraintes internes par comparaison au matriçage dans la broche d'induit, ce qui réduit d'autant le risque de déformation. De façon préférentielle, selon le procédé de l'invention, après avoir réalisé une cavité, on place un organe de matriçage de forme au moins partiellement sphérique dans la cavité et on réalise la calotte par matriçage. Le matriçage consiste à appliquer sur la broche d'induit, une force d'impression F d'amplitude définie, coaxialement à la broche longitudinale A de la tige d'induit en direction de l'organe d'obturation définissant une force de matriçage F, si bien que la surface frontale de la broche d'induit sera déformée plastiquement selon la géométrie d'au moins un organe d'impression de forme au moins partiellement sphérique. L'opération de matriçage proprement dite se déroule ainsi dans une très large mesure comme dans les procédés décrits ci-dessus, de sorte que l'on peut utiliser les outils connus. Selon un développement de l'invention, l'élément d'obturation de forme sphérique est utilisé comme organe d'impression. On supprime ainsi les étapes opératoires supplémentaires qui sont le montage et le remontage de la soupape pour extraire de l'organe d'impres- sion et pour mettre en place l'élément de fermeture de soupape. Cela permet de réduire les moyens de fabrication à mettre en oeuvre et d'avoir une fabrication plus économique de la soupape. En même temps, le procédé selon l'invention qui garantit une réduction significative de la force d'impression nécessaire à imprimer la calotte, garantit que toute éventuelle déformation du corps de soupape dans la région du siège de soupape, reste dans une plage acceptable. Enfin, l'utilisation de la broche d'induit ayant une cavité réalisée dans sa surface frontale avant de matricer une calotte pour ob- tenir une soupape à commande électromagnétique, notamment une soupape de régulation de pression destinée à un système d'injection de carburant équipant un moteur à combustion interne, prévoit, pour réduire la profondeur -Li, une calotte réalisée par impression. Cela permet avantageusement de réduire la force d'impression nécessaire pour im- primer la calotte. La profondeur t2 de la cavité est de préférence infé- rieure ou égale à la profondeur -Li de la calotte qui reste à être imprimée et/ou qui a une forme au moins partiellement cylindrique, tronconique ou sphérique. La cavité est en outre de préférence concentrique au diamètre de la surface frontale extérieure de la broche d'induit de sorte que la surface frontale est annulaire et possède une largeur constante sur la périphérie. L'opération de pressage suivante pour introduire la calotte, peut se faire en appliquant une force de matriçage significativement réduite, ce qui permet de contrer les déformations élastiques et/ou plastiques de la broche d'induit et/ou du corps de soupape, lors de l'impression de la calotte ce qui limite ainsi les erreurs de coaxialité à un niveau acceptable. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation selon l'invention représen- té dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé avant l'impression d'une calotte, - la figure 2 est un détail à échelle agrandie après l'impression de la calotte, - les figures 3a-3c représentent chacune une coupe longitudinale d'une broche d'induit avant l'impression de la calotte, - les figures 4a-4c montrent chacune une coupe longitudinale d'une broche d'induit après l'impression de la calotte.35 Description de modes de réalisation préférentiels de l'invention Le dispositif représenté à la figure 1 pour réaliser une soupape, de préférence une soupape de régulation, se compose d'un corps de soupape 1 muni d'un perçage de guidage 10 recevant de façon coulissante axialement la partie d'induit 2. Partant du bas, un corps de soupape 8 rejoint le boîtier de soupape 1 avec un siège de soupape 9 de forme tronconique, réalisé ici et recevant un corps de soupape de forme tronconique 15. L'élément d'obturation de soupape 5, de forme accentuée sert d'organe de matriçage 7 pour une phase de matriçage à effec- tuer servant à introduire une calotte 4 dans la région de la surface frontale 3 de la broche d'induit 2. Pour imprimer, on sollicite la broche d'induit 2 avec une force d'impression F agissant dans la direction axiale du siège de soupape 9 pour que l'élément d'obturation de soupape 5 de forme sphérique, produire une déformation plastique de la broche d'induit 2 dans la zone de la surface frontale 3 réalisant ainsi la calotte 4. Pour éviter des défauts de coaxialité, le siège de soupape 9 et l'organe d'obturation 5 de forme annulaire, tronconique, sont tout d'abord alignés coaxialement sur l'axe longitudinal A de la broche d'induit 2. On utilise une broche d'induit 2 dont la surface frontale 3 est déjà munie d'une cavité 6, de sorte que l'on peut réduire la profondeur de la calotte 4 et ainsi la force d'impression appliquée F. Présentement, la cavité 6 a une forme sphérique de sorte que la surface frontale 3 a une cavité en forme de calotte sphérique (figure 3c). Le rayon de la cavité en forme de calotte sphérique est supérieur au rayon de l'élément d'obturation 5 sphérique (voir figure 2). Les figures 3a-b montrent des variantes de réalisation d'une broche d'induit 2 dont la surface frontale 3 est munie d'une cavité 6. A la figure 3a, la broche d'induit 2 a une cavité 6 de forme cylindrique et à la figure 3b, une cavité 6 en forme de tronc de cône. On peut également envisager des formes intermédiaires. Par exemple, la cavité 6 peut avoir un segment cylindrique et un segment sphérique. La cavité 6 est coaxiale à l'axe longitudinal A de la broche d'induit 2, ce qui correspond à la réalisation d'une surface frontale 3 de forme annulaire ayant la même largeur sur toute la périphérie. La surface frontale 3, annu- laire, augmente la rigidité de forme de la broche d'induit 2 au niveau de la cavité 6. Cela est vrai notamment si la largeur, c'est-à-dire l'extension radiale de la surface frontale de forme annulaire 3, est supérieure à la profondeur t2 de la cavité 6. Alors que les figures 3a-c montrent la broche d'induit 2 avant le matriçage, les figures 4a-c montrent des broches d'induit 2 avec des calottes 4 réalisées par matriçage. Au moment du matriçage, l'élément d'obturation de soupape 5, de forme sphérique, qui sert d'organe de matriçage 7 est dans la zone de la cavité 6 de la broche d'induit 2 de sorte que celle-ci se déforme classiquement. On réalise une calotte 4 ayant une géométrie correspondant à celle de l'élément d'obturation de soupape 5. Grâce à la cavité 6 de profondeur t2, on peut diminuer la cavité ti de la calotte 4. En diminuant la profondeur de la calotte 4, on réduit en outre la force de matriçage F, nécessaire. Il en résulte que les déformations élastique et/ou plastique de la broche d'induit 2 et du corps de soupape 8, sont minimisées dans la région du siège de sou- pape 9 au moment du matriçage. En outre, on réduit au minimum les défauts de coaxialité entre la calotte 4 de la broche d'induit 2 et le siège de soupape 9 dans le corps de soupape 8.20 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 boîtier de soupape 2 broche d'induit 3 surface frontale 4 calotte 5 élément d'obturation 6 cavité 7 organe de matriçage 8 corps de soupape 9 siège de soupape 10 perçage de guidage F force de matriçage A axe longitudinal15 REVENDICATIONS1°) Procédé de réalisation d'une soupape à commande électromagnétique, notamment d'une soupape de régulation de pression pour un système d'injection de carburant dans un moteur à combustion interne comportant une broche d'induit (2) logée coulissante axialement dans boîtier de soupape (1), la surface frontale (3) de la broche ayant une calotte (4) réalisée par matriçage pour guider un élément d'obturation de soupape (5) en forme de bille, procédé caractérisé en ce qu' avant de matricer, on réalise une cavité (6) dans la surface frontale (3) de la broche d'induit (2) qui réduit la profondeur (-Li) de la calotte (4) à réaliser par matriçage. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on réalise une cavité (6) d'une profondeur (t2) (ti) dans la surface frontale (3) de la broche d'induit (2). 3°) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu' on réalise une cavité (6) au moins partiellement de forme cylindrique, de forme tronconique et/ou de forme sphérique dans la surface frontale (3) de la broche d'induit (2), la cavité (6) étant de préférence concentrique au diamètre de la surface frontale (3) de la broche d'induit (2). 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la zone de la surface frontale (3) de la broche d'induit (2), la cavité (6) a un rayon supérieur au rayon de la calotte (4). 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité (6) est réalisée par un travail au tour et/ou par meulage.356°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' après réalisation de la cavité (6), on place un organe de matriçage (7) de forme au moins partiellement sphérique dans la cavité (6) et on réalise la calotte (4) par matriçage, et sur la broche d'induit (2) on applique une force de matriçage (F) coaxialement à Faxe longitudinal (A) de la broche d'induit, agissant dans la direction de l'organe de matriçage (7), de façon à déformer plastiquement la broche d'induit (2) dans la région de la cavité (6) selon la géométrie de l'organe de matriçage (7) et au moins partiellement une forme sphérique. 7°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on utilise comme organe de matriçage (7), l'organe sphérique d'obtura- tion de soupape (5). 8°) Application d'une broche d'induit (2) avec une cavité (6) réalisée avant l'impression d'une calotte (4) dans la surface frontale (6) pour réaliser une soupape à commande électromagnétique, notamment une soupape de régulation de pression d'un système d'injection de carbu- rant d'un moteur à combustion interne pour réduire la profondeur (t1) de la calotte (4) à réaliser par matriçage.25