Brevet FR3021094A1 — publié le 20151120

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une bougie de pré- chauffage à cartouche indifféremment en céramique ou à tube métallique comprenant un corps métallique tubulaire muni d'un filetage pour se visser dans la culasse du moteur et portant l'élément chauffant dans la cartouche, le corps étant traversé par une électrode centrale reliée à une borne de l'élément chauffant dont l'autre borne est reliée au corps faisant la liaison à la masse, le corps portant à son autre extrémité un connecteur primaire recevant le connecteur du constructeur. Ce con- necteur primaire installé sur l'électrode est relié à celle-ci en étant isolé du corps par une bague d'isolation électrique. L'invention se rapporte également à un procédé de fabrication d'une telle bougie de préchauffage. Etat de la technique Selon l'état de la technique, on connaît différentes bou- gies de préchauffage. L'une de ces bougies 200 est représentée en coupe des figures 1B, 2B, 3B pour la partie arrière, celle servant à la fixation du corps 210 de la bougie dans la chambre du moteur par le filetage 212 et la partie qui en dépasse pour recevoir le connecteur primaire 240 qui recevra le connecteur du constructeur. Ce connecteur primaire 240 est en général propre au constructeur alors que les autres parties de la bougie de préchauffage 200 sont les mêmes, quel que soit le constructeur automobile qui installe la bougie de préchauffage 200. La bougie de préchauffage 200 se compose à l'avant, non représenté, d'un corps muni d'une extrémité avant chauffante, par exemple en céramique, contenant un filament électrique chauffant dont une connexion est reliée au corps tubulaire 210, conducteur, lui-même relié à la masse par son vissage (filetage 212) dans le moteur et dont l'autre connexion est reliée à une électrode centrale 220 traversant l'alésage 211 du corps tubulaire 210 tout en étant isolée de celui-ci, pour être reliée par son autre extrémité au connecteur primaire 240 recevant lui-même le connecteur du constructeur pour alimenter ainsi l'élément chauffant. L'extrémité arrière de l'électrode centrale 220 est munie d'une partie moletée 221 et se loge dans le perçage borgne 241 du connecteur primaire 240 pour y être fixée par le sertissage 250. Selon la figure 2B, l'extrémité arrière 213 qui forme extérieurement une prise d'outil pour le vissage de la bougie, comporte au débouché de l'alésage 211, un cône d'appui 214 et un lamage 215 pour recevoir un joint d'étanchéité 230 et une rondelle d'isolation 235 enga- gés tous deux sur l'électrode centrale 220 et la séparant ainsi du con- tact avec le corps 210 lorsque ces joints 230, 235 sont comprimés à la fois l'un contre l'autre et contre le cône d'appui 214 et le lamage 215. Lorsque le connecteur primaire 240 engagé sur l'extrémité de l'électrode centrale 220 est pressé en direction de la partie arrière 213 du corps 210 il est serti 250 (figure 1B) contre le moletage 221. Les très importantes variations de température que subit la bougie de préchauffage 200 entraînent des variations de longueur importantes des composants tels que l'électrode centrale 220 et le corps tubulaire 210. Ces variations de longueur de l'électrode centrale 220 sont beaucoup plus importantes que celles du corps tubulaire 210. La rondelle d'isolation 235 ne reste plus en contact avec le lamage 215 du corps tubulaire 210 et l'étanchéité entre l'intérieur de l'alésage 211 et l'environnement extérieur risque d'être rompue. Pour éviter cet inconvénient de défaut d'étanchéité, le joint 230 qui est un joint souple, torique est interposé entre le corps tubulaire 210 et la rondelle d'isolation 235. Le joint d'étanchéité 230 est surdimensionné au repos et il est mis en compression permanente par la rondelle d'isolation 235 et le connecteur 240. Pour maintenir cette compression permanente du joint 230, le connecteur 240 est maintenu en position sur l'électrode centrale 220 par son sertissage 250 sur le moletage 221. Or, lors des variations de l'ensemble constitué par l'électrode centrale 220, la rondelle d'isolation 235 et le connecteur 240, l'étanchéité étant assurée par l'élasticité. Cette étanchéité se fait sur les trois zones de contact du joint avec le cône d'appui 214, l'électrode centrale 220 et la surface avant de la ron- delle d'isolation 235. Pour cela, au moment de l'assemblage du joint to- rique 230 sur l'électrode centrale 220, le joint subit une extension de son diamètre lors de son passage sur le moletage 221 de l'électrode centrale 220. Le diamètre extérieur du moletage 221 est en effet supérieur au diamètre de la partie lisse de l'électrode centrale 220. Ce passage est rendu possible grâce à l'élasticité du joint torique 230. Ensuite mis en compression par la poussée exercée par l'extrémité avec la collerette d'appui 242 du connecteur 240 sur la rondelle d'isolation 235 qui s'appuie sur le joint d'étanchéité 230. Cette compression des composants est assurée de manière permanente grâce au sertissage 250 du connecteur 240 sur le moletage 221 de l'électrode centrale 220. Or, ces différents composants et ce mode d'assemblage représentent un coût important de la fabrication de la bougie de préchauffage tant à cause du nombre de composants que de l'opération d'assemblage. But de l'invention La présente invention a pour but de simplifier la fabrica- tion de la bougie de préchauffage et d'améliorer sa fiabilité et son efficacité en réduisant le nombre de composants. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention a pour objet une bougie de préchauffage du type défini ci-dessus caractérisée en ce que l'extrémité arrière du corps se termine par une surface d'appui dans laquelle débouche l'alésage, l'électrode centrale comporte un moletage dont le diamètre extérieur est inférieur au diamètre de la partie lisse de l'électrode centrale, le joint est formé d'un manchon comportant une collerette, le manchon a une épaisseur supérieure à la dimension de l'intervalle entre la surface lisse de l'électrode centrale et l'alésage, ce manchon étant inséré de force dans l'intervalle et la collerette venant s'appuyer contre la face d'appui de la partie arrière et la collerette d'appui du connecteur, et le diamètre intérieur du manchon est supé- rieur au diamètre extérieur du moletage. La bougie de préchauffage selon l'invention réalise l'étanchéité de la cavité grâce au joint dont le manchon qui réalise l'étanchéité malgré les mouvements relatifs entre le corps de la bougie et l'électrode centrale sous l'effet des variations de température. La réa- lisation de la bougie est simple puisqu'on met en place un seul joint. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la surface d'appui de l'extrémité arrière du corps comporte un lamage recevant la collerette du joint. Dans le cas général, la collerette du joint peut s'appuyer directement contre la surface d'appui de la partie arrière mais de manière préférentielle, cette surface d'appui comporte un lamage pour qu'une partie de la collerette soit bloquée dans le lamage en laissant dépasser une partie de l'épaisseur de la collerette pour permettre l'appui de la collerette du connecteur qui assure le serrage du montage. Suivant une autre caractéristique, le joint est en polyamide, notamment en copolymère PA6/6 de caprolactame PA6. Ce joint a l'avantage de bien résister aux variations de température et aux agents agressifs auxquels il peut être exposé pendant le fonctionnement du moteur. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'une bougie de préchauffage selon l'invention re- présenté dans les dessins annexés et d'une bougie de préchauffage connue présentée de façon analogue à titre de comparaison : - la figure lA est une vue en coupe axiale de l'extrémité arrière d'une bougie de préchauffage selon l'invention après sertissage. - la figure 2A est une vue en coupe axiale analogue à celle de la figure lA mais avec le connecteur et le joint démontés, - la figure 3A montre une vue en coupe axiale montrant l'assemblage de l'extrémité arrière de la bougie avant le sertissage, - les figures 1B, 2B, 3B sont des vues en coupe de l'extrémité arrière d'une bougie de préchauffage connue, présentée dans les mêmes conditions que la bougie de préchauffage de l'invention et mettant en évidence les différences entre les deux bougies. Description d'un mode de réalisation de l'invention Par convention, les dessins ne montrent que l'extrémité arrière de la bougie de préchauffage selon l'invention (et celle aussi de la bougie de préchauffage connue) c'est-à-dire la partie de l'électrode mu- nie du connecteur primaire, l'extrémité avant, avec de la cartouche en céramique, chauffante n'étant pas représentée. Selon la figure 1A, la bougie de préchauffage 1 de l'invention se compose d'un corps tubulaire 10 dont l'extrémité avant non représentée est munie d'une cartouche chauffante en céramique ou à tube métallique logeant un filament résistant, chauffant. Ce filament est relié par une extrémité au corps tubulaire 10 formant conducteur pour la liaison avec la masse du circuit électrique du véhicule et son autre extrémité est reliée à une électrode centrale 20 traversant l'alésage 11 du corps tubulaire 10 pour recevoir à son extrémité arrière, un connecteur primaire 40 avec interposition d'un joint 30 assurant à la fois l'étanchéité et l'isolation électrique entre l'électrode centrale 20 assemblée au connecteur 40 et le corps 10. De façon plus détaillée, selon la figure 2A le corps 10 mé- tallique, conducteur, a, outre son alésage 11 qui le traverse de bout en bout, un filetage 12 pour visser la bougie dans la culasse du moteur. L'arrière du corps 10 se termine par une partie arrière 13 formant une prise d'outil pour le vissage de la bougie. Cette partie 13 présente intérieurement une surface lisse constituée par l'extrémité 14 de l'alésage et la face arrière 131 de la partie 13 à un lamage 15 pour recevoir le joint 30 en appui. L'électrode centrale 20 dont seule la partie arrière est re- présentée, est constituée par une tige lisse, cylindrique, de diamètre DO qui se termine à l'extrémité arrière par un moletage 21 dont le diamètre D1 est inférieur ou au plus égal au diamètre Do de la partie lisse. Le joint 30 se compose d'un manchon 31 dont le diamètre extérieur D2 est légèrement supérieur au diamètre intérieur D3 de l'alésage 11 et le diamètre intérieur D4 est sensiblement égal au diamètre DO de l'électrode centrale 20. Le manchon 31 se poursuit par une collerette 32 réalisée en une seule pièce avec le manchon 31. Le man- chon 31 se loge dans l'intervalle entre l'électrode centrale 20 et l'extrémité 14 de l'alésage par un montage serré, la collerette 32 venant en partie dans le lamage 15. L'ensemble est serré par le connecteur 40. Le connecteur 40 est une pièce pleine munie d'un per- çage borne 41 pour recevoir l'extrémité de l'électrode centrale 20 no- tamment sa partie moletée 21. A l'avant, le connecteur 40 a une collerette d'appui 42 suivi d'une collerette de butée 43 délimitant la surface 44 recevant le connecteur du constructeur.35 L'assemblage se termine par le sertissage 50 de la partie du connecteur 40 comprise entre les deux collerettes 42, 43 sur l'extrémité moletée 21 de l'électrode centrale 20. L'étanchéité de l'intérieur de la bougie est réalisée par le contact serré du manchon 31 et sa compression permanente entre la surface lisse de l'électrode centrale 20 et de l'alésage 11 en sa partie 14. Pour cela, l'épaisseur de la paroi du manchon 31 c'est-à-dire est supérieure à la dimension de l'intervalle entre l'alésage 11 en sa partie 14 et la paroi lisse de l'électrode centrale 20 soit (D3-D0)/2. De plus le dia- mètre intérieur D4, est égal au diamètre Do de l'électrode centrale 20 de sorte que le manchon 31 ne risque pas d'être bloqué ou abîmé par le moletage 21 dont le diamètre D 1 est inférieur au diamètre Do de l'électrode centrale 20. Le joint 30 est de préférence obtenu par injection de matière plastique composites à chaud et sous pression, de polyamide PA6 ou PA66. L'étanchéité est obtenue par l'introduction en force du manchon 31 entre les deux surfaces délimitant l'intervalle circulaire dans l'électrode centrale. La diminution de l'épaisseur du manchon 31 résultant de son introduction forcée dans l'intervalle applique le man- chon 31 à pression égale contre la surface de l'alésage 11 et celle de l'électrode centrale 20. Cette pression reste constante et assure l'étanchéité entre la cavité du corps tubulaire et de l'environnement. Comme la surface intérieure du manchon 31 ne peut pas être abimée par son passage sur le moletage 21, il n'y a pas de risque de défaut d'étanchéité au niveau de la surface intérieure du manchon 31 appliquée contre la partie lisse de l'électrode centrale 20. En fonctionnement, même si la dilatation de l'électrode centrale repousse la collerette d'appui 42 du connecteur 40 de la surface arrière de la collerette 32 du joint 30, cela ne modifie pas la tenue du manchon 31 dans l'alésage 11 et autour de l'électrode centrale 20 et ne crée pas de défaut d'étanchéité. Ainsi, en résumé, à froid comme à chaud, malgré les glissements possibles entre le corps tubulaire 10, le manchon 31 et l'électrode centrale 20, l'étanchéité de la cavité reste garantie.35 La figure lA montre la bougie de préchauffage à l'état terminé, après le sertissage. La figure 2A montre la première étape de montage de l'extrémité arrière de la bougie de préchauffage 1, l'extrémité avant étant déjà assemblée, c'est-à-dire la cartouche chauffante étant fixée au corps 10 et à l'extrémité avant de l'électrode centrale 20. La vue en coupe non assemblée de la figure 2A permet de voir plus précisément la forme des différents éléments au niveau de leurs jonctions. La figure 3A montre l'assemblage de l'extrémité arrière de la bougie de préchauffage 1 avant le sertissage et après sertissage la bougie de préchauffage 1 est à l'état terminé, représentée à la figure 1A. 20 25 30 35 NOMENCLATURE 1 Bougie 10 Corps de la bougie 5 11 Alésage 12 Partie filetée 13 Partie arrière du corps/Prise d'outil 14 Extrémité de l'alésage 15 Lamage 10 20 Electrode centrale 21 Extrémité moletée 30 Joint 31 Manchon 32 Collerette 15 40 Connecteur 41 Perçage borne 42 Collerette d'appui 43 Collerette de butée 44 Surface de réception du connecteur-constructeur 20 200 Bougie connue 210 Corps de la bougie 211 Alésage 212 Partie filetée 213 Extrémité arrière 25 214 Cône d'appui 215 Lamage 220 Electrode centrale 221 Moletage 230 Joint d'étanchéité 30 235 Rondelle d'isolation 240 Connecteur 241 Perçage borne 242 Collerette d'appui 243 Collerette de butée 35 244 Surface de réception du connecteur-constructeur 250 Sertissage Do Diamètre de l'électrode centrale D1 Diamètre de l'extrémité moletée de l'électrode D2 Diamètre extérieur du manchon D3 Diamètre de l'alésage du corps D4 Diamètre intérieur du manchon e Epaisseur de la paroi du manchon i Intervalle entre l'alésage et l'électrode centrale 15 20 25 30 35 REVENDICATIONS1°) Bougie de préchauffage à cartouche en céramique comprenant : un corps métallique tubulaire (10) muni d'un filetage (12) pour se visser dans la culasse du moteur et portant l'élément chauffant dans la cartouche, le corps (10) étant traversé par une électrode centrale (20) reliée à une extrémité de l'élément chauffant dont l'autre extrémité est reliée au corps faisant la liaison à la masse, le corps (10) portant un connecteur (40) installé sur l'extrémité moletée de l'électrode (20) et relié à celle-ci par sertissage en étant isolé électriquement du corps, bougie de préchauffage caractérisée en ce que l'extrémité arrière (13) du corps (10) se termine par une surface d'appui (131) dans laquelle débouche l'alésage (11), l'électrode centrale (20) comporte un moletage (21) dont le dia- mètre extérieur (Di) est inférieur au diamètre (Do) de la partie lisse de l'électrode centrale (20), le joint (30) est formé d'un manchon (31) comportant une collerette (32), le manchon (31) a une épaisseur (e) supérieure à la dimension de l'intervalle entre la surface lisse de l'électrode centrale (20) et l'alésage (11) [(D3-Do) /2], ce manchon étant inséré de force dans l'intervalle (i) et la collerette (32) venant s'appuyer en butée contre la face d'appui (131) de la partie arrière (13) et la collerette d'appui (42) du connecteur (40), et le diamètre intérieur (D4) du manchon (31) est supérieur au dia- mètre extérieur (Di) du moletage (21). 2°) Bougie de préchauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface d'appui (131) de l'extrémité arrière (13) du corps (10) com- porte un lamage (15) recevant la collerette (32) du joint (30). 3°) Bougie de préchauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce quela joint (30) est en polyamide notamment en copolymère PA6/6 de caprolactame PA6. 10 15 20 25 30 35