Brevet FR3021095A1 — publié le 20151120

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une bougie de pré- chauffage pour moteur diesel à élément chauffant à tube métallique ou en céramique indifféremment 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. Le connecteur primaire installé sur l'électrode et relié à celle-ci en est isolé du corps par une bague d'isolation électrique. L'invention se rapporte également à un procédé de fabrication d'une telle électrode 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 à la figure 2 pour la partie arrière, celle située au niveau de la fixation du corps 201 de la bougie dans la chambre du moteur et la partie qui en dépasse pour recevoir le connecteur du constructeur. Ce connecteur est en général propre au constructeur alors que les autres parties de la bougie de préchauffage sont les mêmes, quel que soit le constructeur automobile qui l'utilise, c'est-à-dire installe la bougie de préchauffage. Selon la figure 2, la bougie de préchauffage se compose à l'avant, non représenté, d'un corps muni d'une extrémité avant chauf- fante, par exemple une cartouche en céramique, contenant un filament électrique chauffant dont une connexion est reliée au corps tubulaire 201, conducteur, lui-même relié à la masse par son vissage dans le moteur et dont l'autre connexion est reliée à une électrode centrale 203 traversant le corps tubulaire 201 tout en étant isolée de celui-ci, pour être reliée par son autre extrémité au connecteur primaire 205 recevant lui-même le connecteur du constructeur pour alimenter ainsi l'élément chauffant. L'extrémité arrière de l'électrode centrale 203 est munie d'une partie moletée 231 et se loge dans le perçage borgne 251 du connecteur primaire 205 pour y être sertie. Le sertissage 232 se fait par une compression transversale suivant les directions (S, S) perpendiculaires à l'axe xx de la bougie 200. Cette solution a un certain nombre d'inconvénients. Le sertissage du connecteur 205 sur l'extrémité 231 de l'électrode centrale 203 est une opération relativement longue, ce qui réduit le rendement de la fabrication. Du fait de la nature de l'opération et de l'outillage utilisé, le sertissage est rigide du point de vue du changement de série de fabrication. Pour passer d'une série de bougies de préchauffage à une autre avec des dimensions différentes, il faut changer l'outillage réali- sant le sertissage. Le sertissage présente également des inconvénients et des défaillances, tant à la fabrication qu'à l'usage de la bougie. Au moment du sertissage, on ne peut obtenir une résisti- vité ou conduction électrique précise entre le connecteur 205 et l'électrode centrale 203 ; la résistivité peut avoir une grande dispersion d'une électrode à l'autre à cause des variations de pression exercées pour le sertissage ainsi que des variations liées à la qualité et la nature du traitement de surface du perçage borgne 251 du connecteur primaire 205 ainsi que de la qualité et la propreté du moletage 231 de l'électrode 203. Or, ces variations de résistivité se traduisent par des variations de l'intensité électrique pendant le fonctionnement de la bougie. Ces différences génèrent à leur tour des différences de température de chauffage qui peuvent avoir un impact négatif sur la combustion dans le moteur Diesel. En fonctionnement et au vieillissement, le sertissage 232 présente également l'inconvénient que les surfaces de contact entre le perçage borgne 251 du connecteur 205 et le moletage 231 de l'électrode centrale 203, au niveau du sertissage 232, subissent une dégénérescence due à des micro-arcs électriques, induits des micromouvements entre le connecteur primaire 205 t l'électrode 203, eux même provoqués par des vibrations moteur. Cette dégénérescence est irréversible et augmente la résistivité ayant les effets similaires à ceux déjà décrits. A cela s'ajoute que le contact entre le connecteur 205, en général en laiton ou en alliage d'aluminium à coeur revêtu d'un traitement de surface à base nickel par exemple, et l'électrode centrale en acier crée un effet de pile du fait des potentiels électrochimiques différents des deux métaux, provoquant l'usure du contact électrique. 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 au moment de la fabrication et dans son vieillissement. 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 le con- necteur primaire en acier est de forme tubulaire, ouverte, l'électrode centrale à une extrémité lisse logée dans l'alésage traversant du connecteur primaire et une soudure par laser solidarise l'extrémité de l'électrode à l'intérieur du connecteur à travers son ouverture. La bougie selon l'invention a une structure particulière- ment simple, composée d'un nombre réduit d'éléments qui s'assemblent facilement, simplifiant ainsi la fabrication automatique. Le contact entre le connecteur et l'électrode centrale est particulièrement fiable et insensible au vieillissement, puisqu'il s'agit d'une soudure faite au laser et qui est elle-même protégée contre la corrosion puisque logée de manière protégée dans le connecteur primaire tubulaire d'une part et dans le connecteur du constructeur d'autre part. Cette soudure, logée dans l'alésage traversant du connecteur primaire n'affecte en rien la qualité du contact électrique entre le connecteur primaire et el connecteur du constructeur qui s'effectue sur les surfaces extérieures du connecteur primaire. La bougie présente une résistance de passage très précise et surtout identique pour toutes les bougies d'une même série fabrication. Ainsi, l'efficacité du préchauffage par la bougie selon l'invention est particulièrement régulière. L'invention a également pour objet un procédé de réalisa- tion d'une telle bougie de préchauffage à cartouche 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 connecteur primaire étant installé sur l'électrode et relié à celle-ci en étant isolé du corps par une bague d'isolation électrique procédé caractérisé en ce qu'on réalise un corps de bougie, un connecteur tubu- laire ouvert en acier, une électrode centrale en acier, on assemble la partie avant de la bougie avec son électrode centrale engagée dans le corps. On emmanche le connecteur primaire sur l'électrode centrale avec interposition d'une bague isolante en appui contre la collerette du corps, et on soude au laser l'extrémité arrière de l'électrode centrale au connecteur primaire à travers l'ouverture du connecteur primaire. Le procédé selon l'invention a l'avantage d'être d'une réalisation particulièrement simple tant pour la fabrication des composants de la bougie que pour leur assemblage notamment l'assemblage final avec soudage de l'électrode centrale au connecteur primaire. L'accès à la zone de soudage est très simple puisque le faisceau laser passe par l'ouverture du connecteur primaire. Comme le connecteur a un alésage traversant, la mise en place du connecteur sur l'électrode centrale et la compression du joint d'étanchéité et du joint borgne d'isolation électrique n'ont pas de conséquence sur le positionnement de l'extrémité de l'électrode dans le connecteur. Ce positionnement n'influence pas le soudage qui se fait toujours par l'ouverture du connecteur et n'est pas influencé par l'éventuelle variation de position de la zone de soudage d'une bougie à l'autre. Ce procédé de fabrication, c'est-à-dire la soudure entre l'électrode et connecteur primaire est pratiquement indépendant de la taille de la bougie de préchauffage ne nécessitant pas d'outillage particulier pour réaliser la connexion entre l'électrode et le connecteur primaire puisque la liaison est toujours réalisée par soudage au laser. Enfin, la mise en place de ce procédé de soudure, permet dans un même temps, de supprimer l'opération de moletage sur la par- tie arrière de l'électrode centrale. Cela simplifie la fabrication, diminue les investissements en machines et améliore la gestion économique de production. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée par comparaison à une bougie de préchauffage connue et également représentée dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue partiellement coupée d'une bougie de pré- chauffage en coupe axiale de la partie arrière d'une bougie de préchauffage selon l'invention. la figure 2 est une coupe axiale de la partie arrière d'une bougie de préchauffage selon l'état de la technique, Description d'un mode de réalisation de l'invention A la figure 1, la bougie de préchauffage selon l'invention se compose d'un corps tubulaire 1 dont l'extrémité avant 11 (côté AV), est munie d'une cartouche chauffante 2, en céramique ou à tube métallique, logeant un filament résistant, chauffant dont une connexion est reliée au corps tubulaire 1 qui établit la liaison avec la masse du circuit embarqué et dont l'autre connexion est reliée à l'électrode centrale 3. Seule l'électrode centrale 3 et le corps tubulaire 1 vers l'arrière de la bougie de préchauffage sont représentés coupés. Le corps tubulaire 1, côté arrière 12 (AR), comporte un fi- letage 121 pour se visser dans la culasse du moteur en établissant par ce contact, la liaison électrique pour la mise à la masse du corps tubulaire. Au-delà du filetage 121, le corps tubulaire 1 comporte une prise d'outil 122, par exemple une prise hexagonale. Intérieurement, le corps tubulaire est traversé par l'électrode centrale 3 qui est maintenue par le corps tubulaire, à l'arrière, par un assemblage 4 formé d'un joint d'étanchéité 41 et d'une bague d'isolation électrique 42. L'arrière de la bougie de préchauffage comporte un connecteur primaire 5, tubulaire, muni d'un alésage tra- versant 51, l'ensemble étant aligné sur l'axe xx de la bougie. Cet alésage traversant 51 reçoit l'extrémité arrière 31 de l'électrode centrale 3. L'électrode centrale 3 est lisse sans moletage ni usinage particulier. Le connecteur primaire 5 comporte à l'avant une collerette de butée 52 pour s'appuyer contre la bague isolante 42 et compri- mer le joint d'étanchéité 41. Le connecteur 5 comporte également une collerette d'arrimage 53 limitant l'emplacement 54 recevant le connecteur particulier, non représenté, du constructeur automobile installant la bougie dans son moteur. L'alésage 51 du connecteur 5 est traversant, c'est-à-dire qu'il est ouvert non seulement à l'avant mais également à l'arrière, lais- sant une ouverture 55. L'électrode centrale 3 arrive jusque près de l'extrémité ar- rière du connecteur primaire 5. La partie arrière 54 du connecteur primaire 5, extérieurement, reçoit le connecteur du constructeur qui est propre au constructeur de sorte que le même connecteur primaire 5 permet l'adaptation de la bougie de préchauffage aux différents connecteurs des constructeurs. Le connecteur primaire 5 est relié à l'électrode centrale 3 par une soudure 32 faite au laser dont le faisceau est dirigé suivant l'axe xx (direction L) à travers l'ouverture 55 de façon à souder l'extrémité de l'électrode centrale 3 à l'intérieur de l'alésage 51 du connecteur primaire 5. La soudure est schématisée par le volume W. Cette soudure laisse intacte la surface extérieure 54 pour qu'elle conserve sa forme usuelle adaptée à tous les connecteurs de constructeurs d'une part et sa qualité d'échange électrique d'autre part. Le connecteur pri- maire 5 est en acier de façon que le matériau de l'électrode centrale 3 et celui du connecteur primaire 5 soient pratiquement identiques pour réaliser une soudure fiable et stable. La soudure 32 assure la connexion électrique entre l'électrode centrale 3 et le connecteur primaire 5 qui sont ainsi assem- blés de manière définitive et sans apport de matière extérieure. La soudure est une liaison irréversible et très stable du point de vue de la résistivité et insensible aux dégénérescences dues aux vibrations du moteur.. L'assemblage décrit ci-dessus maintient en place les composants, à savoir le corps tubulaire 1, le joint d'étanchéité 41, la bague isolante électrique 42, l'électrode centrale 3 et le connecteur 5 grâce à la soudure 32. L'électrode centrale en acier 3 est une électrode lisse qui ne nécessite pas d'usinage particulier. Le procédé de réalisation de la bougie de préchauffage 100 décrite ci-dessus consiste à réaliser un corps tubulaire en acier dans lequel on intègre la cartouche chauffante 2 puis on réalise la connexion de la cartouche chauffante avec le corps tubulaire 1 pour la mise à la masse. L'autre connexion de la cartouche chauffante 2 est réalisée au niveau de l'extrémité avant de l'électrode centrale 3 que l'on installe dans le corps tubulaire 1. Puis après cet assemblage de la partie avant de la bougie avec son électrode centrale 3, on emmanche le connecteur primaire 5 sur l'électrode centrale 3 avec interposition du joint d'étanchéité 41 et de la bague isolante 42 venant en appui contre l'arrière du corps tubulaire 1. Ensuite, on soude au laser l'extrémité arrière de l'électrode centrale au connecteur primaire 5 à travers l'ouverture arrière 55 du connecteur primaire 5. 20 25 30 35 NOMENCLATURE 1 Corps de la bougie 11 Côté avant du corps tubulaire 12 Côté arrière du corps tubulaire 121 Filetage 122 Prise d'outil hexagonal 2 Cartouche en céramique ou à tube métallique 3 Electrode centrale 31 Extrémité arrière de l'électrode centrale 32 Soudure 4 Assemblage du corps 10 du connecteur 5 41 Joint d'étanchéité 42 Bague d'isolation électrique 5 Connecteur primaire 51 Alésage traversant 52 Collerette de butée 53 Collerette d'arrimage du connecteur du constructeur 54 Surface de réception du connecteur du constructeur 55 Orifice arrière de l'alésage traversant 51 100 Bougie 200 Bougie connue 201 Corps tubulaire 203 Electrode centrale 205 Connecteur primaire 231 Moletage 232 Sertissage 241 Joint d'étanchéité 242 Bague d'isolation 251 Perçage borgne L Direction du rayon de soudure laser S, S Direction des efforts du sertissage 232 XX Axe central de la bougie de préchauffage W Volume de soudure REVENDICATIONS1°) Bougie de préchauffage à cartouche en céramique 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 connecteur primaire installé sur l'électrode et relié à celle- ci, étant isolé du corps par une bague d'isolation électrique, bougie de préchauffage caractérisée en ce que le connecteur primaire (5) en acier est de forme tubulaire (51), ouverte (55), l'électrode centrale (3) a une extrémité lisse logée dans l'alésage traversant (51) du connecteur primaire (3) et une soudure par laser (32) solidarise l'extrémité de l'électrode (3) à l'intérieur du connecteur (5) à travers son ouverture (55). 2°) Procédé de réalisation d'une bougie de préchauffage à cartouche 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 connecteur primaire installé sur l'électrode et relié à celle-ci étant isolé du corps par une bague d'isolation électrique, caractérisé en ce qu' on réalise un corps (1) de bougie (100), on réalise un connecteur primaire tubulaire (5) ouvert, en acier, on réalise une électrode centrale (3) en acier,on assemble la partie avant de la bougie (100) avec son électrode centrale (3) engagée dans le corps (1), on emmanche le connecteur primaire (5) sur l'électrode centrale (3) avec interposition d'une bague isolante (42) en appui contre la col- lerette (122) du corps (1), et on soude au laser l'extrémité arrière de l'électrode centrale (3) au connecteur primaire (5) à travers l'ouverture (55) du connecteur primaire (5). 15 20 25 30 35