Brevet FR3025023A1 — publié le 20160226

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une bougie de pré- chauffage comprenant un corps tubulaire métallique dont une extrémité est terminée par une cartouche chauffante en céramique et l'autre ex- trémité porte un embout de connexion, la cartouche chauffante logeant le conducteur chauffant intégré dans la céramique, une électrode centrale traversant de manière isolée le corps tubulaire et reliant électriquement la cartouche chauffante et l'embout de connexion lui-même tenu de manière isolée dans l'extrémité du corps tubulaire. Etat de la technique On connaît déjà de multiples types de bougies de préchauffage et notamment des bougies de préchauffage à électrode centrale constituée par une tige reliant la cartouche céramique chauffante à l'embout de branchement à travers un corps tubulaire. Dans cette bougie de préchauffage, l'électrode centrale est filetée pour être vissée à l'extrémité du fil de connexion électrique enroulé en hélice et sortant de la cartouche chauffante. L'autre extrémité du filament intégré dans la céramique chauffante est en contact avec le tube métallique de protection pour le retour à la masse du moteur. Les composants de cette bougie de préchauffage y compris l'électrode cen- trale constituant la connexion électrique de la cartouche céramique sont maintenus en place par le compactage d'une poudre isolante introduite dans le volume de la bougie autour des parties vissées, c'est-à-dire l'enroulement hélicoïdal et la partie filetée de l'électrode centrale. La liaison entre la cartouche chauffante et l'électrode cen- trale réalisée par le vissage de l'extrémité avant filetée de l'électrode centrale dans un « taraudage » formé par l'enroulement d'une certaine longueur de fil conducteur soudé à l'extrémité arrière de la cartouche chauffante. Entre le « taraudage » et la soudure sur la céramique, le fil conducteur présente une partie de fil rectiligne dont le rapport lon- gueur/diamètre de la section est au moins de 15. Dans ces conditions, la flexibilité de cette partie de fil rectiligne permet d'absorber le défaut d'alignement mais au prix d'une réalisation et d'un assemblage complexes. 3025023 2 Les inconvénients de cette bougie de préchauffage sont d'être formés d'un nombre relativement important de composants. Un autre inconvénient est celui de la nécessité d'un nombre important d'opérations qui conduit au compactage de la poudre isolante ce qui, 5 finalement, donne une bougie de préchauffage coûteuse. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une bou- gie de préchauffage à cartouche chauffante en céramique qui soit de conception simple, formée d'un nombre réduit de composants, réalisée 10 par un nombre réduit d'opérations et permettant de résister efficace- ment aux contraintes de dilatation et de rétraction liées aux fortes variations de température, aux défauts d'excentration et aux conditions brutales d'utilisation, notamment aux vibrations et aux chocs exercés sur la bougie durant le montage et la vie du moteur. L'invention a éga- 15 lement pour but de simplifier la réalisation de la bougie pour en réduire le coût de fabrication. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention a pour objet une bougie de pré- chauffage du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'elle comprend 20 une virole électro-conductrice ayant une couronne de diamètre intérieur sensiblement égal à celui de l'extrémité de l'électrode centrale, une corolle formée de languettes élastiques ayant une courbure convexe au départ de la couronne et une courbure concave vers l'entrée évasée de la corolle pour former une surface de contact pour la cartouche chauf- 25 fante, dont l'arrière a une réduction cylindrique munie d'une surface extérieure conductrice à laquelle est soudée une extrémité du filament chauffant de la cartouche, cette réduction recevant l'extrémité avant à courbure concave de l'entrée de la corolle formée par les languettes élastiques. 30 Cette bougie de préchauffage a l'avantage que la corolle formée par de multiples languettes élastiques s'engage facilement sur la réduction de la cartouche chauffante sans solliciter celle-ci qui est en céramique. La corolle réalise un auto-centrage sans nécessiter ou exercer d'efforts importants qui détérioreraient la surface métallisée de la réduction de la cartouche chauffante. 3025023 3 La bougie de préchauffage selon l'invention a l'avantage de réaliser une liaison particulièrement efficace et simple entre l'extrémité arrière de la cartouche chauffante et l'extrémité avant de l'électrode centrale constituée par une tige pleine. Cette liaison souple 5 tout en étant très efficace électriquement, ne nécessite pas de poudre isolante, ni de compactage de poudre isolante et permet d'absorber les défauts d'alignement entre l'axe de la réduction de la cartouche chauffante et l'axe de la virole fixée sur l'électrode en forme de tige, de sorte que la tige pour être bloquée par sertissage sans risque, en cas 10 d'éventuel désalignement provoqué par le sertissage. Suivant une autre caractéristique la couronne de la corolle est emmanchée et soudée à l'extrémité de l'électrode centrale. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière 15 plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation de la bougie de pré- chauffage représentée à titre d'exemple dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une bougie de préchauffage, - la figure 2 est une vue de côté partiellement coupée de la partie de 20 l'électrode de préchauffage dans la région de sa connexion entre l'extrémité arrière de la cartouche chauffante et l'extrémité avant de l'électrode en forme de tige à l'intérieur du tube de protection, - la figure 3 est une vue de détail avant assemblage de l'extrémité arrière de la cartouche chauffante et de l'extrémité avant de l'électrode 25 centrale, - la figure 4 est une vue à échelle agrandie et partiellement coupée d'une forme de réalisation de la virole à languettes reliant l'extrémité avant de l'électrode centrale à l'extrémité arrière de la cartouche chauffante, 30 la figure 4A est une vue en coupe axiale par le plan IV-IV de la figure 4. - Description de modes de réalisation de l'invention Par convention, pour simplifier la description, on utilisera la notion d'orientation "avant"/"arrière" dans les différentes figures, 35 l'avant ou côté gauche des figures correspondant au côté de la car- 3025023 4 touche chauffante de la bougie et l'arrière ou côté droit correspondant au côté de l'embout de connexion de la bougie de préchauffage. Selon la figure 1, la bougie de préchauffage se compose d'un corps tubulaire 1 d'axe xx relié par une extrémité 11 à un crayon 5 chauffant en céramique 2, l'autre extrémité 12 étant reliée à un embout de connexion 3. La bougie est bloquée en position par le vissage du file- tage 13 dans la culasse du moteur, et le dépassement de la cartouche chauffante 22 par rapport au cône 26, vient en saillie dans la chambre 10 de combustion. Le cône 26 assure le centrage et l'étanchéité en appui dans la culasse. Le crayon chauffant 2 fonctionne comme une résistance chauffante reliée d'un côté à la masse successivement par l'enveloppe métallique 21, elle-même reliée électriquement au corps 1 par son em- 15 base épaisse 24 à la fois par l'appui du cône 26 dans la culasse et aussi par son filetage 13 vissé dans la culasse. L'autre extrémité du crayon chauffant 2 est reliée au circuit électrique de bord à travers un organe de connexion 4, l'électrode 5 passant dans le corps 1 et l'embout de connexion 3. 20 L'embout de connexion 3 est relié au circuit électrique de bord (non représenté) par la commande de préchauffage elle aussi non représentée. Le crayon chauffant 2 se compose d'une enveloppe métal- lique 21 en forme de tube logeant une cartouche chauffante 22 en cé- 25 ramique intégrant un conducteur chauffant par effet Joule. L'enveloppe métallique 21, mince au niveau de la cartouche chauffante 22 se termine par une embase épaisse 24 formant le cône d'étanchéité 26. L'électrode 5 a une extrémité avant 51 de section circu- laire pour recevoir l'organe de connexion 4 de la cartouche 22 et une 30 extrémité arrière 54 reliée à l'embout de connexion 3. Le corps tubulaire 1 est muni extérieurement d'un filetage 13 pour son vissage dans le moteur thermique, son extrémité arrière 12 comportant une prise d'outil 14, par exemple en forme d'écrou à six pans pour le vissage/dévissage de la bougie de préchauffage dans 3025023 5 le moteur. Le corps tubulaire 1 est soudé à l'enveloppe métallique 24 du crayon chauffant 2 par la soudure 15. L'extrémité arrière 12 du corps tubulaire 1 comporte un lamage 16 recevant l'embout 3 avec interposition d'un manchon, isolant 5 6. L'assemblage est bloqué par la déformation de la lèvre 17. La figure 2 montre le détail des parties A, B selon la figure 1 de la bougie de préchauffage de la figure 1. L'électrode centrale 5 est bloquée dans le corps tubulaire 1 par un sertissage 18 par l'intermédiaire d'un manchon isolant 7 qui 10 permet de bloquer longitudinalement l'électrode centrale 5 dans le corps tubulaire 1 en s'écrasant dans sa surface moletée 54 et en étant accrochée par déformation au corps tubulaire tout en isolant l'électrode centrale 5 du corps tubulaire conducteur 1. Cette immobilisation de l'électrode centrale 5 par rapport au corps tubulaire 1 permet néan- ts moins d'absorber les mouvements relatifs entre la réduction 27 de la cartouche chauffante 2 et de la virole 4 solidaire de l'électrode centrale 5, mouvements générés par la dilatation et la rétraction de l'électrode 5 sous l'effet des variations de température pendant le fonctionnement. A l'extrémité avant 51 à gauche selon la figure 2, 20 l'électrode centrale 5 constituée par une tige de section circulaire porte l'organe de connexion 4 constitué par une virole 41 à languettes 42, soudée à cette extrémité 51. Cet organe 4 dont la description plus détaillée sera donnée ultérieurement est engagé élastiquement sur l'embout en forme de réduction 27 terminant l'extrémité arrière (côté 25 droit selon la figure 2) de la cartouche chauffante 22. La réduction 27 est munie d'une surface 28 conductrice. L'une des extrémités du filament chauffant de la cartouche chauffante 22 arrive sur cette surface conductrice 28. L'autre extrémité du filament de la cartouche chauffante débouche à l'extérieur du corps de la cartouche chauffante 22 30 pour être en contact avec l'enveloppe métallique 21 puis l'embase épaisse 24 soudée à l'extrémité avant 15 du corps tubulaire métallique 1, pour être ainsi reliée à la masse. La figure 2 met en évidence l'axe xx de la bougie qui est aussi l'axe de la cartouche chauffante 22 et l'axe xixi de l'électrode 5 35 qui n'est pas nécessairement coaxial à l'axe xx pour des raisons de 3025023 6 montage et d'éventuelles contraintes exercées sur l'électrode centrale 5, comme par exemple le sertissage 18 de celle-ci. Il peut en résulter un décalage de l'axe xixi de l'électrode centrale 5 par rapport à l'axe xx de la bougie de préchauffage. Dans le montage simple selon la présente 5 invention, l'organe de connexion 4 en forme de virole à languettes per- met d'absorber le défaut d'alignement des deux axes et qui peut exister dès l'origine ou être un désalignement de montage. La virole à languettes 4 selon l'invention est constituée par une couronne cylindrique 41 constituant le moyen de fixation à 10 l'électrode centrale 5. Cette fixation est complétée par une soudure ou une brasure 53. L'avant de la virole 4 formé par une multiplicité de lan- guettes 42 cintrées, dirigées vers l'avant, coiffe élastiquement la surface métallisée 28 de la réduction cylindrique 27 à l'arrière de la cartouche 15 chauffante 22 pour ainsi établir le contact électrique du filament avec l'électrode centrale 5. La forme très particulière des languettes 42 permet un bon contact électrique et ainsi une transmission à faibles pertes malgré l'éventuel défaut d'alignement. 20 La figure 2 montre également la zone de sertissage ZB de l'électrode 5 qui assure son blocage en rotation et en translation pour protéger la zone de contact électrique ZCE et ne pas la déranger par l'effet de la dilatation/contraction de l'électrode. La face 51a de l'électrode 5 est séparée de l'extrémité 27a 25 de la réduction 27 d'une distance (e) qui permet d'absorber facilement le désalignement et d'éviter la transmission de la poussée de l'électrode 5 sur la cartouche chauffante 22. La figure 3 montre la virole 4 emmanchée sur l'extrémité 51 de l'électrode centrale 5 et soudée à celle-ci, présentée face à la ré- 30 duction 27 de la cartouche chauffante 22 ; la forme évasée de l'extrémité des languettes 42 facilite l'engagement de la virole 4 sur la réduction 27 tout en réalisant un contact électrique efficace par le segment à courbure concave des languettes. Ce contact s'étend sur une surface importante des languettes 42 et de la surface métallisée 28 de la 35 réduction 27. 3025023 7 La virole 4 est détaillée selon la figure 4 et la vue en coupe de la figure 4A par le plan IVIV. La virole 4 se compose de la couronne 41 de diamètre intérieur D1 sensiblement égal au diamètre de l'électrode 5 pour être emmanchée sur l'extrémité de celle-ci et y être 5 fixée par la soudure 53. Au-delà de la couronne 41, les languettes 42 orientées longitudinalement suivant l'axe xx sont toutes cintrées avec d'abord un segment de cintrage convexe 42a suivi d'un segment de cintrage concave 42b se terminant par une extrémité évasée 42c. La corolle ainsi formée par les languettes 42 peut s'engager facilement sur la ré- 10 duction 27 de la cartouche et assurer un excellent contact électrique au niveau des segments 42b de cintrage concave avec la surface métallisée 28 de la réduction 27. Le cintrage convexe rend cette zone cintrée élastique et lui permet d'absorber les différences d'alignement d'axe ou les écarts angulaires entre l'axe xx de la cartouche et de l'ensemble de bou- cs gie et l'axe xixi de l'électrode centrale 5 tout en réalisant d'une part une pression de contact efficace et d'autre part des micromouvements axiaux avec glissement entre la virole 4 et la réduction 27. Le diamètre D1 de la partie des segments bombés 42a de la corolle est important tout en restant dans les limites évitant tout 20 risque de contact avec le corps tubulaire 1. Le diamètre D2 de la partie avec les segments concaves 42b est inférieur à celui de la réduction 27 pour garantir la pression de contact permanente. Les languettes 42 formant la corolle de la virole 4 ne sont 25 qu'esquissées dans la demi-coupe de la figure 4. La vue en coupe per- pendiculaire à l'axe xx selon la figure 4A montre la multiplicité des languettes 42. Celles-ci doivent être suffisamment nombreuses pour bien répartir les efforts même en cas de défaut d'alignement des axes leur section courbe réalise une surface de contact qui permet un bon con- 30 tact électrique. La virole 4 décrite ci-dessus est avantageusement réalisée à partir d'un manchon cylindrique de métal conducteur et élastique, cintrées doublement puis fendu longitudinalement à plusieurs reprises pour former les lamelles 42. 3025023 8 Le système de connexion simplifie l'assemblage de la bougie car après avoir soudé la virole 4 à l'électrode centrale 5, on emmanche l'extrémité avant de la virole sur la réduction 27 et l'assemblage de la partie avant de la bougie de préchauffage est terminé. 5 10 15 20 25 30 35 3025023 5 10 15 20 25 30 9 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Corps tubulaire 11 Extrémité avant 12 Extrémité arrière 13 Filetage extérieur 14 Prise d'outil 15 Soudure embase 16 Lamage 17 Lèvre 18 Sertissage 19 Manchon isolant 2 Crayon chauffant 21 Enveloppe métallique 22 Cartouche chauffante 24 Embase épaisse 26 Cône d'étanchéité 27 Réduction 27a Extrémité de la réduction 28 Surface de la réduction 3 Embout de connexion 4 Organe de connexion ou virole 41 Couronne 42 Languette 42a Cintrage convexe 42b Cintrage convexe 42c Extrémité évasée 5 Electrode centrale 51 Extrémité avant 51a Face de l'électrode 35 52 Extrémité arrière 3025023 10 53 Soudure 54 Zone d'accrochage ou moletage 6 Manchon d'extrémité isolant 5 7 Manchon central isolant DO Diamètre d'emmanchement D1 Diamètre de la courbure concave 10 D2 Diamètre de la courbure convexe e Distance de sécurité IV-IV Axe de coupe xx Axe de la bougie xixi Axe de la cartouche chauffante 15 ZB Zone de sertissage du corps tubulaire ZCE Zone de contact électrique 20 25 30 35 REVENDICATIONS1°) Bougie de préchauffage comprenant : - un corps tubulaire métallique (1) dont une extrémité est terminée par une cartouche chauffante en céramique (22) et l'autre extrémité (12) porte un embout de connexion (3), - une électrode centrale (5) traversant de manière isolée le corps tubulaire (1) et reliant électriquement la cartouche chauffante (2) et l'embout de connexion (3) lui-même tenu de manière isolée dans l'extrémité du corps tubulaire (1), bougie de préchauffage caractérisée en ce qu'elle comprend - un organe de connexion en forme de virole électro-conductrice (4) ayant une couronne (41) de diamètre intérieur sensiblement égal à celui de l'extrémité (51) de l'électrode centrale (5), et une corolle formée de languettes élastiques (42) ayant une courbure convexe (42a) au départ de la couronne (41) et une courbure concave (42b) vers l'entrée évasée de la corolle pour former une surface de contact avec la cartouche chauffante (22), - la cartouche chauffante (22) ayant à l'arrière, une réduction cylindrique (27) munie d'une surface extérieure conductrice (28) à la- quelle est reliée une extrémité du filament chauffant de la cartouche (22), cette réduction (27) recevant l'extrémité avant à courbure concave (42b) de l'entrée de la corolle formée par les languettes élastiques (42). 2°) Bougie de préchauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couronne (42) de la virole (4) est emmanchée et soudée/brasée à l'extrémité (51) de l'électrode centrale (5). 35