Brevet FR3033029A1 — publié le 20160826

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une bougie de préchauffage comprenant : un corps tubulaire métallique dont une extrémité est terminée par une cartouche chauffante et l'autre extrémité porte un écrou pri- maire de connexion, une électrode centrale traversant de manière isolée le corps tubulaire et reliant électriquement la cartouche chauffante et la fiche constructeur par l'intermédiaire du filetage, l'écrou primaire et l'écrou constructeur, la cartouche chauffante logeant un filament chauffant dont une extrémité est reliée au corps tubulaire et l'autre extrémité est reliée à l'extrémité avant de l'électrode centrale, l'intérieur de la cartouche chauffante étant rempli d'une poudre isolante électrique, compactée, entourant et bloquant le filament chauffant et l'extrémité de l'électrode centrale. La cartouche chauffante peut être une cartouche métal- lique à filament entièrement noyé dans une poudre isolante compactée telle que de la magnésie ou une cartouche formée d'un barreau de cé- ramique vitrifiée avec un filament chauffant quasiment noyé dans le barreau et d'où seule l'extrémité arrière, au niveau de la connexion avec l'électrode centrale, est noyée dans la poudre isolante. Etat de la technique Il existe de multiples réalisations de bougies de préchauf- fage du type défini ci-dessus. Un mode de réalisation connu de bougie de préchauffage 100 (figures 4, 4A) se compose d'un corps tubulaire métallique 110 dont une extrémité 111 comporte la cartouche chauffante métallique 120 ou céramique 120' et l'autre 112 est munie d'un écrou primaire de con- nexion 130. Le corps tubulaire 110 comporte un filetage extérieur 113 pour se visser dans la culasse du moteur thermique grâce à la prise d'outil 114. L'autre extrémité 111 a un cône 115 pour positionner la cartouche chauffante 120 dans la chambre de combustion et réaliser l'étanchéité culasse/bougie. 3033029 2 Intérieurement (figure 4A), le corps tubulaire 110 comporte une électrode centrale 140 dont l'extrémité arrière comporte un partie filetée 142 qui reçoit l'écrou primaire de connexion 130 puis l'écrou constructeur 160 qui bloque la fiche constructeur 150 destinée à 5 la connexion électrique du constructeur. L'extrémité avant 141 de l'électrode 140 est reliée au filament métallique conducteur 123 de la cartouche chauffante 120. L'autre extrémité du filament métallique 123 est reliée au tube métallique de protection 121, lui-même en contact avec le corps tubulaire 110 en appui sur la culasse du moteur pour le 10 retour électrique à la masse par le cône d'étanchéité 115. Le tube 121 est fermé par un bouchon 122. Les composants de la cartouche chauffante 120 sont maintenus en position par une poudre isolante compactée 124 dans le tube de protection 121. Le joint d'étanchéité (non visible ici) et la rondelle isolante 170, situés côté écrou primaire de connexion 15 130, assurent l'isolation électrique entre le corps tubulaire 110 et l'électrode centrale 140. L'écrou primaire de connexion 130, vissé sur le filetage de l'électrode centrale, génère une pression permanente sur la rondelle isolante 170 qui comprime le joint d'étanchéité, assurant l'étanchéité entre le corps 110 et l'électrode centrale 140. 20 Dans cette bougie de préchauffage 100, le vissage de l'écrou primaire 130 introduit une traction vers l'arrière et une torsion, toutes deux permanentes, sur l'électrode centrale 140. L'électrode centrale 140 n'est maintenue en position que par les pressions exercées d'une part par la poudre isolante compactée 124 en son extrémité avant 25 141 et d'autre part, par le bouchon 122 en son milieu 143 et enfin par le joint d'étanchéité (non représenté) comprimé par la rondelle isolante 170 sur l'extrémité arrière, de sorte que finalement l'électrode centrale 140 n'est maintenue en position que par des pressions exercées sur sa surface. Cette technique ne garantit pas que l'électrode centrale 140 ne 30 recule pas axialement ou bien ne tourne pas sur elle-même au risque d'endommager la connexion avec le filament métallique chauffant 123. De plus, lorsque le constructeur client final visse son écrou 160, il génère des contraintes semblables sur l'électrode centrale 140 et risque d'endommager aussi la connexion entre le filament 123 et l'extrémité 141 de l'électrode centrale 140. 3033029 3 Les inconvénients sont les mêmes dans le cas d'une bougie à cartouche chauffante combinée en céramique et tube métallique. But de l'invention La présente invention a pour but d'améliorer 5 l'immobilisation de l'électrode centrale d'une bougie de préchauffage, tant en translation qu'en torsion, pour la rendre insensible au montage de l'écrou primaire de connexion d'une part et au montage de l'écrou constructeur d'autre part, pour augmenter la fiabilité de la bougie de préchauffage de manière simple et économique. 10 Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet une bougie de préchauffage comprenant : un corps tubulaire métallique dont une extrémité est terminée par une cartouche chauffante et l'autre extrémité porte un écrou pri- 15 maire de connexion, une électrode centrale traversant de manière isolée le corps tubulaire et reliant électriquement la cartouche chauffante et la fiche constructeur par l'intermédiaire du filetage, l'écrou primaire et l'écrou constructeur, 20 la cartouche chauffante logeant un filament chauffant dont une extrémité est reliée au tube, lui-même relié au corps tubulaire et l'autre extrémité est reliée à l'extrémité avant de l'électrode centrale, l'intérieur de la cartouche chauffante étant rempli d'une poudre 25 isolante électrique, compactée, entourant et bloquant le filament chauffant et l'extrémité de l'électrode centrale. L'extrémité de l'électrode centrale à surface lisse, a une surface enveloppe au moins partiellement munie d'une surface d'accrochage réalisant une liaison d'accrochage mécanique avec la 30 poudre compactée. Ainsi, selon l'invention, l'électrode centrale a des formes d'accrochage qui augmentent sa résistance au recul et/ou sa rotation sur elle-même. La surface d'accrochage ne modifie pas le processus de montage de la bougie. La surface d'accrochage est de faible coût et ne 35 dégrade pas le prix de revient de la bougie. 3033029 4 De façon avantageuse, la surface d'accrochage mécanique est une surface rendue rugueuse, une surface moletée ou une surface déformée. La surface moletée présente une multitude de facettes in- 5 clinées, orientées dans tous les sens et une multitude de creux et de bosses. La surface moletée cylindrique est entourée de poudre isolante dont les grains comblent les creux et bosses et viennent en appui sur toutes les facettes. Le compactage de la poudre isolante génère un serrage multidirectionnel qui augmente considérablement l'immobilisation 10 de l'électrode centrale, augmentant l'immobilisation de l'électrode cen- trale et son blocage au recul axial et en rotation. Ainsi améliorée, la bougie de préchauffage évite tout risque d'endommagement de la connexion entre l'électrode centrale et le filament métallique chauffant par le vissage de l'écrou primaire de con- 15 nexion ou bien de l'écrou constructeur. En résumé, la bougie de préchauffage selon l'invention présente l'avantage que la réalisation de la surface d'accrochage, notamment sous la forme d'une surface moletée, de l'électrode centrale ne modifie pas le processus d'assemblage de la bougie ni son coût final en 20 écartant tout risque d'endommagement de la connexion de l'électrode centrale et du filament métallique chauffant. Selon une caractéristique avantageuse, la cartouche chauffante est formée d'un tube métallique conducteur fermé à l'extrémité avant et logeant un filament chauffant dont une extrémité 25 est fixée au tube et l'autre extrémité est reliée à l'extrémité avant de l'électrode centrale débouchant dans le tube à travers son ouverture arrière en passant dans un bouchon isolant électrique. L'intérieur de la cartouche est rempli d'une poudre isolante électrique, compactée, entourant et bloquant le filament chauffant et l'extrémité de l'électrode 30 centrale. La surface d'accrochage est l'extrémité de l'électrode centrale, à surface lisse, pénétrant dans la cartouche chauffante au-delà du bouchon. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la car- touche chauffante est formée d'un manchon métallique électroconduc- 35 teur et d'un barreau de céramique vitrifiée avec un filament chauffant 3033029 5 dont une extrémité est fixée au manchon et l'autre extrémité est reliée à l'extrémité avant de l'électrode centrale venant dans le manchon rempli d'une poudre isolante électrique, compactée, entourant et bloquant le filament chauffant et l'extrémité de l'électrode centrale au moins partiel- 5 lement munie d'une surface d'accrochage réalisant une liaison d'accrochage mécanique avec la poudre compactée. Ainsi, dans tous les cas, que la bougie de préchauffage soit à cartouche chauffante, à tube métallique ou à cartouche chauffante à barreau de céramique vitrifiée, l'invention offre les mêmes avan- 10 tages. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation d'une bougie de préchauffage représentée schématiquement dans les dessins annexés dans 15 lesquels : la figure 1 est une vue partiellement coupée d'une bougie de préchauffage selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe de la cartouche chauffante d'un premier mode de réalisation de la bougie de la figure 1, 20 la figure 3 est une vue en coupe de la cartouche chauffante d'un second mode de réalisation de la bougie de préchauffage, la figure 4 est une vue partiellement coupée d'une bougie de préchauffage selon l'état de la technique, la figure 4A est une vue de détail de la cartouche chauffante de la 25 bougie de préchauffage connue. Description de modes de réalisation de l'invention Selon la figure 1, l'invention a pour objet une bougie de préchauffage 1 (également utilisable comme bougie de post-chauffage) destinée à être vissée dans la culasse d'un moteur à combustion interne 30 pour déboucher dans une chambre de combustion par son extrémité chauffante. La bougie 1 se compose d'un corps tubulaire 10 dont l'extrémité avant 11, recevant une cartouche chauffante 20 débouchant dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne, pas- 35 sant à travers la culasse et l'extrémité arrière 12 comporte un écrou 3033029 6 primaire de connexion 30 vissé sur le filetage 44 en extrémité arrière de l'électrode centrale 40 pour recevoir les éléments de connexion propres au constructeur et au type de moteur qu'il équipe avec la bougie (Fiche constructeur 50 et écrou constructeur 60). 5 Le corps tubulaire 10 comporte près de son extrémité ar- rière 12, un filetage 13 pour se visser dans la culasse et une prise d'outil 14 entourant le joint d'étanchéité (non visible) et la rondelle isolante 70 (dont uniquement la partie arrière est visible) (non détaillée) tout deux traversés par l'électrode centrale 40 dont l'écrou primaire 30 10 coiffe le filetage 44 de l'électrode centrale 40 elle-même reliée à la car- touche chauffante 20 à travers le corps tubulaire 10. A l'avant, le corps tubulaire 10 est terminé par un cône d'étanchéité 15 venant en appui sur la culasse et recevant la cartouche chauffante métallique 20 ou céramique 20' logée et fixée dans cette ex- 15 trémité avant. L'électrode centrale 40 pénètre par son extrémité avant 41 dans la cartouche chauffante 20. La figure 2 représente en coupe le détail de la cartouche chauffante 20 de la bougie 1 selon l'invention, se composant d'une en- 20 veloppe tubulaire 21, métallique et conductrice, dont l'extrémité avant 22, fermée, a une forme arrondie et l'extrémité arrière est ouverte. L'enveloppe tubulaire 21 loge un filament chauffant 23 dont une extrémité 231 est reliée à l'enveloppe tubulaire 21 pour assurer sa liaison électrique à la masse à travers l'enveloppe tubulaire 21, le corps tubu- 25 laire 10 et son contact avec la culasse du moteur par son cône d'étanchéité 15 ; l'autre extrémité 232 du filament chauffant 23 est reliée à l'électrode centrale 40 qui pénètre dans l'enveloppe tubulaire à travers un bouchon isolant 24 logé dans l'ouverture. Le bouchon 24 ferme l'ouverture et tient l'extrémité avant 41 de l'électrode centrale 40 30 en position isolée par rapport à l'enveloppe tubulaire 21 conductrice. L'électrode centrale 40 en forme de tige, par exemple pleine, a une surface extérieure lisse. Elle est munie sur au moins une partie de son extrémité 41 venant dans le volume de l'enveloppe tubulaire 21, d'une surface d'accrochage mécanique 42. La surface 35 d'accrochage mécanique 42 est une surface rendue rugueuse pour avoir 3033029 7 des aspérités, par exemple une surface à facettes, à micro-facettes ou une surface moletée. Le volume intérieur de l'enveloppe tubulaire 21 est rempli d'une poudre isolante électrique 25, compactée, pour bloquer le filament chauffant 23 et l'extrémité 41 de l'électrode centrale 4 dans ce 5 volume. La surface d'accrochage mécanique 42 coopère avec la poudre isolante compactée 25 de façon que non seulement le filament chauffant 23 enveloppé intérieurement, extérieurement et entre ses spires soit pris par la poudre compactée 25 pour être bloqué mais qu'il 10 en est de même de l'extrémité 41 de l'électrode centrale 40, bloquée en rotation et en translation par rapport au filament et surtout à la liaison entre l'extrémité arrière 232 du filament 23 et l'électrode centrale 40 pour garantir l'intégrité de cette liaison électrique malgré les efforts qui peuvent être générés par des actions mécaniques sur l'électrode 40 et 15 notamment par l'écrou primaire de connexion 30, l'écrou constructeur 60 ou encore les mouvements de dilatation différentielle par les variations de température de fonctionnement de l'électrode centrale 40 et du moteur. La figure 3 montre en coupe le détail d'un autre mode de 20 réalisation 20' de la cartouche chauffante 20 de la figure 1. Elle se com- pose d'un manchon métallique 21' électroconducteur, ayant une partie avant 21'a et une partie arrière 21'b dont l'une 21'a reçoit un barreau 22' en céramique vitrifiée, fixé par sertissage et l'autre 2 l'b est emmanchée dans le cône 15 (figure 1) du corps cylindrique. 25 La cartouche chauffante 20' est composée d'un barreau en céramique vitrifiée 22' dans lequel est intégré le filament chauffant 23' dont une extrémité 231' est reliée à l'extrémité avant 2 l'a du manchon 21', maintenu dans le corps 10 ; le corps 10 qui assure la mise à la masse par son contact avec la culasse du moteur par son cône 30 d'étanchéité 15 ; l'autre extrémité 232' du filament chauffant 23' est re- liée à l'électrode centrale 40 isolée par rapport au manchon métallique conducteur 21'. L'extrémité avant 41 de l'électrode centrale 40 pénètre dans l'extrémité arrière 21'b du manchon 21' à travers un bouchon 24' qui assure le maintien de l'extrémité 41 et son isolation électrique. 3033029 8 L'électrode centrale 40 en forme de tige, par exemple pleine, a une surface extérieure lisse. Elle est munie sur au moins une partie de son extrémité avant 41, d'une surface d'accrochage mécanique 42. La surface d'accrochage mécanique 42 est une surface rendue ru- 5 gueuse comme la surface 42 du premier mode de réalisation. Le volume intérieur du manchon 21' est rempli d'une poudre isolante électrique compactée 25'. La surface d'accrochage mécanique 42 coopère avec la poudre isolante compactée 25' de façon que non seulement l'extrémité 10 du filament chauffant 23' soit prise par la poudre compactée 25' pour être bloquée mais qu'il en est de même de l'électrode centrale 40, bloquée en rotation et en translation par rapport au filament, à la liaison entre l'extrémité arrière 232' du filament 23' et l'électrode centrale 40 pour garantir l'intégrité de cette liaison électrique quels que soient les 15 efforts exercés sur l'électrode 40, par l'écrou primaire 30, l'écrou cons- tructeur 60 ou encore les mouvements de dilatation différentielle par les variations de température de fonctionnement de l'électrode centrale 40 et du moteur. En résumé, la liaison entre la surface d'accrochage mé- 20 canique 42 et la poudre isolante compactée 25, 25' est une liaison par la forme qui bloque l'extrémité 41 de l'électrode centrale 40 en translation et en rotation par rapport à l'enveloppe 21, 21', elle-même solidaire du corps tubulaire 10, de sorte que les efforts mécaniques exercés par l'écrou primaire de connexion 30 ou l'écrou constructeur 60 ne risquent 25 pas d'influencer la liaison de l'électrode centrale 40 au filament chauf- fant 23, 23'. 30 3033029 9 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Bougie de préchauffage 10 Corps tubulaire 5 11 Extrémité avant 12 Extrémité arrière 13 Filetage 14 Prise d'outil 15 Cône d'étanchéité 10 20, 20' Cartouche chauffante 21 Tube ou enveloppe tubulaire 21' Manchon 21'a Extrémité avant 21'b Extrémité arrière 15 22' Barreau en céramique 23, 23' Filament chauffant 231, 232, 231', 232' Extrémité avant et arrière filament 24, 24' Bouchon 25, 25' Poudre compactée 20 30 Ecrou primaire de blocage Electrode centrale 41 Extrémité avant 42 Surface d'accrochage mécanique 43 Surface centrale 25 44 Extrémité arrière filetée 50 Fiche constructeur 60 Ecrou constructeur 70 Rondelle isolante 100 Bougie connue 30 110 Corps tubulaire 111 Extrémité avant 112 Extrémité arrière 113 Filetage 114 Prise d'outil 35 115 Cône d'étanchéité 3033029 10 120, 120'Cartouche chauffante 121 Tube ou enveloppe tubulaire 122 Bouchon 123 Filament 5 124 Poudre isolante compactée 130 Ecrou primaire de blocage 140 Electrode centrale 141 Extrémité avant 142 Extrémité arrière filetée 10 150 Fiche constructeur 160 Ecrou constructeur 170 Rondelle isolante 15 XX Axe de la bougie AV à gauche du plan AR à droite du plan 20 REVENDICATIONS1°) Bougie de préchauffage comprenant : un corps tubulaire métallique (10) dont une extrémité est terminée par une cartouche chauffante (20, 20') et l'autre extrémité (12) porte un écrou primaire de connexion (30), une électrode centrale (40) traversant de manière isolée le corps tubulaire (10) et reliant électriquement la cartouche chauffante (20, 20') et la fiche constructeur (50) par l'intermédiaire du filetage (44) de l'écrou primaire (30) et de l'écrou constructeur (60), la cartouche chauffante (20, 20') logeant un filament chauffant (23, 23') dont une extrémité est reliée électriquement au corps tubulaire (10) par l'intermédiaire du tube (21) ou manchon (21') et l'autre extrémité est reliée à l'extrémité avant (41) de l'électrode centrale (40) arrivant à l'intérieur de la cartouche (20, 20') remplie d'une poudre (25, 25') isolante électrique, compactée, entourant et bloquant le fi- lament chauffant (23, 23') et l'extrémité (41) de l'électrode centrale (40), bougie caractérisée en ce que l'extrémité (41) de l'électrode centrale (40) à surface lisse est au moins partiellement munie d'une surface d'accrochage (42) réali- sant une liaison d'accrochage mécanique avec la poudre compactée (25, 25') de la cartouche chauffante (20, 20'). 2°) Bougie de préchauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface d'accrochage mécanique (42) est une surface rendue rugueuse, une surface moletée ou une surface déformée. 3°) Bougie de préchauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cartouche chauffante (20) est formée d'un tube métallique conducteur (21) fermé à l'extrémité avant et logeant un filament chauffant (23) dont une extrémité est fixée à l'enveloppe tubulaire (21) et l'autre extrémité est reliée à l'extrémité avant (41) de l'électrode centrale (40) débouchant dans cette enveloppe tubulaire à travers 3033029 12 son ouverture arrière en passant dans un bouchon (24) isolant électrique, l'intérieur de la cartouche est rempli d'une poudre (25) isolante électrique, compactée, entourant et bloquant le filament chauffant 5 (23) et l'extrémité (41) de l'électrode centrale (40), la surface d'accrochage (42) est située entre l'extrémité (41) et la zone (43) de l'électrode centrale (40), à surface lisse, pénétrant dans la cartouche chauffante (20) au-delà du bouchon (24). 10 4°) Bougie de préchauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cartouche chauffante (20') étant formée d'un manchon (21') métallique électroconducteur et d'un barreau en céramique vitrifiée (22') avec un filament chauffant (23') dont une extrémité (231') est 15 fixée au manchon (21') et l'autre extrémité (232') est reliée à l'extrémité avant (41) de l'électrode centrale (40), l'intérieur du manchon (21') étant rempli d'une poudre (25') isolante électrique, compactée, entourant et bloquant le filament chauffant (23') et l'extrémité (41) de l'électrode centrale (40) munie 20 de la surface d'accrochage (42) réalisant une liaison d'accrochage mécanique avec la poudre compactée (25').