Brevet FR3051846A1 — publié le 20171201

DP-322666 VANNE HAUTE PRESSION DOMAINE TECHNIQUE L'invention est relative à une vanne haute pression pour circuit d'injection diesel et plus particulièrement l'agencement de ces composants et la fabrication de ceux-ci. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Les circuits d'injection directe de carburant dans les moteurs à combustion interne comprennent une vanne pilotée qui peut être en prise directe sur une rampe commune distribuant le carburant sous pression à des injecteurs. La vanne est pilotée et peut être actionnée pour restreindre un passage et laisser sortir du carburant permettant ainsi de contrôler en permanence la pression dans le circuit d'injection. On connait entre autre des vannes comprenant un corps tubulaire dans lequel une aiguille pilotée par un actionneur électromagnétique module la surface de passage de sortie du carburant. L'actionneur électromagnétique est monté sur le corps de vanne et est fixé par une bague élastique prise dans des rainures du corps de vanne et du boîtier de l'actionneur. Ce montage permet la rotation de l'actionneur par rapport au corps de vanne pour le montage de la vanne haute pression sur la rampe commune et permet une orientation spécifique du connecteur de l'actionneur par rapport à la rampe. Le couple de rotation doit être contrôlé pour des valeurs minimales et maximales. Cette fonction est assurée par une rondelle en caoutchouc en-dessous de l'actionneur, sur le même côté de la bague élastique, ce qui permet une force de compression entre le corps de vanne et le boîtier de l'actionneur. La résistance mécanique de l'actionneur doit être augmentée pour résister à une charge élevée nécessaire pour la mise en place de la bague élastique dans sa rainure tout en comprimant la rondelle en caoutchouc. De plus, l'assemblage de la bague élastique nécessite des outils spécifiques pour atteindre l'espace réduit de positionnement de la bague, faisant de cet assemblage un risque majeur de non qualité du dispositif. Il est donc important de proposer une solution nouvelle résolvant ces 35 problèmes. 3051846 2 RESUME DE L'INVENTION Une vanne haute pression partie au circuit d'injection diesel à rampe commune d'un moteur à combustion interne comprend un corps axial de vanne pourvu extérieurement d'une surface cylindrique de centrage et d'une surface 5 radiale d'appui, un ensemble actionneur-connecteur. L'ensemble actionneur- connecteur comprend une partie actionneur cylindrique insérée dans une carcasse et une partie connecteur s'étendant latéralement à partir de la partie actionneur. La carcasse a la forme d'une coupelle cylindrique comprenant une partie tubulaire axiale ouverte à une première extrémité et une partie radiale à une seconde 10 extrémité, la partie radiale ayant un trou central joignant une surface radiale intérieure opposée à une surface radiale extérieure. La carcasse est agencée sur le corps de vanne autour de la surface de centrage, la surface radiale extérieure est en contact surfacique contre la surface d'appui du corps de vanne. La vanne haute pression comprend également un joint en élastomère agencé autour de la surface 15 de centrage et contre la surface radiale intérieure, une rondelle de coincement montée serrée inamovible sur la surface de centrage du corps de vanne, la rondelle de coincement comprimant le joint contre la surface radiale intérieure. Le joint comprend une protubérance venue de matière avec le joint et faisant saillie vers la rondelle de coincement, la protubérance étant montée comprimée par la rondelle 20 de coincement. La totalité de la protubérance peut être comprimée par la rondelle de coincement. En d'autres termes, toute la surface de la protubérance peut-être comprimée par la rondelle de coincement. La protubérance peut avoir une forme annulaire. La protubérance peut avoir un profil en section axiale de forme en arc 25 de cercle. La dureté du joint peut être comprise entre 60 et 65 Shore. Le joint peut comprendre deux protubérances, une protubérance faisant saillie vers la rondelle de coincement et une autre protubérance faisant saillie vers la surface radiale intérieure, les deux protubérances ayant un profil en section axial de forme en arc de cercle appartenant à un même cercle. 30 3051846 3 DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels: 5 La Figure 1 est une vue en coupe axiale d'une vanne haute pression selon l'invention. La Figure 2 représente la vanne de la figure 1 en vue éclatée. La figure 3 représente le joint de la figure 1 avant compression par la rondelle de coincement. 10 La figure 4 est une vue en coupe axiale selon le plan 4-4 du joint de la figure 3. La figure 5 représente un agrandissement de la zone 5 de la figure 4 avant compression du joint par la rondelle de coincement. La figure 6 représente un agrandissement de la zone 6 de la figure 1 15 avant compression du joint par la rondelle de coincement. La figure 7 représente un agrandissement de la zone 6 de la figure 1 après compression du joint par la rondelle de coincement. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PRÉFÉRÉS 20 Les Figures 1 et 2 représentent une vanne haute pression 10 destinée à être montée sur la rampe commune du système d'injection diesel 59 d'un moteur à combustion interne. La vanne comprend un corps de vanne 12 réalisé en un matériau magnétique, un ensemble actionneur-connecteur 14 et une aiguille 16 pilotée entre 25 un état ouvert et un état fermé. Le corps de vanne 12 s'étend selon un axe longitudinal A entre une extrémité liée à la rampe commune et une extrémité distante 18 de la rampe, laquelle est chapeautée par une cloche 20 cylindrique fixe, également réalisée en un matériau magnétique, et enfermant le noyau 22 de l'actionneur 30 électromagnétique 24. Le noyau 22 est libre de se déplacer axialement dans la cloche 20. L'aiguille 16, axialement maintenue dans un alésage central du corps 12, est en contact à une extrémité avec le noyau 22 de sorte à pouvoir commuter la vanne entre un état fermé et un état ouvert. Extérieurement, le corps 12 est pourvu 3051846 4 d'une surface cylindrique de centrage 52 de laquelle s'étend radialement une surface d'appui 50. L'ensemble actionneur-connecteur 14 comprend un actionneur électromagnétique 24 et une partie connecteur 26 s'étendant latéralement à partir 5 de la partie actionneur. La partie actionneur 24 comprend une bobine électrique 28 et une rondelle métallique 30 de bouclage magnétique agencée à l'aplomb de la bobine électrique 28. La partie actionneur 24 est insérée dans une carcasse 32. La carcasse 32 est également réalisée en un matériau magnétique. La 10 carcasse 32 a la forme d'une coupelle cylindrique à fond plat et percé. La carcasse est réalisée par emboutissage d'une feuille magnétique d'épaisseur substantiellement constante. La carcasse 32 a donc une partie cylindrique tubulaire 34 s'étendant axialement entre une première extrémité 36 ouverte et une seconde extrémité 38 de laquelle s'étend radialement, et vers l'axe longitudinal A, 15 une partie radiale 40 pourvue d'un trou central 42. Le trou central 42 joint une surface radiale intérieure 44 de la carcasse 32 et une surface radiale extérieure 46 opposée. La partie tubulaire 34 est pourvue d'une large échancrure 48 substantiellement semi-circulaire, de sorte que la première extrémité 36 s'étend dans un espace tridimensionnel comprenant une partie circulaire inscrite dans un 20 plan transverse à l'axe principale A, partie ne comprenant pas l'échancrure 48, et le bord de l'échancrure 48 qui s'étend le long de la partie tubulaire 34, substantiellement perpendiculaire à ladite partie circulaire, l'échancrure 48 et la partie circulaire se raccordant selon des formes arrondies souples. La partie connecteur 26 est insérée dans l'échancrure 48. De préférence, la partie 25 connecteur 26 est surmoulée avec la partie actionneur 24 de sorte à former un ensemble actionneur-connecteur 14 surmoulé. La carcasse 32 est agencée sur le corps de vanne 12, la surface de centrage 52 passant dans le trou central 42 et la surface radiale extérieure 46 venant en contact surfacique contre la surface d'appui 50. Un espace tubulaire 54 30 est ainsi délimité entre le corps de vanne 12 et la carcasse 32, la surface radiale intérieure 44 formant le fond de l'espace tubulaire 54. La bobine 28 s'agence librement dans l'espace tubulaire 54 autour du corps 12 et de la cloche 20 le chapeautant. 3051846 5 Comme représenté sur les figures 1 et 2, un joint 56 est agencé au fond de l'espace tubulaire 54, autour de la surface de centrage 52 et contre la surface radiale intérieure 44. Une rondelle de coincement 58, également agencée au fond de la carcasse 32 autour de la surface de centrage 52, est placée sur le joint 56. Le 5 joint 56 est de préférence un joint élastomère telle que du caoutchouc ou un caoutchouc nitrile hydrogéné. La rondelle 58 a une ouverture centrale dont le diamètre et la forme en coin sont choisis pour que la rondelle 58 puisse être mise en place serrée autour de la surface de centrage 52 mais, une fois en place, ne puisse pas se déplacer 10 notamment sous l'action de vibrations. La rondelle 58 placée sur le joint 56 le comprime contre le corps de vanne 12 et la carcasse 32 assurant le positionnement de la carcasse 32 et son immobilisation relativement au corps de vanne 12. La carcasse 32 est maintenue entre le joint 56 comprimé et la surface d'appui 50 du corps de vanne 12. De préférence, la rondelle de coincement 58 est en métal tel 15 que de l'inox. De préférence la rondelle de coincement 58 montée serrée autour de la surface de centrage 52 et comprimant le joint 56 est inséré en force autour de la surface de centrage 52, par exemple par des techniques bien connues d'enfoncement en force (ou communément appelées 'press-fit'). Comme illustré par la figure 3 et la figure 4, le joint 56 est un joint 20 annulaire présentant une ouverture centrale dont le diamètre est choisi pour être mis en place autour de la surface de centrage 52, et de préférence, après compression par la rondelle de coincement 58, assurant l'étanchéité nécessaire de l'espace tubulaire 54. Le corps du joint 60 comprend une première surface annulaire plate 62 et une deuxième surface annulaire plate 64 parallèle à la 25 première surface 62. A titre d'exemple, la deuxième surface annulaire plate 64 est espacée d'environ 1,7 millimètre de la première surface annulaire plate 62 par l'épaisseur du corps du joint 60. Contrairement à un joint annulaire plat, le joint 56 de l'invention comprend sur ses deux surfaces 62, 64, une protubérance 66, 68 ou bourrelet 30 venue de matière avec le corps du joint 60. En considérant l'orientation verticale de l'axe A sur les figures, il y a donc une surface 62 supérieure qui est orientée vers la rondelle de coincement 58 et une surface 64 inférieure qui est orientée vers la surface radiale intérieure 44 de la carcasse 32. La protubérance 66 agencée sur 3051846 6 la surface 62 supérieure est prévue pour être comprimée par la rondelle de coincement 58 lors du montage du joint 56 sur la vanne haute pression 10. La protubérance 68 agencée sur la surface 64 inférieure est prévue pour être en appui contre la surface radiale intérieure 44 de la carcasse 32. 5 Comme illustré par la figure 4 et la figure 5, les deux protubérances 66, 68 sont de forme annulaire. Les deux protubérances 66, 68 ont un profil en section axiale de forme en arc de cercle et font partie du même cercle virtuel 70 dont le centre est situé à mi-distance de chacune des surfaces plates 62, 64 du corps de joint 60, de sorte que chaque protubérance 66, 68 fait saille de la même hauteur 10 sur les deux surfaces 62, 64 du corps de joint 60. Les protubérances annulaires 66, 68 sont positionnées au voisinage de la périphérie extérieure 72 du corps du joint 60, de sorte à être située à l'endroit où la compression exercée par la rondelle de coincement 58 est la plus forte. L'utilisation de ce type de joint 56 permet l'utilisation de joint à faible 15 dureté, de l'ordre par exemple de 60 à 65 Shores, dont l'épaisseur du corps du joint 60 reste faible, c'est-à-dire, à titre d'exemple, de l'ordre de 1,7 millimètres. Cette faible dureté permet d'obtenir un couple de torsion suffisamment élevée permettant à l'ensemble actionneur-connecteur 14 de rester immobile après ajustement par rotation de la position de la partie connecteur 26 lors du montage 20 sur la rampe commune de la vanne haute pression 10 lors de vibrations produites par exemple lors du roulage d'un véhicule équipé de ce type de vanne haute pression 10. Les deux protubérances 66, 68 permettent d'éviter lors d'un processus de production par injection de joints plats de faible épaisseur, le collage des surfaces 25 plates 62, 64 des corps des joints 60 encore chauds entre elles. En effet les protubérances 66, 68 permettent de minimiser la surface de contact entre joints lors de leur production et facilite ainsi leur démoulage. Les protubérances 66, 68 permettent au joint 56 de présenter une épaisseur totale au point de compression par la rondelle de coincement 58 évitant 30 la saturation du joint 56 en compression. En d'autre terme, l'épaisseur du joint 56 au point de compression doit être suffisante afin d'éviter que la rondelle de coincement 58 ne comprime la totalité de l'épaisseur du joint 56 et évitant ainsi d'obtenir un couple de torsion non maitrisé. L'épaisseur totale du joint 56 est la 3051846 7 somme de l'épaisseur du corps du joint 60, c'est-à-dire la distance séparant les deux surfaces plates 62, 64 du corps du joint 60, avec l'épaisseur des protubérances 66, 68 c'est-à-dire la hauteur de saillie des protubérances 66, 68. A titre d'exemple, l'épaisseur totale du joint 56 est de l'ordre de 2 millimètre, les 5 deux protubérances 66, 68 présentant chacune une épaisseur de l'ordre de 0.15 millimètre. Le joint 56 selon l'invention n'est pas limité à la forme représentée au dessin. A titre d'exemple, le joint 56 peut ne comporter qu'une seule protubérance 66. La protubérance 66 peut ne pas être annulaire. Le profil en section axiale de 10 la protubérance 66 peut être de différentes formes telles que rectangulaire ou triangulaire. La protubérance 66 peut être que partiellement comprimée ou totalement comprimé par la rondelle de coincement 58. Selon la figure 6, la rondelle de coincement 58 et le joint 56 sont positionnés avant la compression du joint 56 par la rondelle de coincement 58. Le 15 joint 56 est positionné autour de la surface de centrage 52, une protubérance 66 étant en appui sur la surface radiale intérieure 44 de la carcasse 32. L'autre protubérance 68 fait saillie vers la rondelle de coincement 58. La rondelle de coincement 58 est placée de sorte à pouvoir être montée en force autour de la surface de centrage 52. 20 Selon la figure 7, la rondelle de coincement 58 est insérée en force selon une force F de l'ordre de quelque millier de Newton autour de la surface de centrage 52 de sorte à comprimer le joint 56. A titre d'exemple, la force de compression du joint est de 3000 Newton au maximum. Par l'effet de la compression, le joint 56 se déforme de sorte à être comprimé contre la surface 25 radiale intérieure 44 de la carcasse 32 et également contre la surface de centrage 52 de la carcasse 32. Le joint comprimé permet d'obtenir la nécessaire étanchéité de l'espace tubulaire 54. Les deux protubérances 62, 64 ne sont plus visibles puisqu'elles sont totalement comprimées. Lors du montage du joint 56 sur la surface radiale intérieure 44 de la 30 carcasse 32, il n'y a aucune contrainte sur le sens d'insertion du joint 56. Que le joint 56 soit monté dans un sens ou dans un autre, la protubérance 66 faisant saillie vers la rondelle de coincement 58 est toujours agencé sur la zone où la 3051846 8 compression du joint 56 par la rondelle 58 est la plus importante et présente la même hauteur de saillie. Une fonction assurée par l'assemblage de la rondelle de coincement 58 en compression selon une force F prédéterminée sur le joint 56 est de permettre la 5 rotation de l'ensemble actionneur-connecteur 14 autour de l'axe longitudinal A autour du corps de vanne 12. Cette rotation permet d'ajuster l'orientation de la partie connecteur 26 par rapport à la rampe commune d'injection. Selon la nature du joint 56, et selon la force de compression F, un couple de rotation de l'ensemble connecteur-actionneur 14 est prédéterminé. Le joint 56 10 étant maintenu comprimé par la rondelle de coincement 58, ledit joint 56 produit sur la carcasse 32 une charge axiale et une friction lors de la rotation de l'ensemble actionneur-connecteur 14. REVENDICATIONS: 1. Vanne haute pression (10) partie au circuit d'injection diesel à rampe commune (59) d'un moteur à combustion interne, la vanne (10) comprenant un corps axial (A) de vanne (12) pourvu extérieurement d'une surface cylindrique de centrage (52) et d'une surface radiale d'appui (50) ; un ensemble actionneur-connecteur (14) ; l'ensemble (14) comprenant une partie actionneur (24) cylindrique insérée dans une carcasse (32) et une partie connecteur (26) s'étendant latéralement à partir de la partie actionneur (24) ; la carcasse (32) ayant la forme d'une coupelle cylindrique comprenant une partie tubulaire (34) axiale (A) ouverte à une première extrémité (36) et une partie radiale (40) à une seconde extrémité, la partie radiale (40) ayant un trou central (42) joignant une surface radiale intérieure (44) opposée à une surface radiale extérieure (46) ; la carcasse (32) étant agencée sur le corps de vanne (12) autour de la surface de centrage (52), la surface radiale extérieure (46) étant en contact surfacique contre la surface d'appui (50) du corps de vanne (12); la vanne haute pression (10) comprenant également un joint (56) en élastomère agencé autour de la surface de centrage (52) et contre la surface radiale intérieure (44) ; une rondelle de coincement (58) montée serrée inamovible sur la surface de centrage (52) du corps de vanne (12), la rondelle de coincement (58) comprimant le joint (56) contre la surface radiale intérieure (44) ; caractérisé en ce que le joint (56) comprend une protubérance (66) venue de matière avec le joint (56) et faisant saillie vers la rondelle de coincement (58), la protubérance (66) étant montée comprimée par la rondelle de coincement (58). 2. Vanne haute pression (10) selon la revendication précédente caractérisée en ce que toute la surface de la protubérance (66) est comprimée par la rondelle de coincement (58). 3051846 10 3. Vanne haute pression (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la protubérance (66) a une forme annulaire. 4. Vanne haute pression (10) selon l'une quelconque des revendications 5 caractérisée en ce que la protubérance (66) a un profil en section axiale de forme en arc de cercle. 5. Vanne haute pression (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la dureté du joint (56) est comprise entre 60 et 10 65 Shore. 6. Vanne haute pression (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le joint (56) comprend deux protubérances (66, 68), une protubérance (66) faisant saillie vers la rondelle de coincement (58) et 15 une autre protubérance (68) faisant saillie vers la surface radiale intérieure (44), les deux protubérances (66, 68) ayant un profil en section axial de forme en arc de cercle appartenant à un même cercle (70). 20