FR2787144A1 - Transmetteur a levier - Google Patents
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Abstract
Pour transmettre un débattement d'un actionneur (2) à un organe de positionnement (3), en particulier dans le cas d'une valve d'injection, on utilise un levier de transmission (8) qui se trouve en contact avec l'actionneur et avec l'organe de positionnement, les surfaces de contact avec les éléments de glissement (9, 10) et avec un contre-appui étant réalisées avec une courbure convexe ou concave.
Description
L'invention concerne un dispositif pour transmettre un débattement d'un
actionneur à un organe de positionnement, comportant un élément de transmission qui présente des première, deuxième et troisième zones d'appui, la première zone d'appui se trouvant en contact avec une première zone de contact qui est associée à l'actionneur, la deuxième zone d'appui se trouvant en contact avec une deuxième zone de contact qui est associée à l'organe de positionnement, et la troisième zone d'appui se trouvant en contact avec une troisième zone de contact qui est associée à un contre-appui fixe, et l'élément de transmission étant disposé de telle façon que le débattement de l'actionneur soit transmis à l'organe de positionnement par un mouvement de rotation de l'élément de transmission autour d'un point de rotation. Un tel dispositif, désigné par ailleurs également
par transmetteur à levier, est connu par US-4 101 076.
Dans US-4 101 076, on décrit une valve d'injection présentant un actionneur piézo-électrique qui, au moyen d'un transmetteur à levier, commande directement une aiguille d'injection. Le transmetteur à levier présente deux bras de levier de longueurs différentes, qui sont reliés entre eux en formant un angle droit. Le bras de levier le plus court se trouve en contact avec l'actionneur piézo-électrique et le bras de levier plus long se trouve en contact avec l'aiguille d'injection. Le transmetteur à levier prend, de plus, appui, dans sa zone angulaire, sur le carter de la valve
d'injection. Lors d'un débattement de l'actionneur piézo-
électrique, le transmetteur à levier tourne autour d'un point de rotation situé dans la zone angulaire et produit un débattement plus grand de l'aiguille d'injection, par
suite des longueurs différentes des deux bras de levier.
La forme du transmetteur à levier mis en oeuvre dans US-4 101 076 ne présente qu' une faible rigidité, qui, en particulier dans le cas o la valve d'injection s'ouvre et se ferme avec une grande dynamique, conduit à un manque de précision lors de la transmission du débattement. De plus, le transmetteur à levier n'a qu'un contact linéaire sur ses trois points d'appui respectifs, sur l'actionneur piézo-électrique, sur l'aiguille d'injection et sur le carter de la valve d'injection, de sorte qu'en raison des forces de pression qui interviennent, il se produit des déformations et des tensions conduisant à une usure élevée, qui peut
provoquer directement, à son tour, une perte de course.
Le but de la présente invention est d'offrir un dispositif pour transmettre un débattement d'un actionneur à un organe de positionnement, dispositif qui se distingue par une usure faible, même dans le cas o il
s'agit d'un fonctionnement très dynamique.
Ce problème est résolu par un dispositif du type indiqué ci-dessus, qui est caractérisé en ce que les première, deuxième et troisième zones d'appui présentent chacune une surface courbe, convexe ou concave, qui s'engage dans une zone de surface courbe opposée associée, concave ou convexe, située respectivement dans
les première, deuxième et troisième zones de contact.
Le dispositif selon l'invention, destiné à transmettre un débattement d'un actionneur à un organe de positionnement permet, par la forme incurvée des surfaces de contact avec l'actionneur, avec l'organe de positionnement et avec un contre-appui, d'avoir un contact de surface répartissant sur une grand surface les forces de pression agissant verticalement, et donc réduisant ainsi les déformations et les tensions qui en résultent. Cela conduit à une réduction de l'usure pour le transmetteur à levier, et donc à un maintien fiable de la course transmise, même pour des vitesses de transmission élevées et pour un grand nombre de cycles de l'actionneur. Selon d'autres particularités avantageuses de l'invention: -la première zone de contact forme une partie d'un élément de glissement, présentant une surface d'appui plane qui se trouve en contact avec une surface de contact plane située sur l'actionneur, - la deuxième zone de contact est une partie d'un élément de glissement, présentant une surface d'appui plane qui se trouve en contact avec une surface de contact plane située sur l'organe de positionnement; -la surface courbe, concave ou convexe, située sur les première, deuxième et troisième zones d'appui de l'élément de transmission, et les zones de surface opposées associées, convexes ou concaves, situées sur les première, deuxième et troisième zones de contact présentent chacune soit la forme d'un élément de surface cylindrique, soit la forme d'un élément de surface sphérique; - l'élément de transmission présente, en section, essentiellement une forme triangulaire, - l'élément de transmission est réalisé sous
forme d'une plaque.
Suivant une forme d'exécution préférée de l'invention, entre le transmetteur à levier et l'actionneur, et respectivement entre le transmetteur à levier et l'organe de positionnement, sont disposés respectivement des éléments de glissement qui forment une surface d'appui plane avec l'actionneur et le transmetteur à levier, de telle façon que les mouvements horizontaux, se produisant du fait de la rotation du transmetteur à levier, respectivement entre le transmetteur à levier et l'actionneur, et entre le transmetteur à levier et l'organe de positionnement, peuvent être repris par les grandes surfaces de frottement. Du fait de cette forme de construction, la pression de surface entre le transmetteur à levier et l'actionneur et entre le transmetteur à levier et l'organe de positionnement est réduite et la résistance à
l'usure est ainsi améliorée.
L'invention a également pour objet une valve d'injection comportant un dispositif pour transmettre un débattement d'un actionneur à un organe de
positionnement, tel que défini ci-dessus.
On décrira ci-après plus en détail l'invention, en référence au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 représente une valve d'injection comportant un transmetteur à levier selon l'invention; et - la figure 2 est une vue d'un détail du
transmetteur à levier représenté sur la figure 1.
La figure 1 représente schématiquement une coupe d'un entraînement de positionnement d'une valve d'injection de carburant, qui se compose essentiellement d'un carter de valve 1, comportant un alésage intérieur étagé 11, d'un actionneur piézo-électrique 2 et d'un organe de positionnement 3. L'actionneur piézo-électrique 2 est, dans ce cas, constitué de plusieurs éléments piézo-électriques 21 empilés les uns sur les autres, qui sont disposés dans un corps creux 22 réalisé sous la forme d'un ressort tubulaire. Ce corps creux 22 est relié à une plaque de tête 23 et à une plaque de fond 24, les éléments piézo- électriques 21 de l'actionneur, empilés les uns sur les autres, étant soumis à une force de précontrainte prédéfinie, de préférence, de 800 à 1000 N. Pour commander l'actionneur piézo-électrique 2, les éléments 21 de l'actionneur sont reliés électriquement à des bornes de contact (non représentées), en saillie de la plaque de tête 23. Une tension est appliquée sur ces bornes dans un raccord d'actionneur 4 enfoncé sur l'actionneur, provoquant ainsi un allongement sur
l'actionneur piézo-électrique 2.
L'actionneur piézo-électrique 2 est, de plus, disposé dans un carter d'actionneur 25, qui est serré, de façon fixe, à l'extrémité supérieure de l'alésage intérieur 11 à gradins, réalisé dans le carter de valve 1. Ainsi, le carter d'actionneur 25 est pressé contre une bague support circulaire 51, qui, à son tour, est appuyée, avec une bague d'ajustage circulaire 52, contre un épaulement situé sur l'alésage intérieur 11. Le carter d'actionneur 25 est maintenu par une vis creuse 12, qui fait prise sur une bague de serrage 26 entourant le carter d'actionneur 25 et qui est vissée sur le carter de
valve 1.
La plaque de fond 24 de l'actionneur piézo-
électrique 2 est munie, en son milieu, d'une saillie 241, de préférence circulaire. Autour de cette saillie 241, est disposée une membrane 6, en forme de disque, reliée à la plaque de fond 24, et qui s'étend de celleci jusqu'à la paroi intérieure du carter de valve 1. La membrane 6, en forme de disque, est maintenue dans sa zone extérieure
entre la bague d'appui 51 et le carter d'actionneur 25.
La membrane 6 sert à protéger l'actionneur piézo-
électrique 2 d'une fuite de carburant provenant de la
valve d'injection.
Le débattement de l'actionneur piézo-électrique 2, produit par électrostriction, est transmis par un
transmetteur à levier 8 à l'organe de positionnement 3.
Le transmetteur à levier 8 est relié, par un premier élément de glissement 9, à la saillie 241 de la plaque de fond 24 et, par un deuxième élément de glissement 10, à un piston de valve 31 de l'organe de positionnement 3. Le transmetteur à levier 8 est entouré par la bague d'ajustage 52 et est appuyé avec un autre bras sur une bague 53 formant contre-appui, disposée au-dessous de la bague d'ajustage 52 et reposant sur un épaulement réalisé
dans l'alésage intérieur 11 du carter de valve 1.
La figure 2 représente en perspective le transmetteur à levier 8, avec le premier élément de glissement 9 et le deuxième élément de glissement 10, ainsi que des parties de la bague de contre-appui 53 et du piston de valve 31. Le transmetteur à levier 8 est essentiellement réalisé en forme de plaque, les surfaces latérales de délimitation ayant, en gros, la forme d'un triangle comportant un sommet aplati et des coins arrondis. La forme en triangle procure une rigidité élevée du transmetteur à levier 8, s'opposant à des déformations et à des gauchissements. L'exécution sous la forme de plaque permet une fabrication simple, car les contours du transmetteur à levier peuvent, de façon simple, être meulées sur une barre. Le transmetteur à levier 8 peut ensuite être réalisé, à partir de cette barre, par découpage en tranches. De plus, ce procédé permet la fabrication, avec une précision élevée, de
transmetteurs à levier identiques.
Le transmetteur à levier 8 est muni, à son sommet aplati associé à l'actionneur piézo-électrique 2, d'une rainure 81 de forme semicirculaire, dans laquelle s'engage l'élément de glissement 9 disposé entre l'actionneur piézo-électrique 2 et le transmetteur à levier 8. Ce premier élément de glissement 9, comme la rainure 81 située dans le transmetteur à levier 8, présente essentiellement la forme d'un cylindre de révolution droit coupé par le milieu, la forme de sa surface enveloppe 91 étant ajustée à la forme de la rainure 81. Une surface arrière 92 du premier élément de glissement 9 est essentiellement réalisée plane; elle repose, comme le montre la figure 1, sur la saillie 241
du fond 24 de l'actionneur.
De plus, sur une surface de base du transmetteur à levier 8 respectivement dans chacune des zones d'extrémité arrondies, est réalisé un bossage de forme semi-circulaire 82, 83. Ces bossages présentent essentiellement la forme d'un cylindre de révolution droit, coupé par le milieu. Le premier bossage 82 s'engage dans une rainure 101 de forme semi-circulaire, réalisée dans le deuxième élément de glissement 10, et dont la forme est ajustée à la forme extérieure du premier bossage 82. Une surface arrière 102, située, à l'opposé, sur le deuxième élément de glissement 10, est réalisée essentiellement plane et repose sur une surface frontale 311 du piston de valve 31. Le deuxième bossage 83 sur le transmetteur à levier 8 s'engage dans une rainure 531 réalisée dans la bague de contre-appui 53, la forme de la rainure 531 étant ajustée à la forme extérieure du deuxième bossage 83. Le bord 532, situé à l'intérieur, de la bague de contre-appui 53 est, de plus, arrondi de telle façon qu'il n'empêche pas un mouvement de rotation du transmetteur à levier 8 autour du bossage 83. L'organe de positionnement représenté sur la figure 1, comportant un transmetteur à levier 8, tel que représenté sur la figure 2, fonctionne comme suit: Lorsque l'actionneur piézo-électrique 2 est commandé, son allongement provoqué par électrostriction, a pour effet de faire coulisser la plaque de fond 24 dans l'alésage intérieur 11 du carter de valve 1, ce qui déforme la membrane 6. La saillie 241 sur le fond 24 de l'actionneur exerce une pression contre la surface
arrière 92 située sur le premier élément de glissement 9.
Le premier élément de glissement 9 retransmet cette pression avec sa surface enveloppe 91 à la rainure 81 située dans le transmetteur à levier 8, ce qui fait tourner le transmetteur à levier 8 autour d'un point de rotation situé perpendiculairement au-dessus de la surface de contact entre le deuxième bossage 83 et la rainure 531 dans la bague de contre-appui 53. Par ce mouvement de rotation, une pression est exercée, par l'intermédiaire du premier bossage 82, sur la rainure 101 dans le deuxième élément de glissement 10. Cette pression est retransmise par la surface arrière 102 du deuxième élément de glissement 10, à la surface frontale 311 du piston de valve 31, ce qui fait coulisser ce dernier plus profondément dans l'alésage intérieur 11 du carter de valve 1. Le mouvement du piston de valve 31 de l'organe de positionnement 3 peut alors être utilisé dans la valve d'injection de carburant, par exemple pour ouvrir une
aiguille d'injection (non représentée).
Le rapport de transmission du mouvement de l'actionneur sur le mouvement du piston de valve est déterminé par un rapport de la première distance efficace b entre le deuxième bossage 83, qui est disposé dans la rainure 531 de la bague de contre-appui 53, et le premier bossage 82, qui est placé dans la rainure 101 du deuxième élément de glissement 10, à la distance efficace a, entre le deuxième bossage 83 et la rainure 81, dans laquelle est engagé le premier élément de glissement 9. De ce fait, le débattement de l'actionneur piézo-électrique 2 peut être transformé en un débattement plus grand du piston de valve 31. Il est essentiel, pour la conception du transmetteur à levier 8 selon l'invention, d'obtenir une grande surface dans le cas du transfert de force de l'actionneur piézo-électrique 2 au transmetteur à levier 8, puis ensuite du transmetteur à levier 8 à l'organe de positionnement 3. Cela est obtenu au moyen des surfaces de contact courbes, respectivement convexes et concaves, dans la rainure 81 ainsi que sur le premier bossage 82 et sur le deuxième bossage 83, qui agissent en créant un contact sur une grande surface, et donc vont dans le sens
d'une diminution de la pression de surface.
La mise en oeuvre du premier élément de glissement
9 entre le transmetteur à levier 8 et l'actionneur piézo-
électrique 2, et respectivement du deuxième élément de glissement 10 entre le transmetteur à levier 8 et l'organe de positionnement 3, permet, de plus, au moyen de ces éléments de glissement, de reprendre le déplacement horizontal des zones de contact du transmetteur à levier 8 avec la saillie 241 de la plaque de fond 24 de l'actionneur, et respectivement de la surface frontale 311 du piston de valve 31, ce déplacement étant dû au mouvement du transmetteur à levier 8. Le déplacement horizontal se fait ensuite entre la surface arrière 92 du premier élément de glissement 9, reposant sur la saillie 241, et la surface arrière 102 du deuxième élément de glissement 10, reposant sur la surface frontale 311 du piston de valve 31. En raison de la grande surface de frottement, il ne se produit donc qu'une faible pression de surface, de telle façon que l'usure provoquée par des tensions et des déformations est réduite de façon significative. De plus, par l'interaction du premier élément de glissement 9 situé entre l'actionneur piézo-électrique 2 et le transmetteur à levier 8, et du deuxième élément de glissement 10 entre le transmetteur à levier 8 et l'organe de positionnement 3, on garantit que, pour chaque position angulaire du transmetteur à levier 8, un contact de surface ait lieu dans la rainure 81, et respectivement sur le deuxième bossage 82 lors de la transmission des forces. Cela contribue encore à réduire la pression de surface et donc l'usure sur le transmetteur à levier 8. Si on considère les forces élevées qui agissent sur le transmetteur à levier 8, ainsi que les grandes vitesses de transmission dans le cas des valves d'injection de carburant, cela
conduit à une nette amélioration.
En variante à la forme d'exécution semi-
cylindrique des surfaces de contact dans la rainure 81 et sur les bossages 82 et 83, telle qu'elle est représentée sur la figure 2, on pourrait également avoir une forme d'exécution présentant des éléments de surface sphériques. Mais également, suivant la conception de la construction de la valve d'injection, on ne pourrait réaliser qu'une seule rainure, ou qu'un seul des bossages, avec un élément de surface sphérique. De plus, il existe également la possibilité de remplacer l'un des deux bossages 81, 82, ou les deux bossages sur le transmetteur à levier 8 par une rainure, ou de réaliser un bossage au lieu de la rainure 81, sur le transmetteur
à levier 8.
En variante à la forme d'exécution représentée sur les figures 1 et 2, si seulement une faible course est transmise et si, de plus, un jeu suffisant existe, la plaque de fond 24 de l'actionneur 2 peut s'engager directement, par l'intermédiaire d'un bossage, dans la rainure 81 sur le transmetteur à levier 8, et, respectivement, le premier bossage 82 situé sur le transmetteur à levier 8 peut s'engager dans une rainure prévue dans la surface frontale 311 du piston de valve 31, ce qui procure une surface de contact suffisante et donc une faible pression de surface. Au lieu de la disposition représentée sur la figure 1, comportant un transmetteur à levier, il y a également la possibilité d'utiliser deux ou plusieurs transmetteurs à levier entre l'actionneur piézo-électrique 2 et l'organe de positionnement 3. Mais, pour actionner sans frottement l'organe de positionnement, il faut faire attention, dans le cas de la disposition avec plusieurs transmetteurs à levier, que la force de l'actionneur soit transmise en étant répartie au milieu ou de façon égale sur l'organe de positionnement, afin qu'il n'apparaisse pas de couple de rotation dans l'organe de positionnement. Pour cela, les transmetteurs à levier sont de préférence, alignés symétriquement par rapport à un axe médian traversant
l'organe de positionnement.
Claims (7)
1. Dispositif pour transmettre un débattement d'un actionneur (2) à un organe de positionnement (3), comportant un élément de transmission (8) qui présente des première, deuxième et troisième zones d'appui (81, 82, 83), la première zone d'appui (81) se trouvant en contact avec une première zone de contact (91) qui est associée à l'actionneur, la deuxième zone d'appui (82) se trouvant en contact avec une deuxième zone de contact (101) qui est associée à l'organe de positionnement, et la troisième zone d'appui (83) se trouvant en contact avec une troisième zone de contact (531) qui est associée à un contre- appui fixe (53), et l'élément de transmission (8) étant disposé de telle façon que le débattement de l'actionneur soit transmis à l'organe de positionnement par un mouvement de rotation de l'élément de transmission autour d'un point de rotation, caractérisé en ce que les première, deuxième et troisième zones d'appui (81, 82, 83) présentent chacune une surface courbe, convexe ou concave, qui s'engage dans une zone de surface courbe opposée associée, concave ou convexe, située respectivement dans les première,
deuxième et troisième zones de contact (91, 101, 531).
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la première zone de contact (91) est une partie d'un élément de glissement (9), présentant une surface d'appui plane (92), qui se trouve en contact avec une surface de contact plane (241) située sur
l'actionneur (2).
3. Dispositif suivant l'une quelconque des
revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la deuxième
zone de contact (101) est une partie d'un élément de glissement (10), présentant une surface d'appui plane (102), qui se trouve en contact avec une surface de contact plane (311) située sur l'organe de positionnement (3).
4. Dispositif suivant l'une quelconque des
revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface
courbe, concave ou convexe, située sur les première, deuxième et troisième zones d'appui (81, 82, 83) de l'élément de transmission (8), et les zones de surface opposées associées, convexes ou concaves, situées sur les première, deuxième et troisième zones de contact (91, 101, 531) présentent chacune soit la forme d'un élément de surface cylindrique, soit la forme d'un élément de
surface sphérique.
5. Dispositif suivant l'une quelconque des
revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément de
transmission (8) présente, en section, essentiellement
une forme triangulaire.
6. Dispositif suivant l'une quelconque des
revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément de
transmission (8) est réalisé sous forme d'une plaque.
7. Valve d'injection comportant un dispositif de transmission de débattement d'un actionneur (2) à un organe de positionnement (3), suivant l'une quelconque
des revendications 1 à 6.
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| DE19857615C1 (de) | 2000-07-13 |
| FR2787144B1 (fr) | 2005-09-16 |
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