FR2850712A1 - Structure de coulissement pour tige a resistance amelioree a l'abrasion et injecteur - Google Patents

Abstract

Structure de coulissement dans laquelle une tige est retenue de manière à pouvoir coulisser dans un trou de guidage, l'absence de film d'huile résultant du contact du bord de la tige à laquelle une charge de poussée dans la direction axiale est appliquée étant empêchée. Compte tenu du fait que les extrémités (25c1) et (25c2), qui sont toujours de manière coulissante au contact d'une surface latérale (1232a) d'un trou de guidage (1232) d'une surface latérale (25c) d'une tige (251), constituent partiellement le bord, plusieurs gorges en labyrinthes (2501) et (2502) sont formées respectivement aux extrémités (25c1) et (25c2), il est de ce fait possible pour un film d'huile de couvrir toute la partie de contact sans une très grande augmentation de la largeur des gorges. Comme la largeur des gorges n'est pas très fortement accrue, la longueur des parties concernées par le coulissement peut être assurée.

Description

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STRUCTURE DE COULISSEMENT POUR TIGE A RESISTANCE AMELIOREE A L'ABRASION ET INJECTEUR La présente invention est relative à une structure de coulissement pour une tige et à un injecteur.

Une structure de coulissement dans laquelle une tige est retenue de manière à pouvoir coulisser dans un trou de guidage est utilisée dans divers types d'équipements, et un injecteur constituant un dispositif d'injection de carburant dans 1o un moteur à combustion interne constitue un exemple d'un tel équipement. Un injecteur permet l'injection de carburant et l'arrêt de l'injection, par exemple, en déplaçant axialement un pointeau constitué par une tige et inséré dans un gicleur auquel est fourni un carburant à injecter. Dans ce cas, l'injecteur a une structure de coulissement dans laquelle le pointeau est retenu de manière à pouvoir coulisser dans 15 un trou de guidage. Le pointeau ouvre une vanne, par exemple, lorsque la pression du carburant dans le gicleur, qui agit toujours dans le sens de l'ouverture de la vanne, dépasse la force élastique d'un ressort qui définit une pression pour l'ouverture de la vanne.

Il existe un autre exemple de structure, telle qu'un injecteur utilisé dans un 20 dispositif d'injection de carburant du type " common-rail " (injection directe haute pression) à rail commun, dans laquelle la contrepression du pointeau évolue entre la haute pression et la basse pression pour actionner le pointeau. Un tel injecteur a une structure de coulissement dans laquelle une chambre à vanne, pourvue d'un corps de vanne pour isoler une chambre de contre-pression par rapport à une source de basse 25 pression, est présente en chemin sur un trajet d'écoulement pour libérer le carburant à haute pression à introduire dans la chambre de contre-pression qui génère une contrepression, vers la source de basse pression et un piston servant à appuyer contre le corps de vanne est retenu dans un trou de guidage pénétrant à travers la cloison de la chambre de vanne. Le piston est poussé et entraîné par un actionneur constitué par un 30 empilement d'éléments piézoélectriques ou analogues, l'isolation entre la chambre de contre-pression et la source de basse pression est annulée par un déplacement du corps de vanne, et la chambre de contre-pression reçoit une basse pression.

Dans les cas de ces injecteurs, une partie du carburant pénètre dans l'interstice entre la surface latérale de la tige et la surface latérale du trou de guidage 35 et y forme un film d'huile, et par conséquent les conditions de coulissement sont améliorées en raison de la diminution des frottements lors du coulissement, mais une fuite de carburant depuis la portion de coulissement (fuite de la portion de coulissement) réduit la force exercée par le pointeau pour ouvrir la vanne et la pression d'huile générée et il faut par conséquent assurer suffisamment l'étanchéité 5 empêchant les fuites de carburant, tout en maintenant également les possibilités de coulissement, et un jeu limité à seulement quelques gim est autorisable entre la surface latérale du trou de guidage et la surface latérale du pointeau au contact l'une de l'autre en permettant un coulissement. Pour cette raison, il existe une proposition dans laquelle des gorges en labyrinthes sont formées dans la surface latérale d'un lo pointeau pour empêcher l'absence d'un film d'huile et intercepter les corps étrangers présents dans un carburant (cf. document de brevet 1, etc. ).

Il existe une autre proposition dans laquelle l'irrégularité des conditions de coulissement et les performances d'étanchéité sont améliorées en agrandissant les intervalles de disposition des gorges de façon que l'intervalle du côté de la basse 15 pression soit plus grand que celui du côté de la haute pression et que l'intervalle dans la partie centrale soit plus grand que celui du côté de la basse pression, compte tenu également du fait que le diamètre intérieur d'un trou de guidage s'agrandit et se déforme le plus du côté haute pression de celui-ci et que le jeu devient relativement grand, tandis que l'ampleur de l'agrandissement et de la déformation est faible sur la 20 partie centrale du trou de guidage, car un fort gradient de pression est produit dans la direction du trou de guidage dans un dispositif tel que le dispositif d'injection de carburant du type à " comnmon-rail "évoqué plus haut, dans lequel un carburant à haute pression est envoyé à l'intérieur d'un corps de gicleur (cf. document de brevet, etc.).

[Document de brevet 1] Publication de brevet japonais (Kokai) n' 7-103106 non examinée [Document de brevet 2] Publication de brevet japonais (Kokai) n0 2001- 280223 non examinée La pression d'un carburant agit sur le pointeau depuis une direction axiale et une force élastique qui définit une pression afin d'ouvrir une vanne et la pression du carburant dans la chambre de contre-pression agissent depuis l'autre direction axiale.

Lorsqu'un piston est poussé et entraîné par un actionneur, l'actionneur déplace le piston à l'encontre de la pression du carburant et de la force élastique exercée depuis 35 une direction axiale. Autrement dit, le pointeau et le piston se déplacent dans la direction axiale dans des conditions o une charge de poussée est appliquée depuis les deux surfaces d'extrémités.

Dans de telles conditions, un couple est susceptible d'agir sur la tige et la tige s'incline par rapport à la direction axiale du trou de guidage, venant de ce fait au 5 contact des bords. Pour cette raison, il y a un risque d'abrasion provoqué par l'absence d'un film d'huile dans la portion de contact entre la surface latérale de la tige et la surface latérale du trou de guidage.

La présente invention a été mise au point compte tenu des problèmes évoqués ci-dessus, et l'objectif consiste à réaliser une structure de coulissement d'une 10 tige permettant d'empêcher l'abrasion due à l'absence d'un film d'huile, et un injecteur comportant la structure de coulissement d'une tige.

Dans une structure de coulissement d'une tige selon un premier aspect de la présente invention, une tige est retenue de manière coulissante dans un trou de guidage et plusieurs gorges en labyrinthes sont formées respectivement dans les deux 15 parties d'extrémités axiales de la surface latérale de la tige, situées dans une zone o une surface latérale de la tige coulisse toujours au contact d'une surface latérale du trou de guidage.

Les portions de contact entre la surface latérale de la tige et la surface latérale du trou de guidage, qui sont en contact par leurs bords en raison de 20 l'inclinaison de la tige, sont situées au deux extrémités de la tige o la surface latérale de la tige coulisse toujours au contact de la surface latérale du trou de guidage, et les portions de contact ont une certaine longueur dans la direction axiale du trou de guidage. En formant plusieurs gorges respectivement aux deux extrémités, il est possible d'amener un film d'huile à couvrir toute la portion de contact ayant la 25 certaine longueur sans accroître très fortement la largeur des gorges. Comme la largeur des gorges n'est pas très fortement agrandie, il est possible d'assurer la longueur de coulissement de la portion de contact. Pour cette raison, il est possible d'empêcher efficacement l'abrasion résultant de l'absence d'un film d'huile et d'éviter à l'avance l'adhérence résultant de l'abrasion et le coincement de la tige résultant de la 30 formation de poudre par abrasion.

Un injecteur selon un deuxième aspect de la présente invention comprend un pointeau, constitué par une tige, déplacé dans la direction axiale pour évoluer entre une position d'injection de carburant et une position d'arrêt de l'injection, et insérée dans un gicleur alimenté en carburant à injecter; une structure, dans laquelle 35 le pointeau est retenu de manière à pouvoir coulisser dans un trou de guidage formé dans la paroi du gicleur, ou une structure ayant la structure de coulissement d'une tige selon le premier aspect dans laquelle une chambre de vanne pourvue d'un corps de vanne pour isoler une chambre de contre-pression par rapport à une source de basse pression est disposée sur un passage d'écoulement à basse pression pour libérer 5 vers la source de basse pression le carburant présent dans la chambre de contrepression à laquelle un carburant sous haute pression est fourni et qui génère une contre-pression du pointeau, et dans laquelle est retenu un piston constitué par une tige et poussant le corps de vanne dans le trou de guidage pénétrant à travers la paroi de la chambre de vanne.

Un couple est susceptible d'agir sur le pointeau et le piston constituant l'injecteur et le nombre de courses axiales de la tige est très élevé, aussi est-il possible d'éviter une panne et prolonger la durée de vie grâce à l'application du premier aspect de la présente invention.

L'invention et nombre des avantages qui s'y attachent apparaîtront 15 facilement plus clairement en référence à la description détaillée ciaprès, faite en considération des dessins annexés, sur lesquels: la Fig. 1 est une vue en coupe d'un injecteur dans lequel est mise en oeuvre la présente invention; la Fig. 2 est une vue agrandie d'une partie A de la Fig. 1 la Fig. 3 est un schéma illustrant l'effet de la présente invention; la Fig. 4 est une autre vue agrandie de l'injecteur; la Fig. 5 est un premier graphique illustrant l'établissement des principales caractéristiques de l'injecteur; la Fig. 6 est un deuxième graphique illustrant l'établissement des 25 caractéristiques principales de l'injecteur; la Fig. 7 est un troisième graphique illustrant l'établissement des caractéristiques principales de l'injecteur; et la Fig. 8 est un quatrième graphique illustrant l'établissement des caractéristiques principales de l'injecteur. 30 La Fig. 1 représente la structure de l'injecteur d'un dispositif d'injection de carburant du type " common-rail " (injection directe haute pression) d'un moteur diesel auquel est appliquée la présente invention. L'injecteur est prévu individuellement pour chaque cylindre d'un moteur diesel, et reçoit le carburant 35 fourni depuis un " common-rail " et injecte le carburant dans la chambre de combustion de chaque cylindre avec une pression d'injection sensiblement égale à la pression du carburant dans le " common-rail " (ce qu'on appellera ci-après la pression du " common-rail ") . Le carburant présent dans un réservoir de carburant est pompé jusqu'au " common-rail " par une pompe d'alimentation haute pression et est stocké sous haute pression.

Le carburant envoyé à l'injecteur depuis le " common-rail "sert également à créer une pression d'huile de commande de l'injecteur tout en servant à l'injection dans la chambre de combustion et reflue depuis l'injecteur dans le réservoir de carburant à basse pression.

L'injecteur a un corps 1 en forme de tube dans lequel plusieurs éléments sont associés et est installé de façon que la partie inférieure, sur la figure, pénètre à travers la paroi de la chambre de combustion du moteur, qui n'est pas représentée, et fait saillie dans la chambre de combustion. L'injecteur comporte, de haut en bas dans cette ordre, un moyen d'injection la, un moyen de commande de contre-pression lb 15 et un actionneur piézoélectrique l c.

Dans un moyen d'injection la, un pointeau 21 est disposé dans un gicleur 104 à l'extrémité avant duquel sont formés des trous d'injection 103. Une extrémité proximale 211 du pointeau 21 est retenue de manière à pouvoir coulisser dans un trou de guidage 121 formé dans la paroi du gicleur 104, et une extrémité avant 212 20 du pointeau 21 repose sur ou est soulevée au-dessus d'un siège annulaire 1041 sous l'effet du mouvement axial du pointeau 21 dans la direction axiale du trou de guidage 121. Un carburant à haute pression est envoyé dans un espace périphérique extérieur 105 entourant l'extrémité avant 212 du pointeau depuis le " common-rail "via un passage 101 à haute pression, et le carburant est injecté depuis les trous d'injection 25 103 lorsque le pointeau 21 se soulève au-dessus du siège. La pression du carburant venant du passage 101 à haute pression agit sur un gradin annulaire 21a du pointeau 21 dans la direction dans laquelle le pointeau se soulève au-dessus du siège (vers le haut).

Un carburant tel qu'une huile de commande est introduit à l'arrière du 30 pointeau 21 depuis le passage 101 à haute pression via un orifice d'entrée 107 et une chambre de contre-pression 106 pour créer une contre- pression sur le pointeau 21 est formée. La contre-pression et la force d'un ressort 31 présent dans la chambre de contre-pression 106 agissent sur une surface d'extrémité arrière 21b du pointeau 21 dans la direction dans laquelle le pointeau repose sur le siège (vers le bas). La surface 35 d'extrémité arrière 21b du pointeau est également au contact, de manière élastique, du ressort 31 dans la chambre de contre-pression 106 et la force du ressort agit dans la direction dans laquelle le pointeau repose sur le siège (vers le bas).

La contre-pression du pointeau 21 augmente ou diminue dans le moyen de commande de contre-pression lb et le moyen de commande de contre-pression lb est 5 commandé par l'actionneur piézoélectrique lc muni d'un empilement 5 d'éléments piézoélectriques.

Le moyen de commande de contre-pression lb a la structure suivante: la chambre de contre-pression 106 communique en permanence avec une chambre 110 de vanne via un orifice de sortie 108. La chambre 110 de vanne est constitué par une o partie d'un trou longitudinal avec plusieurs gradins formés dans l'injecteur dans le sens de la longueur et, dans le trou longitudinal, en plus de la chambre 110 de vanne, un orifice haute pression 1101, un trou de guidage 122 et une chambre 109 de ressort sont présents dans cet ordre sous la chambre 110 de vanne, et un orifice basse pression 1102, un trou de guidage 123 et une chambre 112 d'empilement d'éléments 15 piézoélectriques sont présents dans cet ordre au-dessus de la chambre 110 de vanne.

L'orifice haute pression 1101 débouche sur la surface inférieure de la chambre 110 de vanne et communique avec le passage haute pression 101. L'orifice basse pression 1102 débouche dans la surface supérieure de la chambre 110 de vanne et communique avec un passage basse pression 102. La chambre 109 de ressort et la 20 chambre 112 d'empilement d'éléments piézoélectriques communiquent avec le passage basse pression 102.

A l'intérieur de la chambre 110 de vanne est disposé un corps 23 de vanne.

Le corps 23 de vanne est constitué par un élément sensiblement circulaire et, lorsqu'il descend, la chambre 110 de vanne est isolée du passage haute pression 101, car 25 l'extrémité inférieure de celle-ci ferme l'orifice haute pression 1101. Lorsqu'il s'élève, la chambre 110 de vanne est isolée du passage basse pression 102 car son extrémité supérieure ferme l'orifice basse pression 1102. De la sorte, lorsque le corps 23 de vanne descend, la chambre de contre-pression 106 communique avec le passage basse pression 102 via l'orifice 108 de sortie et la chambre 110 de vanne. De 30 la sorte, la contre-pression du pointeau 21 est réduite et le pointeau 21 se soulève audessus du siège. D'autre part, lorsque le corps 23 de vanne s'élève, la chambre de contre-pression 106 est isolée du passage basse pression 102 et communique uniquement avec le passage haute pression 101. De la sorte, la contre-pression du pointeau 21 augmente et le pointeau 21 vient reposer sur le siège.

Une tige 222 d'un piston 22 situé sous le corps 23 de vanne se déplace dans la chambre 110 de vanne, passe par l'avant de l'orifice haute pression 1101 et supporte le corps 23 de vanne. Un corps principal 221 du piston 22 est retenu de manière à pouvoir coulisser dans le trou de guidage 122. Une surface d'extrémité 5 inférieure 22a du piston 22 est de manière élastique au contact d'un ressort 32 disposé dans la chambre 109 de ressort et pousse vers le haut le corps 23 de vanne.

La force élastique du ressort 32 est réglée de façon que le corps 23 de vanne puisse provoquer la fermeture de l'orifice basse pression 1102 lorsque la pression du " common-rail "n'a pas suffisamment augmenté, c'est-à-dire lorsque la pression du 1o carburant de l'orifice haute pression 1101 n'a pas suffisamment augmenté. Cela sert à empêcher que du carburant ne soit injecté par erreur.

Comme décrit ci-dessus, la contre-pression du pointeau 21 change de valeur selon les positions du corps 23 de vanne, et ce changement est réalisé par l'actionneur piézoélectrique lc qui pousse et entraîne le corps 23 de vanne.

L'actionneur piézoélectrique lc comporte l'empilement 5 d'éléments piézoélectriques ou analogues logés dans la chambre 112 d'empilement d'éléments piézoélectriques et des pistons 24 et 25 insérés dans le trou de guidage 123.

Dans la chambre 112 d'empilement d'éléments piézoélectriques, un disque 41 et un ressort 34 sont logés sous l'empilement 5 d'éléments piézoélectriques, qui se 20 déploie et se contracte dans la direction verticale et qui est également logé dans la chambre 112 d'empilement d'éléments piézoélectriques. Le disque 41 comporte un joint torique d'étanchéité 42 disposé dans la gorge formée tout autour de la surface latérale de celui-ci. La chambre 112 d'empilement d'éléments piézoélectriques communique avec le passage basse pression 102 sous le disque 41 de façon que la 25 carburant s'échappant dans la partie coulissante sur le pourtour extérieur du piston de grand diamètre 25, qui sera décrit plus loin, reflue jusque dans le passage basse pression 102.

Le trou de guidage 123 a une partie inférieure de petit diamètre 1231 et une partie supérieure de grand diamètre 1232, et les deux pistons 24 et 25 de diamètre 30 différent y sont retenus de manière à pouvoir coulisser. Le piston 24 (si nécessaire appelé plus loin piston de petit diamètre) retenu dans la partie de petit diamètre 1231 du trou de guidage comporte une tige 242 qui sort vers le bas depuis un corps principal 241 et pénètre dans la chambre 110 de vanne par l'intermédiaire de la lumière basse pression 1102, grâce à quoi le corps 23 de vanne peut être poussé vers 35 le bas.

Le piston 25 (ci-après appelé piston de grand diamètre, si nécessaire) retenu dans la partie de grand diamètre 1232 du trou de guidage 123 comporte une tige 252 qui sort vers le haut depuis un corps principal 251 et pénètre dans la chambre 112 d'empilement d'éléments piézoélectriques, en étant de ce fait en face du disque 41. La 5 tige 252 du piston de grand diamètre est munie, sur son pourtour extérieur, d'un support 253 de ressort en forme de collerette et, sous l'effet de la force élastique du ressort 34 disposé sous le support 253 de ressort, le piston 25 de grand diamètre est poussé vers le haut, ce qui maintient donc l'état de contact avec le disque 41. De la sorte, le piston 25 de grand diamètre se déplace verticalement sur une distance égale io à l'amplitude de déplacement par déploiement et contraction de l'empilement 5 d'éléments piézoélectriques.

L'espace défini par le piston 25 de grand diamètre déplacé verticalement sur une distance égale à l'amplitude de déplacement par déploiement et contraction de l'empilement 5 d'éléments piézoélectriques, le piston 24 de petit diamètre dans le bas 15 et le trou de guidage 123 est rempli de carburant et sert de chambre d'agrandissement de déplacement 111 et, lorsque le piston de grand diamètre 25 s'abaisse du fait du déploiement de l'empilement 5 d'éléments piézoélectriques et que le carburant présent dans la chambre 111 d'agrandissement de déplacement est comprimé, la force de compression est transmise au piston 24 de petit diamètre par l'intermédiaire du 20 carburant présent dans la chambre 111 d'agrandissement de déplacement. Comme le diamètre du piston 24 de petit diamètre au contact du corps 23 de vanne est conçu de façon à être plus petit que celui du piston 25 de grand diamètre, le déplacement par déploiement de l'empilement 5 d'éléments piézoélectriques augmente et se traduit par un déplacement du piston 24 de petit diamètre, le corps 23 de vanne pouvant de ce 25 fait descendre pour fermer la lumière haute pression 1101.

Un ressort 33 est disposé entre le piston 24 de petit diamètre et le piston 25 de grand diamètre et une charge constante est appliquée à une surface d'extrémité 24b du piston 24 de petit diamètre. De la sorte, un état dans lequel le corps 23 de vanne est maintenu constamment dans l'état donné entre le piston 24 de petit 30 diamètre et le piston 22 est maintenu constamment.

Lors de l'injection de carburant, tout d'abord l'empilement 5 d'éléments piézoélectriques est chargé et le déploiement de l'empilement 5 d'éléments piézoélectriques amène le piston 24 de petit diamètre à descendre pour pousser vers le bas le corps 23 de vanne. De ce fait, le corps 23 de vanne ouvre l'orifice basse 35 pression 1102 et, simultanément, ferme l'orifice haute pression 1101 en amenant la chambre de contre-pression 106 à communiquer avec le passage basse pression 102, et par conséquent la pression du carburant dans la chambre de contre- pression 106 diminue. De la sorte, la force qui agit sur le pointeau 21 dans la direction amenant le pointeau 21 à se soulever au-dessus du siège devient prépondérante par rapport à 5 celle qui agit dans la direction amenant le pointeau 21 à reposer sur le siège, et de ce fait le pointeau 21 se soulève au-dessus du siège et l'injection de carburant commence.

Au terme de l'injection de carburant, au contraire du processus ci-dessus, l'empilement 5 d'éléments piézoélectriques est déchargé pour amener l'empilement 5 i0 d'éléments piézoélectriques à se contracter et la contraction de l'empilement 5 d'éléments piézoélectriques annule la force qui pousse vers le bas le corps 23 de vanne. A cet instant, la pression à l'intérieur de la chambre 110 de vanne est basse et une forte pression de carburant dans la lumière haute pression 1101 s'exerce sur la surface d'extrémité inférieure du corps 23 de vanne, aussi la pression du carburant 15 exercée vers le haut s'exerce-t-elle sur l'ensemble du corps 23 de vanne. Comme la force qui pousse vers le bas le corps 23 de vanne est annulée et que le corps 23 de vanne referme la lumière basse pression 1102 en faisant augmenter la pression du carburant dans la chambre 110 de vanne, le pointeau 21 repose sur le siège et l'injection prend fin.

On va maintenant expliquer la structure de coulissement dans laquelle le piston 25 de grand diamètre est retenu dans la partie de grand diamètre 1232 du trou de guidage. Le piston 25 de grand diamètre est conçu pour que la longueur du corps principal 251, qui coulisse au contact d'une surface latérale 1232a de la partie de grand diamètre 1232 du trou de guidage, soit un peu plus courte que celle de la partie 25 1232 de grand diamètre du trou de guidage et, en outre, la longueur et autres de la tige 252 du piston de grand diamètre est conçue pour que le corps principal 251 du piston de grand diamètre reste à l'intérieur de la partie de grand diamètre 1232 du trou de guidage lorsque l'empilement 5 d'éléments piézoélectriques est dans un état de déploiement et un état de contraction. Autrement dit, une surface latérale 25c du 30 corps principal 251 du piston de grand diamètre est toujours de manière coulissante au contact de la surface latérale 1232a de la partie de grand diamètre 1232 du trou de guidage.

Aux deux extrémités 25cl et 25c2 de la surface latérale 25c du corps principal 251 du piston de grand diamètre, plusieurs gorges 2501 et 2502 en 35 labyrinthes sont respectivement formées par usinage. Cela provoquera l'effet suivant: la force de poussée de l'actionneur piézoélectrique 5 agit sur une surface d'extrémité 25b, qui est l'une des faces d'extrémités du piston 25 de grand diamètre, et la force élastique du ressort 33 ainsi que la pression du carburant dans la chambre 111 d'agrandissement de déplacement agissent sur l'autre surface d'extrémité 25a du 5 piston 25 de grand diamètre. L'état dans lequel la tige 252 du piston de grand diamètre arrive au contact du disque 41 ou analogue varie en fonction de l'erreur d'assemblage des pièces constituant l'injecteur ou du vieillissement des pièces, aussi les deux forces de compression qui agissent dans des directions opposées sur le piston 25 de grand diamètre sont-elles susceptibles de devenir un couple et, à cause 1o du couple, le corps principal 25 du piston de grand diamètre s'incline par rapport à la direction axiale de la partie de grand diamètre 1232 du trou de guidage, comme représenté sur la Fig. 3. Dans ce cas, comme on le voit d'après la figure, les extrémités 25cl et 25c2 de la surface latérale 25c du corps principal 251 du piston de grand diamètre devient la partie au contact de la surface latérale 1232a de la partie de 15 grand diamètre 1232 du trou de guidage. Au niveau de la partie de contact, une grande force de réaction verticale est produite et l'abrasion risque de s'aggraver. A cet endroit, la partie de contact n'est pas un point mais une ligne dans la direction axiale, et la longueur de la partie de contact dans la direction axiale est déterminée d'après les conditions d'usinage ou les caractéristiques des pièces, comme la forme et la 20 matière du corps principal 251 du piston de grand diamètre, les deux forces de poussée et le jeu entre la surface latérale 25c du corps principal 251 du piston de grand diamètre et la surface latérale 1232a de la partie de grand diamètre du trou de guidage.

Dans la présente invention, les gorges 2501 et 2502 en labyrinthes sont 25 formées aux extrémités 25cl et 25c2 de la surface latérale 25c du corps principal 251 du piston de grand diamètre, là o l'abrasion risque de s'aggraver, aussi est-il possible d'éviter la dégradation des performances d'étanchéité résultant de la formation d'un nombre excessif de gorges au centre dans la direction axiale du corps principal 251 du piston de grand diamètre, intercalé entre les extrémités 25cl et 25c2, et 30 d'empêcher efficacement l'abrasion provoquée au niveau des parties de contact par l'absence d'un film d'huile. Il est également possible d'éviter à l'avance que la tige n'adhère à la paroi latérale du trou de guidage du fait de l'abrasion et du coincement de la tige dans celui-ci du fait de l'apparition de poudre résultant de l'abrasion.

Si une seule gorge est formée à chacune des extrémités 25cl et 25c2 de la 35 surface latérale pour amener le film d'huile à couvrir entièrement les parties de

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contact, la largeur de la gorge doit être suffisamment grande mais, dans la présente forme de réalisation, les différentes gorges 2501 et 2502 en labyrinthes sont formées respectivement à chacune des extrémités 25cl et 25c2 de la surface latérale, aussi, même si la superficie totale des gorges à chacune des extrémités 25cl et 25c2 est petite, est-il possible d'amener le film d'huile à couvrir entièrement la partie de contact, si bien que le film d'huile couvre uniformément les parties de contact dans la direction axiale du trou. De la sorte, il est possible de réaliser des performances d'étanchéité très élevées tout en conservant le film d'huile nécessaire pour les parties de contact.

Les gorges en labyrinthes 2501 et 2502 sont par exemple formées, comme représenté sur la Fig. 4, par groupes de quatre à chacune des extrémités 25 cl et 25c2 de la surface latérale du corps principal 251 de grand diamètre du piston de grand diamètre, avec une longueur totale de 10 mm et un diamètre de 7 mm. La position d'une première gorge, la plus proche de l'extrémité du corps principal de grand 15 diamètre 251 du piston de granddiamètre, est à 0,4 mm de l'extrémité et l'écartement des gorges est fixé à 0,4 mm. La largeur des gorges est de 0,25 mm. L'inclinaison des gorges est de 600.

En établissant dans le présent exemple entre 0,002 et 0,003 mm le jeu entre la surface latérale du corps principal 251 du piston de grand diamètre et la surface 20 latérale 1232a de la partie 1232 de grand diamètre du trou de guidage, il a été possible de réaliser des caractéristiques d'étanchéité suffisantes et d'éviter l'abrasion au niveau des parties de contact.

On va maintenant expliquer les principaux paramètres à prendre en compte pour optimiser les caractéristiques des gorges en labyrinthes 2501 et 2502.

<La position de la première gorge par rapport à l'extrémité du corps principal du piston de grand diamètre> La Fig. 5 illustre les relations entre la position des gorges et l'ampleur de l'abrasion, et entre la position des gorges et la tendance à l'absence d'un film d'huile.

Lorsque la position des gorges est proche de l'extrémité, la première gorge 30 communique avec le moyen de remplissage en carburant au-dessus ou au-dessous du corps principal 251 du piston de grand diamètre en raison de l'augmentation de l'abrasion et, par conséquent, l'effet du labyrinthe est réduit, ce qui contribue à accentuer encore l'abrasion. D'autre part, si la position des gorges est éloignée de l'extrémité, la longueur de la zone entre l'extrémité et la première gorge, dans 35 laquelle aucune gorge n'est formée, est grande et l'absence de film d'huile est davantage susceptible de survenir. Par conséquent, la position de la première gorge doit être ajustée de façon à se situer dans les limites admissibles de deux conditions, à savoir l'ampleur de l'abrasion et la tendance à l'absence d'un film d'huile, les deux conditions étant prises en compte. Parmi les nombres figurant sous l'axe horizontal, 5 un nombre en caractères gras est utilisé dans la forme de réalisation et les autres nombres en caractères normaux sont les valeurs seuils autorisables pour chaque condition (cela s'applique à l'explication qui suit). La figure montre que la position des gorges doit être de 0,1 (mm) ou plus si on tient compte de l'ampleur de l'abrasion, et que la position des gorges doit être de 0,8 (mm) ou moins si on tient compte de la 10 tendance à l'absence d'un film d'huile. La tendance à l'absence d'un film d'huile peut être représentée par la quantité du film d'huile adhérant à la surface latérale du corps principal du piston de grand diamètre après un nombre donné de mouvements axiaux de la tige.

<Ecartement des gorges> La Fig. 6 illustre une relation entre l'écartement des gorges et la pression en surface, et entre l'écartement des gorges et la tendance à l'absence d'un film d'huile.

Si les gorges sont très écartées, la longueur de la zone dans laquelle aucune gorge n'est formée est grande et la pression en surface est réduite, aussi l'absence d'un film d'huile risque-t-il davantage de se produire. Par conséquent, l'écartement des gorges 20 doit être ajusté afin de se situer dans les limites admissibles de deux conditions, à savoir la pression à la surface et la tendance à l'absence d'un film d'huile, les deux conditions étant prises en compte.

<Nombre de gorges> La Fig. 7 illustre une relation entre le nombre de gorges et la tendance à 25 l'absence d'un film d'huile, et entre le nombre de gorges et les fuites dans la partie concernée par le coulissement. Lorsqu'il y a peu de gorges, la longueur de la zone dans laquelle aucune gorge n'est formée est grande et l'absence d'un film d'huile risque davantage de se produire. D'autre part, s'il y a beaucoup de gorges, l'absence de film d'huile est moins susceptible de survenir mais les performances d'étanchéité 30 se dégradent et il y a davantage de fuites dans la partie concernée par le coulissement. Par conséquent, le nombre de gorges doit être ajusté afin de se situer dans les limites admissibles de deux conditions, à savoir la tendance à l'absence de film d'huile et les fuites dans la partie concernée par le coulissement, les deux conditions étant prises en compte.

<Largeur des gorges> La Fig. 8 illustre une relation entre la largeur des gorges et les fuites dans la partie concernée par le coulissement. Si les gorges sont très larges, les performances d'étanchéité se dégradent corrélativement et par conséquent la largeur des gorges doit être ajustée afin qu'elle se situe sous la limite supérieure admissible. En outre, la 5 largeur des gorges dépend de l'inclinaison des gorges, c'est pourquoi le graphique représenté sur la Fig. 8 illustre une tendance similaire si on remplace la largeur des gorges par l'inclinaison des gorges. Par conséquent, il est également possible d'ajuster l'inclinaison des gorges afin qu'elle se situe sous la limite supérieure admissible.

Comme décrit ci-dessus, la superficie des parties de contact est définie en fonction de la charge qui agit sur le piston 25 de grand diamètre dans la direction axiale de poussée, de la forme du piston 25 de grand diamètre, etc., et plusieurs gorges en labyrinthes sont formées sensiblement dans la zone, mais la position de la première gorge, l'écartement des gorges, le nombre de gorges et la largeur des gorges 15 sont interdépendants et, lorsque l'une quelconque de ces variables est déterminée, les valeurs autorisables pour le reste des variables sont limitées. Par conséquent, les limites des valeurs utilisables pour ces variables doivent être ajustées dans les limites de la partie de contact précitée prise en compte. Dans ce cas, il va de soi que ces variables ne doivent pas être déterminées dans l'ordre des graphiques évoqués plus 20 haut.

Bien que les gorges en labyrinthes ne soient formées qu'aux deux extrémités de la surface latérale du corps principal de piston de grand diamètre dans la présente forme de réalisation, il est évidemment possible de former les gorges en labyrinthes dans la zone intercalée entre les deux extrémités en fonction des circonstances tout 25 en tenant compte des performances d'étanchéité requises.

De plus, dans la présente forme de réalisation, la longueur du piston de grand diamètre est conçue de façon à être plus courte que celle de la partie de grand diamètre du trou de guidage, dans une mesure supérieure à une longueur donnée, de façon que le corps principal du piston de grand diamètre reste dans la zone entre les 30 deux extrémités de la partie de grand diamètre du trou de guidage lorsque le piston de grand diamètre se déplace dans les limites de déplacement de celui-ci, la surface latérale du piston de grand diamètre pouvant par conséquent toujours coulisser au contact de la surface latérale de la partie de grand diamètre du trou de guidage. Par conséquent, les deux extrémités de la surface latérale du corps principal du piston de 35 grand diamètre sont les parties de contact, et plusieurs gorges en labyrinthes y sont formées. En revanche, si les deux extrémités de la surface latérale du corps principal du piston de grand diamètre ne sont pas toujours de manière coulissante au contact de la surface latérale de la partie de grand diamètre du trou de guidage, comme lorsque le corps principal du piston de grand diamètre est plus long que la partie de 5 grand diamètre du trou de guidage, plusieurs gorges en labyrinthes sont formées à chacune des deux extrémités dans la direction axiale de la zone, qui est toujours de manière coulissante au contact de la surface latérale de la partie de grand diamètre du trou de guidage, de la surface latérale du corps principal du piston de grand diamètre.

Les zones des extrémités o les gorges en labyrinthes doivent être formées sont 1o sensiblement les zones de contact déterminées par l'expérience acquise au préalable ou de manière analogue.

La présente invention peut également être appliquée à une structure de coulissement dans laquelle la partie de petit diamètre 1231 du trou de guidage retient le piston 24 de petit diamètre, en plus du piston 25 de grand diamètre, une structure 15 de coulissement dans laquelle le trou de guidage 121 retient l'extrémité proximale 211 du pointeau, et une structure de coulissement dans laquelle le trou de guidage 122 retient le corps principal 221 du piston.

De préférence, la présente invention peut être appliquée à une structure de coulissement dans laquelle un pointeau, qui est une tige, est retenu de manière 20 coulissante dans un trou de guidage, même si un injecteur a une structure comportant un ressort pour pousser le pointeau dans un sens pour ouvrir une vanne, et dans laquelle le pointeau ouvre la vanne lorsqu'une pression de carburant qui agit sur le pointeau dans une direction d'ouverture de la vanne excède une pression d'ouverture de vanne définie par la force élastique du ressort.

En plus d'une structure de coulissement d'une tige dans un injecteur, la présente invention peut être largement appliquée à une structure dans la mesure o elle a une structure de coulissement dans laquelle un moyen de guidage retient une tige et une charge est appliquée aux deux extrémités de la tige dans une direction dans laquelle est poussée la tige.

L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation et illustré qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.

Claims (2)

REVENDICATIONS

1. Structure de coulissement d'une tige dans laquelle la tige est retenue de manière à pouvoir coulisser dans un trou de guidage (123), caractérisée en ce que 5 plusieurs gorges (2501, 2502) en labyrinthes sont formées aux deux extrémités axiales (25cl, 25c2) de la surface latérale (25c) de la tige (251) qui sont localisés dans une zone, qui sont toujours au contact de manière coulissante d'une surface latérale (1232a) du trou de guidage (1232).

2. Injecteur comportant un pointeau inséré dans un gicleur (104) alimenté en 10 carburant à injecter, constitué par une tige et déplacé dans la direction axiale pour évoluer entre une position d'injection de carburant et une position d'arrêt d'injection de carburant; caractérisée par une structure dans laquelle le pointeau (21) est retenu de manière à pouvoir coulisser dans un trou de guidage (121) formé dans la paroi du pointeau (104) ; ou une structure, ayant la structure de coulissement d'une tige selon la revendication 1, dans laquelle une chambre (110) de vanne pourvue d'un corps (23) de vanne pour isoler une chambre de contre-pression par rapport à une source de basse pression est disposée sur un passage d'écoulement à basse pression pour libérer vers la source de basse pression le carburant de la chambre de contre-pression (106) 20 à laquelle un carburant à haute pression est fourni et qui génère une contre-pression pour le pointeau (21), et dans laquelle un piston (24) est retenu, qui est constitué par une tige et qui pousse le corps (23) de vanne dans le trou de guidage (122) pénétrant à travers la paroi de la chambre (110) de vanne.