1 Domaine de l'invention La présente invention concerne une soupapeField of the Invention The present invention relates to a valve
comprenant une zone d'étanchéité en un matériau métallique très élastique, par exemple du verre métallique encore appelé verre métallique en vrac (BMG) ou autres matériaux très élastiques. Etat de la technique Selon l'état de la technique on connaît différentes réalisations de soupapes. En particulier, les soupapes d'injection ou injecteurs de carburant doivent répondre actuellement à des exigences d'étanchéité sévères à cause des pressions systématiques élevées. Dans le cas des soupapes ou injecteurs connus, on réalise l'étanchéité en respectant une cavité de fabrication stricte en liaison avec des structures d'étanchéité compliquées, ce qui se traduit par un coût élevé et nécessite l'utilisation de techniques de fabrication extrêmement précises compliquées. Le développement de l'injection de carburant va néanmoins dans le sens de pression systématique (ou à pression de système) de plus en plus élevée, ce qui se traduit par des exigences de plus en plus élevées concernant les techniques de fabrication. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne une soupape du type dé-fini ci-dessus, caractérisée en ce que la zone d'étanchéité de l'organe d'obturation de soupape et/ou le siège de soupape sont en un verre métallique. La soupape selon l'invention a l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique d'avoir une zone d'étanchéité métallique très élastique. La zone d'étanchéité est fabriquée en un matériau d'étanchéité très résistant et de très grande élasticité ; cela permet une meilleure adaptation des deux partenaires de contact d'une jonction d'étanchéité se traduisant par une plus grande étanchéité. Le comportement élasti- que de la matière permet d'utiliser des techniques de fabrication plus simples de sorte que de telles soupapes ou injecteurs seront d'une fabrication moins coûteuse. Selon l'invention, ce résultat est obtenu par l'utilisation de matières métalliques très élastiques, en particulier des verres métalliques encore appelés métalliques en vrac (BMG) utilisant notamment des alliages métalliques de verre pour la zone d'étanchéité 2907872 2 d'un organe d'obturation de soupape et/ou d'un siège de soupape. L'utilisation de telles zones d'étanchéité permet aux soupapes d'assurer l'étanchéité requise même aux pressions les plus élevées en particulier lorsque ces soupapes sont utilisées comme des soupapes d'injection de 5 carburant ou injecteurs de carburant. De manière préférentielle, l'organe d'obturation de sou-pape et/ou le siège de soupape sont fabriqués totalement en une matière vitreuse métallique. Cela permet une fabrication particulièrement simple de la soupape. comprising a sealing zone made of a highly elastic metal material, for example metallic glass also called bulk metal glass (BMG) or other highly elastic materials. State of the art According to the state of the art, various embodiments of valves are known. In particular, injection valves or fuel injectors must currently meet stringent sealing requirements due to high systematic pressures. In the case of known valves or injectors, sealing is achieved by respecting a strict manufacturing cavity in connection with complicated sealing structures, which results in a high cost and requires the use of extremely precise manufacturing techniques. complicated. The development of fuel injection is nevertheless in the direction of systematic pressure (or system pressure) increasingly high, which results in higher requirements for manufacturing techniques. DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION The present invention relates to a valve of the above-defined type, characterized in that the sealing zone of the valve closure member and / or the valve seat are in one embodiment. metal glass. The valve according to the invention has the advantage vis-à-vis the state of the art to have a highly elastic metal sealing zone. The sealing area is made of a very strong sealing material with high elasticity; this allows a better adaptation of the two contact partners of a sealing junction resulting in a greater tightness. The elastic behavior of the material makes it possible to use simpler manufacturing techniques so that such valves or injectors will be of less expensive manufacture. According to the invention, this result is obtained by the use of highly elastic metal materials, in particular metal glasses also called bulk metal (BMG) using in particular metal glass alloys for the sealing zone 2907872 2 of a valve closure member and / or valve seat. The use of such sealing zones enables the valves to provide the required seal even at the highest pressures particularly when such valves are used as fuel injection valves or fuel injectors. Preferably, the poppet closure member and / or the valve seat are made entirely of a metallic glass material. This allows a particularly simple manufacture of the valve.
10 De façon préférentielle, l'organe d'obturation de soupape et/ ou le siège de soupape comportent un élément d'étanchéité en une matière vitreuse métallique ou verre métallique. Cette solution a l'avantage de permettre de fabriquer l'organe d'obturation de soupape et le siège de soupape en un matériau très économique et seul l'élément 15 d'étanchéité proprement dit est fabriqué dans cette matière vitreuse métallique, l'élément d'étanchéité étant par exemple fixé dans une cavité dans l'organe d'obturation de soupape ou dans le siège de soupape, par exemple avec un adhésif. L'élément d'étanchéité en matière vitreuse métallique est 20 de préférence réalisé pour avoir une arête d'étanchéité, ce qui permet une étanchéité très sûre. En variante, l'organe d'obturation de soupape peut être fabriqué en une matière vitreuse ou verre métallique et l'organe d'obturation sera néanmoins creux en étant rempli d'un gaz, notam- 25 ment de l'air. Cela permet d'augmenter significativement, en particulier l'élasticité de l'organe d'obturation de soupape, L'organe d'obturation de soupape est réalisé d'une manière particulièrement préférentielle sous la forme d'une sphère. En variante, l'organe d'obturation de soupape peut avoir une forme sphérique avec un grand nombre d'aplats exté- 30 rieurs. Les aplats du côté extérieur de la sphère ou bille servent en particulier à conduire le fluide jusqu'à la zone d'étanchéité de la soupape. De manière préférentielle, l'organe d'obturation de sou-pape comporte un actionneur, par exemple un actionneur piézo-électrique et un poussoir, l'actionneur piézo-électrique actionnant le 35 poussoir et l'extrémité du poussoir a une zone d'étanchéité en matière 5 i0 2907872 3 vitreuse métallique. Ainsi la soupape est de construction particulière-ment compacte et la hauteur de construction, très réduite, notamment dans le sens de l'ouverture de la soupape car on supprime entre autre, l'aiguille d'injecteur. L'invention concerne en outre l'utilisation d'une matière vitreuse métallique comme élément d'étanchéité d'une soupape. La sou-pape est d'une manière particulièrement préférentielle un injecteur de carburant. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation préférentiels représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'une soupape selon un premier exemple de réalisation de l'invention, 15 - la figure 2 est une vue de côté schématique explicitant le fonctionnement de la soupape de la figure 1, -la figure 3 est une vue en coupe schématique d'une soupape corres- pondant à un second exemple de réalisation de l'invention, - les figures 4a, 4b, 4c sont des vues en coupe schématique de diffé- 20 rentes installations d'injection selon la présente invention, - la figure 5 est une vue en coupe schématique d'une soupape correspondant à un troisième exemple de réalisation de l'invention, - la figure 6 est une vue en coupe schématique d'une soupape corres- pondant à un quatrième mode de réalisation de l'invention, 25 - la figure 7 est une vue en coupe schématique d'une soupape corres- pondant à un cinquième mode de réalisation de l'invention. Descriptions de modes de réalisation de l'invention Selon les figures 1 et 2, on décrira ci-après de manière détaillée un premier exemple de réalisation d'une soupape 1 selon 30 l'invention. La figure 1 est une vue en coupe d'une soupape 1 correspondant au premier exemple de réalisation ayant un organe d'obturation de soupape 2 et un siège de soupape 3. L'organe d'obturation de soupape 2 est en forme de bille (ou de sphère) et pré- 35 sente des zones aplaties ou à plat 2a. La figure 1 montre la position 2907872 4 fermée de la soupape. L'organe d'obturation de soupape de cet exemple de réalisation est fabriqué en un alliage métallique de verre et présente des caractéristiques très élastiques. L'organe d'obturation de soupape 2 est relié à un poussoir 5 mobile suivant un mouvement linéaire dans la 5 direction de la double flèche A pour ouvrir ou fermer la soupape. L'étanchéité ou la jonction d'étanchéité entre l'organe d'obturation de soupape 2 et le siège de soupape 3 de cet exemple de réalisation est une étanchéité linéaire ou annulaire. La figure 2 montre schématiquement le fonctionnement 10 de la soupape selon l'invention représentée dans deux parties de figures. La partie gauche de la figure 2 montre la soupape 1 en position ou-verte, dans cette position, un fluide peut traverser le siège de soupape 3, ouvert, comme l'indiquent les flèches. L'organe d'obturation de sou-pape 2 est soulevé de son siège de soupape 3 comme l'indique la flèche 15 B. La partie droite de la figure 2 montre la position fermée de la sou-pape 1. Une force est alors exercée par le poussoir sur l'organe d'obturation de soupape 2 ce qui conduit à la déformation de l'organe d'obturation de soupape 2. La force est indiquée par la flèche C. La dé-formation de l'organe d'obturation de soupape 2 permet de réaliser une 20 étanchéité extrêmement poussée dans la zone d'étanchéité 4, entre l'organe d'obturation 2 et le siège de soupape 3. Il est à remarquer qu'en variante, en plus de l'organe d'obturation de soupape 2, son siège de soupape 3 peut également être fabriqué en un alliage de verre métallique ou alliage vitreux métallique.Preferably, the valve closure member and / or the valve seat comprise a sealing member of a glassy metallic material or metallic glass. This solution has the advantage of making it possible to manufacture the valve closure member and the valve seat in a very economical material and only the sealing element proper is made of this glassy metallic material, the element sealing is for example fixed in a cavity in the valve closure member or in the valve seat, for example with an adhesive. The sealing member made of metallic glass material is preferably made to have a sealing edge, which allows a very secure seal. Alternatively, the valve closure member may be made of a vitreous material or metallic glass and the closure member will nevertheless be hollow while being filled with a gas, in particular air. This makes it possible to increase significantly, in particular the elasticity of the valve closure member. The valve closure member is made in a particularly preferred manner in the form of a sphere. Alternatively, the valve closure member may be spherical in shape with a large number of outer solids. The solids on the outer side of the sphere or ball are used in particular to conduct the fluid to the sealing zone of the valve. Preferably, the poppet closure member comprises an actuator, for example a piezoelectric actuator and a pusher, the piezoelectric actuator actuating the pusher and the end of the pusher has a zone of sealing material 5 i0 2907872 3 vitreous metal. Thus the valve is of particularly compact construction and the height of construction, very small, especially in the direction of the opening of the valve because it removes among others, the injector needle. The invention further relates to the use of a metallic glass material as a sealing element of a valve. The valve is particularly preferably a fuel injector. Drawings The present invention will be described below in more detail with the aid of preferred embodiments shown in the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a schematic sectional view of a valve according to a first example of FIG. 2 is a schematic side view explaining the operation of the valve of FIG. 1; FIG. 3 is a diagrammatic sectional view of a valve corresponding to a second example of FIG. 4a, 4b, 4c are diagrammatic sectional views of different injection facilities according to the present invention; FIG. 5 is a diagrammatic sectional view of a valve corresponding to FIG. a third embodiment of the invention; FIG. 6 is a diagrammatic sectional view of a valve corresponding to a fourth embodiment of the invention; FIG. 7 is a sectional view of a valve corresponding to a fifth embodiment of the invention. Descriptions of Embodiments of the Invention According to FIGS. 1 and 2, a first exemplary embodiment of a valve 1 according to the invention will be described in detail below. FIG. 1 is a sectional view of a valve 1 corresponding to the first embodiment having a valve closure member 2 and a valve seat 3. The valve closure member 2 is in the form of a ball ( or sphere) and has flattened or flat areas 2a. Figure 1 shows the closed position of the valve. The valve closure member of this embodiment is made of a glass metal alloy and has very elastic characteristics. The valve closure member 2 is connected to a movable pusher 5 in a linear motion in the direction of the double arrow A to open or close the valve. The seal or sealing junction between the valve closure member 2 and the valve seat 3 of this embodiment is a linear or annular seal. Figure 2 shows schematically the operation of the valve according to the invention shown in two parts of figures. The left-hand part of FIG. 2 shows the valve 1 in the green position, in this position a fluid can pass through the open valve seat 3 as indicated by the arrows. The poppet shutter member 2 is lifted from its valve seat 3 as indicated by arrow 15 B. The right portion of FIG. 2 shows the closed position of the poppet 1. A force is then exerted by the pusher on the valve closing member 2 which leads to the deformation of the valve closure member 2. The force is indicated by the arrow C. The de-formation of the valve member Valve sealing 2 makes it possible to achieve an extremely strong seal in the sealing zone 4, between the closure member 2 and the valve seat 3. It should be noted that, in a variant, in addition to the valve shutter 2, its valve seat 3 may also be made of a metal glass alloy or glassy metal alloy.
25 La figure 3 montre une soupape 2 correspondant à un second exemple de réalisation de l'invention. Les mêmes éléments ou les éléments fonctionnels identiques que dans le premier exemple de réalisation portent ici les mêmes références. A la différence du premier exemple de réalisation, dans le 30 second exemple de réalisation, l'organe d'obturation de soupape 2 est un corps creux 6 ayant une cavité intérieure remplie d'un gaz 7 ou d'un liquide. La partie gauche de la figure 3 montre la position ouverte et la partie droite de la figure 3 montre la position fermée de la soupape 1. En position ouverte de la soupape 1, l'organe d'obturation 35 n'est pas déformé, si bien que le corps creux a pratiquement une forme 2907872 5 sphérique. En position fermée, comme l'indique la flèche C, une force de fermeture est exercée sur le corps creux 6 produisant une forte déformation de l'organe d'obturation de soupape. On arrive ainsi a une étanchéité poussée dans la zone d'étanchéité 4 entre l'organe de fermeture 5 de soupape et le siège de soupape 3. Un tel corps creux 6, en un alliage de verre métallique peut être fabriqué de façon analogue à une bille comme pour la fabrication d'un palier à bille. Le corps creux 6 a une élasticité significativement plus élevée qu'une bille pleine en un alliage de verre métallique. Pour le reste, cet exemple de réalisation correspond 10 à l'exemple de réalisation précédent et on se réfèrera à la description déjà faite. En références aux figures 4a, 4b, 4c, on décrira ci-après l'utilisation des organes d'obturation de soupapes 2 comme injecteurs de carburant appliqués à un véhicule.Figure 3 shows a valve 2 corresponding to a second embodiment of the invention. The same elements or the identical functional elements as in the first exemplary embodiment bear the same references here. Unlike the first exemplary embodiment, in the second embodiment, the valve closure member 2 is a hollow body 6 having an interior cavity filled with a gas 7 or a liquid. The left part of FIG. 3 shows the open position and the right part of FIG. 3 shows the closed position of the valve 1. In the open position of the valve 1, the closure member 35 is not deformed, if although the hollow body is substantially spherical in shape. In the closed position, as indicated by the arrow C, a closing force is exerted on the hollow body 6 producing a strong deformation of the valve closure member. Thus, a tight seal is achieved in the sealing zone 4 between the valve closing member 5 and the valve seat 3. Such a hollow body 6 made of a metallic glass alloy can be manufactured in a manner analogous to a ball as for the manufacture of a ball bearing. The hollow body 6 has a significantly higher elasticity than a solid ball made of a metallic glass alloy. For the rest, this embodiment corresponds to the preceding embodiment and reference will be made to the description already made. Referring to Figures 4a, 4b, 4c, will be described hereinafter the use of valve closing members 2 as fuel injectors applied to a vehicle.
15 La figure 4a montre une soupape 1 ou injecteur équipé d'un entraînement piézo-électrique 8 actionnant un poussoir 5 relié à l'organe d'obturation de soupape 2. L'entraînement piézo-électrique 8 permet ainsi d'ouvrir et de fermer la soupape 1. La figure 4b montre une soupape ou injecteur 1 action- 20 nant directement un corps de soupape 9 ; le corps de soupape 9 est relié à l'organe d'obturation de soupape 2. L'arrivée de fluide peut se faire par des cavités dans un élément de boîtier 10 et/ou le corps de soupape 9 arrivant jusqu'à la zone située devant l'organe d'obturation de sou-pape 2.FIG. 4a shows a valve 1 or injector equipped with a piezoelectric drive 8 actuating a pusher 5 connected to the valve closing member 2. The piezoelectric drive 8 thus makes it possible to open and close 1. FIG. 4b shows a valve or injector 1 acting directly on a valve body 9; the valve body 9 is connected to the valve closure member 2. The fluid supply can be through cavities in a housing member 10 and / or the valve body 9 arriving to the zone located in front of the shutter member of sou-pape 2.
25 La soupape 1 représentée à la figure 4c a, par rapport au mode de réalisation de la figure 4a, en plus, une démultiplication de pression 11 pour convertir la course de l'entraînement piézo-électrique 8. Il est à remarquer que dans tous les modes de réalisation représentés aux figures 4a-4c, l'organe d'obturation de soupape 2 est réalisé par 30 une bille fabriquée en un alliage de verre métallique très élastique, en matière pleine comme dans le premier exemple de réalisation ou comme bille creuse comme dans le second exemple de réalisation. La figure 5 est une vue en coupe schématique d'une sou-pape 1 correspondant à un troisième exemple de réalisation de 35 l'invention. Dans cet exemple de réalisation, l'organe d'obturation de 2907872 6 soupape 2 est une bille en un alliage de verre métallique très élastique. De plus, le siège de soupape 3 comporte un élément d'étanchéité 13 en un alliage de verre métallique très élastique. On forme une zone d'étanchéité 4 ainsi entre l'organe d'obturation de soupape 2 et 5 l'élément d'étanchéité 13. L'élément d'étanchéité 13 est fixé dans une cavité 3a du siège de soupape 3. L'élément d'étanchéité 13 du troisième exemple de réalisation a pratiquement une forme annulaire avec une surface d'étanchéité de forme courbe en direction de l'organe d'obturation de soupape 2. La figure 5 montre la position fermée de la 10 soupape 1. L'organe d'obturation de soupape 2 et l'élément d'étanchéité 13 peuvent être réalisés dans la même matière ou dans des alliages de verre métallique différents. A titre d'exemple, en variante, la bille 2 peut être fabriquée en acier et seul l'élément d'étanchéité 13, en un alliage de verre métallique.The valve 1 shown in FIG. 4c has, with respect to the embodiment of FIG. 4a, in addition, a pressure reduction 11 for converting the stroke of the piezoelectric drive 8. It should be noted that in all the embodiments shown in FIGS. 4a-4c, the valve closure member 2 is made by a ball made of a highly elastic metal glass alloy, made of solid material as in the first embodiment or as a hollow ball as in the second embodiment. Figure 5 is a schematic sectional view of a suape 1 corresponding to a third embodiment of the invention. In this exemplary embodiment, the valve closure member 2 is a ball made of a highly elastic metal glass alloy. In addition, the valve seat 3 comprises a sealing element 13 made of a highly elastic metal glass alloy. A sealing zone 4 thus forms between the valve closing member 2 and the sealing member 13. The sealing member 13 is fixed in a cavity 3a of the valve seat 3. The sealing member 13 of the third embodiment is substantially annular in shape with a curved sealing surface in the direction of the valve closure member 2. FIG. 5 shows the closed position of the valve 1. The valve closing member 2 and the sealing member 13 may be made of the same material or in different metallic glass alloys. For example, alternatively, the ball 2 may be made of steel and only the sealing member 13, a metal glass alloy.
15 La figure 6 montre un quatrième exemple de réalisation de l'invention ; dans cet exemple, les éléments identiques ou fonctionnellement identiques portent les mêmes références que dans les exemples de réalisation précédents. A la différence des exemples de réalisation précédents, la 20 soupape 4 du quatrième exemple de réalisation a un élément d'étanchéité 14 en un alliage de verre métallique prévu à l'extrémité d'une aiguille d'injecteur 15. L'aiguille d'injecteur 15 peut être soulevée par rapport à un siège d'étanchéité 3 comme l'indique la double flèche A ou être poussée contre son siège ; l'étanchéité se fait entre l'arête la plus 25 à l'extérieur 14b de l'élément d'étanchéité 14 et le siège d'étanchéité 3. L'arête de l'élément d'étanchéité 14 s'obtient par la forme rétrécie de la surface d'étanchéité 14a de l'élément d'étanchéité 14. Cet exemple de réalisation de soupape doit répondre à des exigences plus faibles quant à l'alignement coaxial par comparaison à un siège plat usuel, ce qui 30 permet une fabrication plus simple et plus économique de la soupape 1. Il est à remarquer qu'en variante le siège d'étanchéité 3 peut également comporter un autre élément d'étanchéité en un alliage de verre métallique qui assure l'étanchéité en coopérant avec l'élément d'étanchéité 14 de l'aiguille d'injecteur 15. La figure 7 montre la soupape 1 en position 35 fermée.Figure 6 shows a fourth embodiment of the invention; in this example, the identical or functionally identical elements bear the same references as in the previous examples of embodiment. In contrast to the previous embodiments, the valve 4 of the fourth embodiment has a sealing element 14 of a metal glass alloy provided at the end of an injector needle 15. The needle of FIG. injector 15 can be raised relative to a sealing seat 3 as indicated by the double arrow A or be pushed against its seat; the seal is made between the outermost edge 14b of the sealing element 14 and the sealing seat 3. The edge of the sealing element 14 is obtained by the shape This embodiment of the valve has to meet lower requirements for coaxial alignment compared to a conventional flat seat, which allows for the manufacture of the sealing element 14a of the sealing element 14. simpler and more economical valve 1. It should be noted that alternatively the sealing seat 3 may also include another sealing element made of a metal glass alloy which seals cooperatively with the element Sealing 14 of the injector needle 15. Fig. 7 shows the valve 1 in the closed position.
2907872 7 La figure 7 montre un cinquième exemple de réalisation d'une soupape 14 selon l'invention ; dans cet exemple les éléments identiques ou fonctionnellement analogues portent les mêmes références que dans les exemples de réalisation précédents.FIG. 7 shows a fifth exemplary embodiment of a valve 14 according to the invention; in this example the identical or functionally similar elements bear the same references as in the previous examples of embodiment.
5 Dans cet exemple de réalisation, un entraînement piézo-électrique 8 est relié à un poussoir portant un élément d'étanchéité 16 de forme annulaire. L'élément d'étanchéité 16 assure l'étanchéité par rapport à un siège de soupape 3 ; à l'état soulevé de l'élément d'étanchéité 16 par rapport au siège d'étanchéité 3, un fluide, notamment du carburant, peut traverser le passage 3b comme l'indique la flèche D. Dans cet exemple de réalisation, on supprime l'aiguille d'injecteur. L'élément d'étanchéité 16 est ainsi réalisé de façon analogue au quatrième mode de réalisation de l'élément d'étanchéité. Pour le reste, cet exemple de réalisation correspond aux exemples précédents 15 auxquels il sera référé pour la description. Il est à remarquer que les exemples de réalisation présentés ne sont pas limitatifs. Ces exemples de réalisation peuvent être utilisés dans de multiples combinaisons et aussi isolément sans sortir du cadre de l'invention tel que défini. 20 25 30In this exemplary embodiment, a piezoelectric drive 8 is connected to a pusher carrying a ring-shaped sealing element 16. The sealing member 16 seals against a valve seat 3; in the raised state of the sealing element 16 with respect to the sealing seat 3, a fluid, in particular fuel, can pass through the passage 3b as indicated by the arrow D. In this embodiment, it eliminates the injector needle. The sealing element 16 is thus produced in a similar manner to the fourth embodiment of the sealing element. For the rest, this exemplary embodiment corresponds to the preceding examples to which reference will be made for the description. It should be noted that the exemplary embodiments presented are not limiting. These exemplary embodiments may be used in multiple combinations and also in isolation without departing from the scope of the invention as defined. 20 25 30