ACTIONNEUR A STABILITE AMELIOREE. ACTUATOR WITH IMPROVED STABILITY.
L'invention concerne, de façon générale, l'agencement mécanique des actionneurs électro-actifs ou 5 magnéto-actifs. Plus précisément, l'invention concerne un actionneur piézo-électrique ou magnétostrictif, par exemple destiné à constituer l'élément actif d'un injecteur de carburant pour moteur thermique, cet 10 actionneur comprenant une pluralité de pastilles superposées suivant un axe et formant un empilement cylindrique, et au moins un organe de maintien propre à assurer la stabilité de l'empilement. Un actionneur de ce type est par exemple décrit 15 dans le brevet US 6 685 113. Lors du fonctionnement d'un actionneur piézo-électrique ou magnétostrictif, l'empilement constitué par les pastilles et les électrodes associées peut se désaxer par suite de décalages radiaux intempestifs des 20 composants de l'empilement, ce dysfonctionnement pouvant conduire à la rupture de certaines pastilles ou à des courts-circuits. Il est connu de prévenir ce défaut en assurant la stabilité de l'empilement au moyen d'un organe de 25 maintien susceptible de prendre diverses formes. Il est notamment connu d'encapsuler l'empilement dans un tube métallique étanche, et d'enrober cet empilement, à l'intérieur de ce tube, au moyen d'un matériau élastomère et/ou d'une résine. 30 De façon générale, les solutions connues conduisent en fonctionnement à une absorption d'énergie importante et indésirable. Dans ce contexte, l'invention a pour but de proposer un actionneur de type piézo-électrique ou magnétostrictif présentant à la fois un rendement énergétique et une stabilité mécanique accrus. A cette fin, l'actionneur de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que l'organe de maintien comprend au moins un élément formant une portion de paroi cylindrique, et en ce que cet organe de maintien exerce sur l'empilement une force élastique exclusivement radiale. The invention relates generally to the mechanical arrangement of electroactive or magnetoactive actuators. More specifically, the invention relates to a piezoelectric or magnetostrictive actuator, for example intended to constitute the active element of a fuel injector for a heat engine, this actuator comprising a plurality of pellets superimposed along an axis and forming a stack. cylindrical, and at least one holding member adapted to ensure the stability of the stack. An actuator of this type is described, for example, in US Pat. No. 6,685,113. When operating a piezoelectric or magnetostrictive actuator, the stack formed by the pads and the associated electrodes can be offset due to radial offsets. the components of the stack, this malfunction may lead to breakage of certain pellets or short circuits. It is known to prevent this defect by ensuring stability of the stack by means of a holding member which can take various forms. It is in particular known to encapsulate the stack in a sealed metal tube, and to coat this stack, inside this tube, by means of an elastomeric material and / or a resin. In general, the known solutions lead in operation to a large and undesirable energy absorption. In this context, the object of the invention is to propose a piezoelectric or magnetostrictive type actuator having both increased energy efficiency and increased mechanical stability. For this purpose, the actuator of the invention, moreover in conformity with the generic definition given in the preamble above, is essentially characterized in that the holding member comprises at least one element forming a wall portion cylindrical, and in that this holding member exerts on the stack an exclusively radial elastic force.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'organe de maintien est formé d'un unique élément constitué par une paroi cylindrique rendue discontinue par une fente axiale ou hélicoïdale, réalisé dans un matériau présentant une élasticité intrinsèque, et exerçant ladite force élastique en réaction à une contrainte radiale à laquelle il est soumis. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un actionneur conforme à un premier mode de réalisation possible de l'invention; - la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un actionneur conforme à un deuxième mode de réalisation possible de l'invention; - la figure 3 est une vue en perspective d'un organe de maintien susceptible d'équiper un actionneur conforme à 30 l'invention; - la figure 4 est une vue en perspective d'un autre organe de maintien susceptible d'équiper un actionneur conforme à l'invention; - la figure 5 est une vue en perspective d'encore un autre organe de maintien susceptible d'équiper un actionneur conforme à l'invention; et - la figure 6 est une vue en coupe transversale à échelle 5 agrandie d'un actionneur conforme à l'invention, doté de l'organe de maintien illustré à la figure 5. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un actionneur piézo-électrique ou magnétostrictif du type de ceux qui sont utilisés dans les injecteurs de 10 carburant pour moteurs thermiques. Un tel actionneur comprend classiquement une pluralité de pastilles 10 superposées suivant un axe Z et au moins un organe de maintien 2. Les pastilles 10, par exemple réalisées en 15 céramique dans le cas d'un actionneur piézo-électrique, forment un empilement 1 qui peut être maintenu axialement par une vis 3 et des écrous 4 et 5. La vis 3, qui remplit la fonction de tirant, traverse des lumières 100 alignées sur l'axe Z et 20 pratiquées au centre des différentes pastilles. Les écrous 4 et 5 sont vissés sur la vis 3 et enserrent axialement l'empilement 1. Chaque pastille 10 est dotée de deux électrodes 101, les électrodes de même signe des différentes 25 pastilles étant reliées entre elles par un fil électrique conducteur 102 (figure 6). Selon l'invention, l'organe de maintien 2 comprend au moins un élément tel que 20, 21, ou 22, cet organe de maintien formant une portion de paroi 30 cylindrique et exerçant sur l'empilement 1 une force élastique exclusivement radiale. L'élément ou chaque élément de l'organe de maintien 2 qui est destiné à être en contact ou susceptible d'être en contact avec une électrode 101 ou l'un des conducteurs 102 est réalisé dans un matériau non conducteur ou isolé électriquement. De plus, cet élément ou chaque élément de l'organe de maintien 2 présente avantageusement un coefficient de frottement faible et une large plage d'utilisation en température, compatible avec les conditions de fonctionnement de l'empilement. En outre, l'organe de maintien 2 présente de préférence une élasticité intrinsèque, de sorte que la force élastique qu'il exerce sur l'empilement 1 peut être constituée par une réaction à une contrainte radiale à laquelle cet organe 2 est soumis. Par exemple, l'organe de maintien 2 peut être réalisé au moins en partie en polyétheréthercétone, un polymère mieux connu de l'homme du métier sous l'acronyme "Peek". Dans le mode de réalisation illustré aux figures 3 et 4, l'organe de maintien 2 est formé d'un unique élément 20 constitué par une paroi cylindrique rendue discontinue par une fente 200, cette fente pouvant notamment être parallèle à l'axe Z de l'empilement 1 (figure 3), ou prendre la forme d'une hélice enroulée autour de l'axe Z de l'empilement 1 (figure 4). Par ailleurs, la force élastique radiale exercée par l'organe de maintien sur l'empilement 1 peut être orientée à l'opposé de l'axe Z de l'empilement ou en direction de cet axe. Dans le premier cas, qu'illustre la figure 1 et dans lequel la force élastique est orientée à l'opposé de l'axe Z de l'empilement, l'organe de maintien 2 est par exemple enfilé dans les lumières centrales 100 des pastilles 10, autour de la vis 3, et présente, avant l'application de sa précontrainte radiale, un diamètre externe supérieur au diamètre intérieur de l'empilement 1. Dans le deuxième cas, qu'illustre la figure 2 et dans lequel la force élastique est orientée vers l'axe Z de l'empilement, l'organe de maintien 2 enserre l'empilement 1 et présente, avant l'application de sa précontrainte radiale, un diamètre interne inférieur au diamètre externe de l'empilement 1. Quelle que soit la forme de la fente 200, il est souhaitable que les bords de l'élément 20 qui délimitent cette fente ne se touchent pas ni ne se chevauchent, au moins de manière que cet élément conserve une forme cylindrique symétrique, cette mesure permettant en outre de faire passer les fils d'alimentation électrique 102 au travers de cette fente. Dans le cas où la fente 200 présente une forme hélicoïdale (figure 4), le pas des spires doit être au moins égal à la hauteur des pastilles 10 afin d'assurer un maintien continu de ces pastilles par chevauchements successifs. Comme le montrent les figures 5 et 6, l'organe de maintien 2 peut aussi comprendre plusieurs coquilles, telles que 21 et 22, formées de portions d'un même cylindre, et un manchon externe 23 enserrant ces coquilles sur l'empilement 1. Dans le cas illustré où les coquilles sont au nombre de deux, leur plan de coupe passe de préférence au droit des fils 102 d'alimentation électrique (figure 6) afin de faciliter l'assemblage de l'empilement 1 et de ces coquilles, la position angulaire des fils 102 n'étant toutefois pas imposée. Les coquilles 21 et 22 sont maintenues entre elles par le manchon périphérique externe 23, qui est emmanché par coulissement axial sur les coquilles 21 et 22 et qui recouvre alors totalement l'empilement et les bornes d'alimentation électrique représentées par les fils 102. Afin de combler les jeux et de maintenir les coquilles 21 et 22, il est possible d'interposer un matériau élastomère entre ces coquilles et l'empilement 1 avant le montage du manchon 23. La couche d'élastomère ainsi déposée permet de rattraper les différences géométriques susceptibles d'exister entre les différentes pastilles et leurs électrodes. In an advantageous embodiment of the invention, the holding member is formed of a single element constituted by a cylindrical wall made discontinuous by an axial or helical slot, made of a material having an intrinsic elasticity, and exerting said force elastic in response to a radial stress to which it is subjected. Other features and advantages of the invention will emerge clearly from the description which is given below, for information only and in no way limitative, with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a schematic view in axial section; an actuator according to a first possible embodiment of the invention; - Figure 2 is a schematic axial sectional view of an actuator according to a second possible embodiment of the invention; FIG. 3 is a perspective view of a holding member capable of equipping an actuator according to the invention; FIG. 4 is a perspective view of another holding member capable of equipping an actuator according to the invention; - Figure 5 is a perspective view of yet another holding member capable of equipping an actuator according to the invention; and FIG. 6 is an enlarged scale cross-sectional view of an actuator according to the invention, provided with the holding member illustrated in FIG. 5. As previously announced, the invention relates to a piezoelectric actuator. electrical or magnetostrictive type of those used in fuel injectors for combustion engines. Such an actuator conventionally comprises a plurality of pellets 10 superimposed along an axis Z and at least one holding member 2. The pellets 10, for example made of ceramic in the case of a piezoelectric actuator, form a stack 1 which can be held axially by a screw 3 and nuts 4 and 5. The screw 3, which performs the function of pulling, through lights 100 aligned on the Z axis and 20 made in the center of the various pellets. The nuts 4 and 5 are screwed onto the screw 3 and axially grip the stack 1. Each wafer 10 is provided with two electrodes 101, the electrodes of the same sign of the different pellets being interconnected by a conductive electrical wire 102 (FIG. 6). According to the invention, the holding member 2 comprises at least one element such as 20, 21, or 22, this holding member forming a cylindrical wall portion and exerting on the stack 1 an exclusively radial elastic force. The element or each element of the holding member 2 which is intended to be in contact or likely to be in contact with an electrode 101 or one of the conductors 102 is made of a non-conductive or electrically isolated material. In addition, this element or each element of the holding member 2 advantageously has a low coefficient of friction and a wide range of use in temperature, compatible with the operating conditions of the stack. In addition, the holding member 2 preferably has an intrinsic elasticity, so that the elastic force that it exerts on the stack 1 may be constituted by a reaction to a radial stress to which this member 2 is subjected. For example, the holding member 2 may be made at least partly of polyetheretherketone, a polymer better known to those skilled in the art by the acronym "Peek". In the embodiment illustrated in FIGS. 3 and 4, the holding member 2 is formed of a single element 20 constituted by a cylindrical wall made discontinuous by a slot 200, this slot being able to be parallel to the Z axis of the stack 1 (Figure 3), or take the form of a helix wound around the Z axis of the stack 1 (Figure 4). Moreover, the radial elastic force exerted by the holding member on the stack 1 may be oriented opposite the Z axis of the stack or in the direction of this axis. In the first case, illustrated in Figure 1 and in which the elastic force is oriented away from the axis Z of the stack, the holding member 2 is for example threaded into the central lumens 100 pellets 10, around the screw 3, and has, before the application of its radial prestressing, an outer diameter greater than the inside diameter of the stack 1. In the second case, illustrated in Figure 2 and in which the elastic force is oriented towards the axis Z of the stack, the holding member 2 encloses the stack 1 and has, before the application of its radial prestressing, an inner diameter smaller than the outer diameter of the stack 1. Whatever or the shape of the slot 200, it is desirable that the edges of the element 20 which define this slot do not touch or overlap, at least so that this element retains a symmetrical cylindrical shape, this measurement also allowing to pass the fi ls power supply 102 through this slot. In the case where the slot 200 has a helical shape (Figure 4), the pitch of the turns must be at least equal to the height of the pellets 10 to ensure a continuous maintenance of these pellets by successive overlaps. As shown in FIGS. 5 and 6, the holding member 2 can also comprise several shells, such as 21 and 22, formed of portions of the same cylinder, and an outer sleeve 23 enclosing these shells on the stack 1. In the illustrated case where the shells are two in number, their cutting plane preferably passes to the right of the power supply wires 102 (FIG. 6) in order to facilitate the assembly of the stack 1 and of these shells. angular position of the son 102 is however not imposed. The shells 21 and 22 are held together by the outer peripheral sleeve 23, which is fitted by axial sliding on the shells 21 and 22 and which completely covers the stack and the power supply terminals represented by the wires 102. to fill the games and to maintain the shells 21 and 22, it is possible to interpose an elastomeric material between these shells and the stack 1 before mounting the sleeve 23. The elastomer layer thus deposited makes it possible to make up for the geometric differences likely to exist between the different pellets and their electrodes.