Brevet FR2244243A1 — publié le 19750411

La présente invention concerne le domaine de la construction électromecanique et plus particulièrement les électro-aimants destinés å commander un organe opérateur tel que le clapet de l'injecteur de carburant dlun moteur à combustion interne. De tels blectro-aimants ont besoin d'une rapidité de manoeuvre élevée. On sait que la profondeur de pénétration du flux magnétique transitoire dans le matériau constituant le circuit magnétique est fonction des propriétés dudit matériau et de la vitesse de variation du flux magneti- que. Dans ce cas, le flux magnétique se trouve repoussé vers la périphérie par les courants de Foucault ce qui fait réduire la section efficace du circuit magnétique. C'est la raison pour laquelle les électro-aimants rapides ont généralement leurs circuits magnetiques réalises en fer feuilleté. Pourtant il n1 est pas justifie, à cause de complications technologiques, de doter tous les systèmes electromagnetiques rapides d'un circuit magnétique en fer feuilleté. On peut ranger parmi ces systemes les électro-aimants des relais rapides intégrés dans divers dispositifs automatiques comme ceux utilisés en teléphonie, le système de commande d'un injecteur de carburant qui doit satisfaire è un certain nombre de conditions dont l'encombrement réduit, lletancheite et l'isolation calorifique excellentes, la simplicité, la haute fiabilité, le cott peu eleve, et bien d'autres systè nies. I1 existe des électro-aimants rapides destinés a commander le clapet de l'injecteur assurant le dosage et le giclage du carburant dans le moteur è combustion interne. L'électro-aimant d'un injecteur de carburant est constitué par une culasse réalisee à partir du fer plein, un enroulement disposé dans la culasse et une armature qui commande le clapet de l'injecteur. D'une manière générale, la culasse de l'électro-aimant sert à la fois de gaine de l'injecteur. L'épaisseur du circuit magnétique est calculée, compte tenu de la section nécessaire de celui-ci, tout comme de la rigidité mécanique de la gaine de llinjecteur à obtenir. Ce genre d'injecteurs à électro-aimant est largement appliqué dans le matériel d'injection à commande électronique servant de système d'alimentation aux voitures équipées de moteurs å essence. Le désavantage propre aux électro-aiwants existants consiste à avoir des temps de collage et de collage assez importants. Les temps de collage et de décollage de l'électro-aimant de l'injecteur constituent des intervalles incontrôlables au cours de l'injection dont la durée est fonction des variables multiples et en particulier des courants de Foucault proportionnels au volume de fer du système d'électro-aimant. En utilisation, ces intervalles de temps incontrôlables peuvent variera ce qui est préjudiciable à la précision de dosage du carburant et à la stabilité de fonctionnement de l'injecteur. Le temps d'ouverture minimal possible du clapet de l'injection est limité à celui de décollage de ltélectro-aimant. C'est celui-ci qui détermine la plage de variation des cycles d'alimentation. Il en ressort que l'electro-aimant d'un injecteur de carburant doit présenter des temps de collage et de décollage les plus courts possible, c'est-à-dire être capable de manoeuvrer son armature avec le maximum de vitesse. Une rapidité plus grande des électro-aimants d'injecteurs existants s'obtient par le recours àdes fers spéciaux, ayant une résistivité élevée réduisant les courants de Foucault. I1 existe encore des électro-aimants pour injecteurs rendus plus rapidesgrSce à une certaine réduction de volume du fer formant le circuit magnétique. Les électro-aimants de ce genre comportent également une culasse en fer plein, un enroulement logé dans la culasse et une armature qui commande le clapet de l'injecteur. A l'encontre de la formule précédente, la culasse de l'électro-aimant est mince et l'ensemble de l'électro-aiwant constitue un organe indépendant, incorporé dans l'injec teur. Ainsi conçu, I'6lectro-aimant peut utiliser un- circuit magnétique en fer doux ordinaire du type 3A (Armco).Pourtant, même dans ce cas, la rapidité de fonctionnement de l'injecteur s'avère insuffisante, Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients ci-dessus. La présente invention vise, d'une part, à fournir un électroaimant possédant des temps de collage et de décollage réduits et doté d'un circuit magnétique en fer plein simple et moins coateux sans impliquer des complications technologiques, et d'autre part, à optimaliser l'épaisseur des sections du circuit magnétique. Le problème posé est résolu par le fait que dans 1l1ectro- aimant, composé d'une culasse en fer plein, dtun enroulement, placé sur ladite culasse, et d'une armature formant avec ladite-culasse un circuit magnétique, selon l'invention, la culasse et l'armature ont une nieme épaisseur sur tout le trajet du flux magnétique, limitée à la profondeur de pénétration du flux magnétique en croissance au moment de collage de l'armature. Comparé à ses prédécesseurs, l'électro-aimant selon l'invention a pour une force de traction donnée, un volume de fer du circuit ma gnétique bien moindre dont lteffet est une réduction des constantes de temps d'accroissement et de décroissement du flux magnétique, c'est-b-dire une rapidité opératoire accrue de l'électro-aimant De tout cela il résulte que la présente invention permet, sans nécessiter des complications technologiques ni un coût plus élevé - d'économiser le métal destiné au circuit magnétique - d'accrottre la rapidité opératoire de l'électro-aimant Dans ce qui suit, on trouvera une description détaillée des réalisations particulières de la présente invention, faite avec références aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente la vue d'ensemble de l'électro-aiuant selon l'invention en coupe longitudinale (première forme de réalisation) ; la figure 2, idem (coupe selon 11-11); la figure 3, la vue d'ensemble de l'électro-aimant selon l'invention en coupe longitudinale (deuxieme forme de réalisation) ; la figure 4, idem (coupe suivant IV-IV); la figure 5, la vue d'ensemble de l'électro-aimant selon l'invention en coupe longitudinale (troisième forme de réalisation); la figure 6, idem (coupe suivant VI-VI); la figure 7, la vue d'ensemble de l'électro-aimant selon l'invention en coupe longitudinale (quatrième forme de réalisation) ; la figure 8, idem (coupe suivant VIII-VIlI);; la figure 9, la vue en coupe longitudinale de l'injecteur de carburant doté de l'électro-aimant selon l'invention. L'électro-aimant comprend une culasse 1 du type annulaire (figure I) à l'intérieur de laquelle est placée une carcasse 2 qui porte un enroulement - 3. Une armature annulaire 4, destinée à commander un organe opérateur au-regime statique, est maintenue à une certaine distance des piles de la culasse 1 par un ressort de rappel qui l'appuie contre une butée (ni ressortni butée ne sont montres sur le dessin). L'épaisseur des parois du circuit magnétique, constitué par la culasse 1 et l'armature 4, est la meme sur tout le trajet du flux magnétique. La culasse 1 présente une fente-- longitudinale 5 (figure 2) servant à abaisser les courants de Foucault. L1électro-aimant représenté à la figure 3 est de conception analogue. Sa distinction de celui montré par les figures 1 et 2 ne porte que sur la forme de la culasse 1. La culasse 1 (figure 3) est également du type annulaire mais sa partie extérieure n'est pas fermée. La forme de l'armature 4 suit celle de la culasse 1 en projection plane (figure 4). La partie annulaire intérieure de la culasse 1 a une fente longitudinale 5 destinée à la réduction des courants de Foucault. Cette forme de réali- sation de llélectro-aimant est plus avantageuse que la première au point de vue de la rapidité de manoeuvre. L'électro-aimant représenté aux figures 5 et 6 comporte les mimes éléments que les deux premières variantes, à cela près que la culasse 1 a la forme en III. L'armature 4 affecte la forme de la culasse 1 en projection plane. L'électro aimant des figures 7 et 8 ne diffère, lui aussi, des précédents que par la forme de la culasse 1 qui est en Il En plan, l'armature 4 a la même forme que la culasse 1 La figure 9 montre un injecteur mettant en application llélectro-aimant selon l'invention. Ledit injecteur sert au giclage et au dosage de l'essence alimentant un moteur à combustion interne. L'électro-aimant sous sa première forme de réalisation, composé de la culasse 1, de la carcasse 2 avec l'enroulement 3 et de l'armature 4, est logé dans un bottier 6. de l'injecteur en matière amagnétique. Un clapet 7, qui porte > calé à la presse, un gicleur 8 muni d'un orifice calibré 9, se trouve également dans ledit bottier 6 de l'injecteur. Le bottier 6 comporte, serti, un couvercle 10 doté d'une tubulure 11 d'amenée de carburant. Ladite tubulure 11 contient un filtre 12 servant à épurer le carburant. Le couvercle 10 porte deux contacts électriques 13 séparés dudit ccuvercle 10 par des douilles isolantes 14. Les contacts 13 sont en couplage électrique avec les sorties 15 de ltenroulement 3 passant par des trous 16 pratiqués dans la culasse 1. Lesdits contacts 13 servent à amener le courant d'excitation vers l'enroulement 3 de l'électro-aimant. La culasse 1 est en appui sur un anneau de butée 17. La culasse 10 possède de meme un trou central 18 et une enceinte intérieure 19 laissant passer du carburant. L'enceinte 19 renferme un ressort 20 qui a pour fonction, d'une part, de pousser I'annature 4 contre le clapet 7 qui est amené en position fermée et,dlautre part, d'assurer un jeu 21 entre la culasse 1 et l'armature 4. L'armature 4 présente n certain nombre de trous 22 servant à l'admission du carburant à l'enceinte 23 du bottier 6 de l'injecteur. L'installation de l'injecteur sur le moteur à combustion interne (non représenté) s'effectue grâce à la partie filetée 24 du bottier 6. L'électro-aimant de l'injecteur de carburant fonctionne de la façon suivante. Comme indiqué ci-dessus le carburant est amené par pression à travers la tubulure 11 dans l'injecteur. Après avoir passé par le filtre 12, le carburant se dirige d'abord à travers le trou 18 et l'enceinte intérieure 19 de la culasse 1 et ensuite à travers le jeu 21 entre la culasse 1 et l'armature 4, et les trous 22 dans l'armature 4, dans l'enceinte 23 en remplissant ainsi la totalité de l'injecteur. Une impulsion de courant appliquée à ltenroulement 3 fait aimanter la culasse 1 de l'electro-aimant qui attire l'armature 4 en surmontant la résistance du ressort 20. Le clapet 7 s'ouvre et le carburant sous pression contenu dans l'injecteur est injecté à travers l'orifice calibré 9 du gicleur 8 du clapet 7 dans le moteur (non représenté sur le dessin). Le trajet du carburant est fléché sur le dessin. Après la disparition de l'impulsion de courant, la culasse 1 se trouve désaimantée, l'armature 4 sollicitée par le ressort 20, reprend sa position de départ, le clapet 7 se ferme pour interrompre le débit de carburant vers le moteur. REVENDICATION Electro-aimant comportant une culasse en fer plein, un enroulement disposé sur ladite culasse, et une armature formant avec ladite culasse un circuit magnétique, caractérisé par le fait que la culasse et l'armature ont une m2me épaisseur sur tout le trajet du flux magnétique, ladite épaisseur étant limitée à la profondeur de pénétration du flux magnétique croissant au moment de collage de l'armature