Brevet FR2530771A1 — publié le 19840127

Electrovanne à obturateur plastique. La présente invention concerne les électrovannes, c&est-à-dire les vannes à commande électromagnétique, du type comprenant un bottier muni d'une ouverture de passage de fluide et contenant un équipage mobile compor- tant un obturateur coopérant avec un siège, déplaçable en translation entre deux positions de butée pour les- quelles il délimite avec le siège des sections de passage de fluides différentes,soumis à l'action d'un ressort de rappel vers une première position de butée, et à l'action d'une bobine électromagnétique destinée à l'amener dans une seconde position de butée, contre l'action du ressort, lorsque la bobine est excitée. L'invention trouve une application particulière- ment importante, bien que non exclusive, dans le domaine de l'alimentation en combustible des moteurs à combustion interne. On connaît de nombreuses électrovannes du type ci-dessus défini Dans le cas particulier de l'alimen- tation en combustible des moteurs, ces électrovannes sont généralement commandées par des impulsions de rapport cyclique variable en fonction d'un paramètre de fonction nement du moteur, afin de fournir à celui-ci un mélange dont le débit et la composition sont optimaux Dans la plupart des cas, l'équipage mobile de l'électrovanne est constitué par un noyau en fer doux dont l'appui sur un siège entourant l'ouverture de passage définit la pre- mière position de butée. Ces électrovannes présentent divers inconvénients. Il est difficile de constituer, par assemblage du noyau et d'un élément obturateur métallique rapporté, un équipage mobile dont les cotes géométriques restent dans les tolérances requises Ces tolérances sont serrées, car ce sont les cotes de l'équipage mobile qui déterminent la course de cet équipage et par conséquent les caracté- ristiques de l'électrovanne Des retouches coûteuses sont donc fréquemment nécessaires. La fin de course est matérialisée par un contact métal sur métal dans les deux positions de butée. Lorsque l'électrovanne est alimentée par des impulsions électriques périodiques, ces chocs répétés peuvent en- traîner une usure rapide par matage des parties venant en contact En particulier, le choc de l'élément obtura- teur contre le siège déforme ce dernier et modifie les caractéristiques de débit de l'électrovanne Une solu- tion partielle a été apportée à ce problème par la de- mande de brevet 78 19339 Suivant ce brevet, la première position de butée est matérialisée par l'appui d'un élé- ment d'équipage autre que l'obturateur sur le bottier. On n'évite cependant pas le contact métal sur métal et la solution n'est par ailleurs pas acceptable pour les vannes "tout ou rien". Le noyau de fer doux vient en contact avec la partie fixe du circuit magnétique de la bobine lorsque l'équipage est dans la seconde position de butée Il peut se produire un collage par magnétisme rémanent, ce qui allonge le délai de fermeture de l'électrovanne après coupure du courant de commande. La présente invention vise à fournir une électro- vanne du type ci-dessus défini répondant mieux que celles antérieurement connues aux exigences de la pratique, no- tamment en ce qu'elle écarte dans une large mesure les inconvénients ci-dessus. Dans ce but, l'invention propose notamment une électrovanne du type cidessus défini caractérisée en ce que l'équipage mobile comprend un noyau en matériau ferro- magnétique et un obturateur moulé en matériau plastique, solidarisé de façon positive du noyau par encastrement, l'une au moins des positions de butée de l'équipage étant définie par appui de l'obturateur sur le bottier. La solidarisation positive (et non pas par simple friction) de l'obturateur est réalisée en faisant péné- trer du matériau appartenant à l'obturateur dans des cavités ménagées dans le noyau, généralement en forme de gorge. Dans un mode d'exécution de l'invention parti- culièrement avantageux du fait de la précision qu'il per- met d'atteindre sur les cotes, l'obturateur est direcce- ment surmoulé sur le noyau Pour cela, on injecte le ma- tériau plastique dans un moule à l'intérieur duquel a été préalablement disposé de façon précise le noyau. Dans une variante de réalisation, l'obturateur est réa- lisé à part dans un moule, puis encliqueté sur le noyau. Pour cela, la partie terminale de l'obturateur comportera généralement un rebord approximativement radial qui peut venir se glisser>en se déformant plastiquement sur le noyau, puis se détendre dans une gorge. Il sera en général avantageux de constituer l'obturateur et le boîtier de façon qu'il y ait appui plastique sur métal dans les deux positions de butée en général, l'obturateur coopère par sa face avant appro- ximativement plate avec un siège entourant l'ouverture de passage, et par sa face arrière, également sensiblement plate et radialeavec une surface d'appui prévue sur le boltier. Le matériau plastique sera évidemment choisi pour tenir compte des conditions de fonctionnement et de la nature du fluide En particulier, lorsque l'électro- vanne est destinée à être utilisée dans un système d'ali- mentation en combustible, le matériau plastique doit être inattaquable par les produits pétroliers On peut notam- ment utiliser le polytétrafluoroéthylène, divers poly- amides, des résines polyacétal et le polysulfure de phénylène. Ces produits peuvent être utilisés à l'état pur ou peuvent être mélangés à des charges qui en améliorent les caractéristiques méca- niques, par exemple à du carbone. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode d'exécution particulier, donné à titre d'exemple non limitatif La description se réfère à la figure unique qui l'accompagne et qui montre, en coupe longitudinale, une électrovanne suivant l'inven- tion, les différents éléments étant dans la position qu'ils occupent au repos, alors que la bobine n'est pas excitée. L'électrovanne 1 représentée schématiquement sur la figure unique est destinée à être interposée sur un circuit U'amenée de combustible, dans un carburateur pour moteur à explosion Cette électrovanne peut être regardée comme comportant un boîtier 2 en plusieurs pièces assemblées dans lequel se déplace un équipage mobile 7 Dans le bottier est ménagée une chambre à combustible alimentée en combustible par des passages 3 et d'ou le combustible peut s'échapper par une ouver- ture 4 Dans sa position de repos, montrée sur la figure, la face terminale de 1 ' équipage s'applique contre un siège plat entourant l'ouverture 4 de façon à séparer celle-ci de la chambre à combustible d'alimentation. Le boitier contient un bobinage électromagnétique fixe 5 qui peut être alimenté en courant électrique par l'inter- médiaire d'une cosse 6 La bobine est associée à un circuit magnétique constitué de façon classique et qui se referme par un noyau en matériau ferro-magnétique 8 appartenant à l'équipage 7 Cet équipage est guidé par le bottier et peut coulisser entre deux positions de butée Un ressort de rappel 10, dont la force est réglable à l'aide d'une -vis 11, tend à maintenir l'équi- page dans une première position de butée (position de repos) ou il s'applique contre le siège Le bobinage 5 est prévu pour exercer sur le noyau 8-une force de sens inverse de celle du ressort de rappel 10, pour amener l'équipage 7 dans une seconde position de butée, libérant l'ouverture 4, lorsque le bobinage est excité. La disposition générale décrite jusqu'ici est relativement classique Mais, dans le mode d'exécution de l'invention représenté, l'équipage mobile 7 comporte, en plus du noyau en fer doux 8, un obturateur 9 soli- darisé du noyau de façon positive Une solution avanta- geuse pour solidariser de façon définitive le noyau et l'obturateur en respectant des cotes précises consiste à surmouler l'obturateur sur le noyau Pour cela, on place le noyau 8 dans un moule en le retenant de façon précise par rapport aux-parois du moule, puis on injecte dans le moule une matière plastique qui pénètre d'une part dans la p artie interne 20 du noyau pour constituer une âme, d'autre part dans une gorge périphérique 21 ménagée autour du noyau La partie avant de l'obturateur doit avoir une épaisseur et un diamètre suffisants pour réduire les chocs appliqués sur le siège à chaque ferme- ture de la v Ranne De plus, dans le mode de réalisation décrit, l'obturateur 9 a une forme telle que, dans la seconde position de butée, c'est une zone annulaire 22 de la face arrière de l'obturateur 9 qui est en contact avec une face radiale du circuit magnétique appartenant au boitier Pour cela, il suffit que la course h de l'équipage mobile entre les deux positions de butée de l'obturateur 9 soit légèrement inférieure à la distance H qui existe entre la face terminale arrière 24 du noyau et la face en regard 25 du circuit magnétique au repos. La disposition qui vient d'être décrite apporte de nombreux avantages Les dimensions de l'équipage mobile qui fixe la course sont définies avec une grande précision. Le bottier peut-lui-même être constitué sans difficultés de façon que la course h soit bien déterminée Du fait que les butées interviennent sur des contacts plastique- métal, l'usure est réduite, la matière plastique utilisée présentant une certaine élasticité Grâce à la suppression du contact entre les faces terminales 24, 25, du noyau et du circuit magnétique fixe, les effets de collage dus à la rémanencemagnétique sont très diminués Il suffit pour cela que l'entre-fer H h qui subsiste lorsque l'équipage mobile est dans la seconde position de butée soit de quelques dixièmes de millimètre La diminution du temps de réponse permet d'adopter des fréquences élevées de travail, atteignant 200 Hertz environ pour des électrovannes miniatures du genre monté sur les carburateurs. REVENDICATIONS 1 Electrovanne comprenant un boîtier ( 2) muni d'une ouverture de passage de fluide ( 4) et contenant un équipage mobile ( 7) comportant un obturateur coopérant avec un siège, déplaçable en translation entre deux positions de butée, soumis à l'action d'un ressort de rappel vers l'une des positions de butée et d'une bobine électromagnétique destinée à amener l'équipage dans une seconde position de butée, contre l'action du ressort, caractérisée en ce que l'équipage mobile comprend un noyau en matériau ferro-magnétique ( 8) et un obturateur moulé en matière plastique, solidarisé de façon positive du noyau, l'une au moins des positions de butée étant définie par appui de l'obturateur en matière plastique sur le boîtier. 2 Electrovanne suivantla revendication 1, ca- ractérisée en ce que du matériau appartenant à l'ob- turateur ( 9) pénètre dans une cavité ménagée dans le noyau ( 8), généralement en forme de gorge. 3 Electrovanne suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'obturateur est surmoulé sur le noyau. 4 Electrovanne suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le matériau plastique est in- jecté dans un moule à l'intérieur duquel a été préa- lablement disposé le noyau. Electrovanne suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'obturateur est réalisé à. part dans un moule, puis encliqueté sur le noyau. 6 Electrovanne suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la partie terminale de l'obtu- rateur comporte un rebord approximativement radial en saillie dans une gorge du noyau. 7 Electrovanne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'obturateur et le boîtier sont constitués de façon qu'il y ait appui de l'obturateur sur le boîtier dans les deux positions de butée de l'équipage. 8 Electrovanne suivant la revendication 7, caractérisée en ce que l'obturateur coopère par sa face avant approximativement plate avec un siège en- tourant l'ouverture de passage, et par sa face ar- rière ( 22) approximativement plate et radiale, avec une surface d'appui ( 23), prévue sur le boîtier. 9 Electrovanne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la matière plastique est le polyamide ou une résine polya-cétal, éventuellement mélangée à des charges.