Brevet FR2541729A1 — publié le 19840831

La présente invention concerne des soupapes à commande électromagnétique destinées à régler la circula- tion de fluide et notamment, mais non exclusivement, des soupapes destinées à un appareil de pompage pour injection de carburant, du type destiné à transmettre du carburant à un moteur à combustion interne - On recherche de plus en plus, dans le domaine des appareils d'injection de carburant, des soupapes qui puissent être commandées à une fréquence élevée de répétition et qui peuvent transmettre du carburant à pression élevée La raison en est que l'appareillage électronique de réglage est de plus en plus apte à prendre en compte divers paramètres de fonctionnement du moteur ou autre,mieux par exemple que l'appareillage à commande mécanique ou hydraulique On peut prévoir que de telles soupapes, lorsqu'elles sont utilisées, peuvent fonctionner pendant de longues périodes sans entretien, avec des fréquences élevées de répétition. L'invention a pour objet la réalisation d'une soupape de commande d'une circulation de fluide, réalisée sous une forme simple et commode. Selon l'invention, une soupape à commande électromagnétique comporte un obturateur mobile axialement dans un corps, un dispositif électromagnétique comprenant une armature, un dispositif d'accouplement reliant l'arma- ture à l'obturateur de manière que, lorsque le dispositif est alimenté, l'obturateur soit déplacé vers une position de fermeture, le déplacement de l'obturateur entre ses positions d'ouverture et de fermeture étant inférieur au déplacement de l'armature, un dispositif élastique rap- pelant l'obturateur en position d'ouverture, le dispositif d'accouplement comprenant un organe élastique, dont une partie est rigidement couplée à l'obturateur, l'autre partie de l'organe élastique étant destinée à être com- mandée par l'armature lorsque le dispositif est alimenté, la force qui peut être transmise par l'organe élastique étant suffisante pour que l'obturateur soit déplacé malgré l'action du dispositif élastique, vers la position fermée, mais permettant un déplacement continu de l'arma- ture jusqu'à sa position limite, une butée destinée à limiter le déplacement de l'obturateur sous l'action du dispositif élastique et déterminant ainsi la position d'ouverture de l'obturateur, et un dispositif supplémen- taire destiné à limiter le déplacement de l'armature lorsqu'elle s'écarte de sa position limite. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est un diagramme synoptique d'un appareil de pompage de carburant comprenant une soupape les figures 2, 3, 4 et 5 représentent différents exemples de soupapes selon l'invention; et les figures 2 a, 3 a et 5 a sont des perspectives de quelques éléments des soupapes des modes de réalisa- tion des figures 2, 3 et 5 respectivement. La figure 1 représente une soupape à commande électromagnétique repérée par la référence 10 incorporée à un appareil de pompage de carburant vers unebuse d'injection 11 d'un moteur à allumage par compression. Le carburant sous pression est transmis par une pompe 12 de carburant commandée elle-même par une came, la chambre de pompage de la pompe étant reliée à la buse 11 d'injection, cette connexion pouvant comprendre un clapet de retenue 13 de distribution La chambre de pompage peut aussi être placée en communication avec un dispositif de purge par l'intermédiaire de la soupape 10. La pompe 12 comporte un piston 14 mobile vers l'intérieur afin qu'il déplace le carburant du cylindre dans lequel il se trouve, à l'aide d'une came 16 en- traînée par le moteur Le déplacement vers l'extérieur du plongeur est assuré par l'action d'un ressort non représenté Un canal 17 d'alimentation en carburant est formé dans la paroi du cylindre et est relié à une source 18 de carburant à basse pression et, lors du 41729 fonctionnement, lorsque le plongeur se déplace vers l'intérieur alors que la soupape 10 est fermée, le carbu- rant est chassé vers la buse ou injecteur 11 par l'inter- médiaire du clapet dès que la lumière du canal 17 est couverte par le plongeur Lorsque la soupape 10 est ouverte pendant le déplacement du plongeur vers l'inté- rieur, le carburant est transmis à un dispositif d'évacua- tion par la soupape et non vers-la buse La soupape 10 peut être ouverte pendant le déplacement initial du plongeur et fermée lorsque le plongeur s'est déplacé vers l'intérieur jusqu'à une position prédéterminée. La longueur de la course du plongeur 14 après fermeture de la lumière du canal 17 et pendant que la soupape 10 est fermée détermine la quantité de carburant transmise à la buse d'injection. On se réfère maintenant à la figure 2 des dessins qui indique que la soupape 10 comporte un corps dans lequel est formé un alésage 21 qui le traverse. L'obturateur 22 peut coulisser dans l'alésage et il a une tête 23 destinée à coopérer avec un siège 24 délimité à l'extrémité de l'alésage L'obturateur a un diamètre réduit derrière le siège afin qu'il délimite, avec l'alé- sage 20, un espace annulaire avec lequel communique un passage 25 formé dans le corps Ce passage 25 commu- nique avec la chambre de pompage pendant le fonction- nement et, comme indiqué sur la figure 2, l'obturateur est en position de fermeture avec la tête 23 en coopération étanche avec le siège 24. Dans la position de fermeture de l'obturateur, ce dernier dépasse de l'extrémité de l'alésage éloignée du siège sur une faible distance et un collier 27 est monté autour d'une tige 26 solidaire de l'obturateur. Comme décrit dans la suite, le collier 27 est fixé par rapport à la tige et il coopère donc avec l'extrémité du corps à la détermination du déplacement de la tête lorsqu'elle s'écarte de son siège. Le collier 27 joue le rôle d'une butée pour une extrémité d'un ressort hélicoïdal 28 de compression dont l'autre extrémité est au contact d'une cale 29 placée entre le ressort et un gradin 30 formés sur un boitier 31 à l'extrémité duquel est disposé le corps de la soupape Le boîtier comporte un filetage lui permet- tant de coopérer avec le corps de la pompe et il a un orifice 32 par lequel la tige 26 pénètre dans une chambre 33 Celle-ci loge un dispositif électromagnétique compre- nant une armature creuse 34 et une structure 35 formant un stator Cette dernière délimite plusieurs pièces polaires circonférentielles 36 entre lesquelles sont formées des gorges logeant des enroulements électriques 37 reliés de manière que, lorsqu'un courant électrique y circule, les pièces polaires adjacentes 36 prennent des polarités magnétiques opposées Chaque pièce polaire 36 délimite une face polaire 38 tournée vers une face polaire 39 formée sur l'armature. L'armature délimite, à l'extrémité d'une partie de cylindre droit 34 A, un flasque 40 dirigé vers l'inté- rieur et disposé entre une plaque rigide 41 et un organe élastique plat 42 La plaque 41 et l'organe élastique 42 sont placés autour de la tige mais sont séparés l'un de l'autre par une cale 43 La plaque 43 et le collier 27 sont maintenus à distance par un manchon 44 et les dif- férents éléments sont maintenus en position montée par un écrou 45 vissé sur une partie filetée de la tige. Dans la position de fermeture de la soupape telle que représentée, l'armature prend une position limite dans laquelle les faces polaires 38 et 39 sont en contact La force exercée par le ressort 28 est déter- minée par l'épaisseur de la cale 29 et la force exercée par l'organe élastique 42 sur le flasque 40 de l'armature est déterminée par l'épaisseur de la cale 43 Comme l'indique la figure 2, 'La soupape est fermée et elle est maintenue en position fermée, malgré l'action du ressort 28, car les enroulements 37 sont alimentés. Lorsque les enroulements cessent d'être alimentés, le ressort 28 provoque le déplacement de l'obturateur vers la position d'ouverture, celle-ci étant déterminée par contact du collier 27 avec l'extrémité du corps 20. Lorsque les enroulements sont alimentés, le déplacement en sens inverse s'effectue et la force appliquée sur l'obturateur et les éléments associés est transmise par l'intermédiaire de l'organe élastique 42 Celui- ci peut légèrement fléchir pendant ce déplacement, mais son rôle réel est de permettre la poursuite du dépla- cement de l'armature lorsque la tête 23 vient au contact du siège, de manière que les faces polaires 36, 39 viennent en contact Cependant, l'organe 42 réduit au minimum les forces de choc appliquées à la tête de l'obturateur et au siège La figure 2 a est une perspective représen- tant la plaque 41, la cale 43 et l'organe élastique 42 La plaque et l'organe élastique ont des découpes profondes qui réduisent leur masse On peut noter que l'armature est positionnée en direction radiale par l'organe élastique et ne comporte donc pas un palier propre, bien qu'un tel palier soit monté à l'autre extré- mité de l'armature L'entrefer initial des faces polaires, lorsque l'obturateur est ouvert, est réglé par la longueur du manchon 44 La plaque 41 est au contact du flasque dans la position d'ouverture de la soupape. Les figures 3 et 3 a représentent une variante de la soupape de la figure 2 et, dans ce cas, la partie 46 en forme de cylindre droit de l'armature 34 forme un palier avec une surface 47 de cylindre droit qui forme une paroi de la chambre 33 Un espace radial est délimité entre la partie 46 de l'armature et les rayons de l'organe 42 En outre, il existe un petit espace entre la surface périphérique de la plaque 48 et la surface 47, la plaque ayant, dans cet exemple, un ou plusieurs flasques 49 dépassant axialement, disposés vers l'intérieur du flasque 40 d'armature et qui sont au contact de l'organe 42 lorsque la soupape est ouverte. On se réfère à la figure 4 qui représente une soupape ayant les caractéristiques des exemples des soupapes des figures 2 et 3 mais comprenant une va- riante d'arrangement d'organe élastique 42 Les parties ayant le même rôle portent des références identiques. Sur la figure 4, le flasque 40, formé sur l'armature est disposé près d'une plaque 50 fixée autour de la tige 26 car elle est maintenue entre deux manchons' 51 et 52 Une plaque supplémentaire 53 peut coulisser autour du manchon 52, malgré l'action d'un ressort hélicoïdal de compression qui est en appui contre la plaque 53 à une première extrémité et dont l'autre extrémité est au contact d'une butée 55 fixée à la tige 26 L'importance du déplacement des plaques 50 et 53 l'une vers l'autre est limitée par une cale ou organe d'espacement 56. Pendant le mouvement de l'obturateur vers sa position de fermeture, lorsque la tête 23 vient au contact du siège 24, le déplacement de l'armature peut se poursuivre sur une distance limitée malgré l'action du ressort 54 afin que les faces polaires de l'armature puissent venir au contact de celles du stator Dans cet exemple, l'entre- fer initial des faces polaires 38 et 39, dans la position d'ouverture de la soupape, est déterminé par réglage du stator 35 dans le boitier-31. On se réfère maintenant à la figure 5; le corps de la soupape étant repéré par la référence 20 et son alésage 21 contenant un obturateur 22 qui, dans cet exemple, est sous forme creuse mais qui délimite une tête 23 destinée à coopérer avec un siège 24 L'obtu- rateur 22 dépasse légèrement de l'extrémité de l'alésage, comme dans l'exemple de la figure 2 Le ressort destiné à déplacer l'obturateur vers sa position-d'ouverture est un ressort à diaphragme portant la référence 58 et dont la surface péripéhrique est serrée entre le corps 20 -et un gradin 59 formé dans le boîtier 60 Un collier ou cale 61 est placé entre le ressort et l'obturateur et son épaisseur peut être choisie afin qu'elle détermine la force exercée par le ressort 58 La cale 61 coopère aussi avec l'extrémité adjacente du corps et limite l'importance du déplacement de la tête 23 à partir du siège 24. 254 1729 Un collier 62 qui est en appui contre un ressort à diaphragme supplémentaire 63 est disposé contre le ressort 58 La surface périphérique du ressort 63 est maintenue contre le flasque interne 64 d'un organe cylin- drique creux de positionnement autour duquel est placée une partie cylindrique creuse 66 de l'armature 67 Cette partie 66 forme un flasque interne 68 qui, comme décrit dans la suite, peut venir au contact de la partie 65 lorsque les enroulements sont alimentés La surface périphérique externe du ressort 63 est maintenue entre le flasque 64 et un organe 69 qui peut être introduit dans l'organe 65 et fixé à celui-ci lorsqu'une cale 70 a été mise en position contre le ressort L'obturateur 22, les cales 61 et 70, le collier 62 et les ressorts sont maintenus en position montée par un boulon 72 de serrage passant dans l'obturateur La soupape est représen- tée dans la position alimentée et, dans ce cas, il n'existe aucun espace entre les faces polaires de l'armature et du stator Lorsque les enroulements ne sont plus alimentés, le ressort 58 déplace les parties mobiles vers la gauche sur la figure si bien que la tête 23 se soulève du siège 24 L'importance du déplacement de l'obturateur est déterminée par butée de la cale 61 contre l'extrémité du corps, mais le déplacement de l'armature peut se poursuivre jusqu'à ce qu'elle vienne au repos par contact du flasque 68 contre une cale 73 disposée sur le trajet du flasque 68 et placée contre un gradin délimité dans la paroi de la chambre formée dans le boîtier de la soupape Le ressort 63 permet un déplacement supplémentaire de l'armature, lorsque la tête 23 vient au contact du siège 24 Il a donc un rôle analogue à celui de l'organe élastique 42 des exemples des figures 2 et 3 et du ressort 54 de l'exemple de la figure 3. La figure 5 a représente un exemple convenable de ressort en forme de diaphragme. Bien entendu, diverses modifications peuvent Ctre apportées par l'hormf de l'art aux dispositifs décrits à titre d'exemples non limitlatifs. REVENDICATIONS 1 Soupape à commande électromagnétique destinée au réglage d'un fluide et caractérisée en ce qu'elle comprend un obturateur ( 23) mobile axialement dans un corps ( 20) de soupape, un dispositif électromagnétique comprenant une armature ( 34), un dispositif d'accouplement ( 41-43) raccordant l'armatue à l'obturateur ( 23), si bien que, lorsque le dispositif est alimenté, l'obturateur est déplacé vers une position de fermeture, le déplacement de l'obturateur ( 23) entre ses positions d'ouverture et de fermeture étant inférieur au déplacement de l'arma- ture, un dispositif élastique ( 28) rappelant l'obturateur vers sa position d'ouverture, le dispositif d'accouplement comprenant un organe élastique ( 42) dont une partie est rigidement fixée à l'obturateur et l'autre partie coopère avec l'armature lorsque le dispositif est alimenté, la force qui peut être transmise par l'orgne élastique étant suffisante pour que l'obturateur ( 23) soit déplacé malgré l'action du dispositif élastique, vers la position de fermeture, mais permettant la poursuite du déplacement de l'armature jusqu'à sa position limite, une butée ( 27) destinée à limiter le déplacement de l'obturateur sous l'action du dispositif élastique ( 28) et délimitant ainsi la position d'ouverture de l'obturateur, et un dispositif supplémentaire destiné à limiter le dépla- cement de l'armature à distance de sa position limite. 2 Soupape selon la revendication 1, caractéri- sée en ce qu'elle comporte une tige ( 26) partant d'une première extrémité de l'obturateur, un collier ( 27) monté autour de la tige et près de l'obturateur, le collier délimitant la butée et agissant contre une partie du corps ( 20) afin que la position d'ouverture de l'obtu- rateur ( 23) soit déterminée, une partie du dispositif élastique ( 28) coopérant avec le collier de manière que la force exercée par le dispositif élastique soit transmise à l'obturateur. 3 Soupape selon la revendication 2, caracté- risée en ce que le dispositif élastique comprend un res- sort ( 28) de compression dont une extrémité est au contact du collier ( 27) et l'autre extrémité est au contact d'une surface ( 29) fixée par rapport au corps de la soupape. 4 Soupape selon la revendication 2, caracté- risée en ce que l'armature ( 34) délimite une partie cylindrique creuse ayant un flasque tourné vers l'intérieur ( 40), l'organe élastique ( 42) ayant une forme de plaque et étant monté autour de la tige ( 16), le rebord de l'organe élastique étant au contact du flasque lorsque le dispositif est alimenté, de manière qu'il transmette le déplacement de l'armature à l'obturateur. Soupape selon la revendiction 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une plaque rigide ( 41) placée du côté du flasque ( 40) opposé à celui auquel est disposé l'organe élastique ( 42). 6 Soupape selon la revendication 5, caracté- risée en ce que le bord de l'organe élastique ( 42) est au contact de la surface interne de la partie cylindrique creuse. 7 Soupape selon la revendication 5, caracté- risée en ce que le bord de l'organe élastique ( 42) est distant de la surface interne de la partie cylindrique creuse, la surface externe de la partie cylindrique creuse étant au contact de la surface interne du boîtier portant le corps de la soupape. 8 Soupape selon la-revendication 5, caracté- risée en ce que l'organe élastique ( 42) et ladite plaque ( 41) ont des évidementsformés à leur surface externe afin que leur masse soit réduite. 9 Soupape selon la revendication 2, caracté- risée en ce que l'armature ( 34) délimite une partie cylindrique creuse qui est guidée par la surface interne d'un boîtier ( 31) dans lequel est monté le corps de la soupape, ladite partie cylindrique délimitant un flasque interne ( 40) dont un côté est destiné à coopérer avec une plaque ( 53) qui peut coulisser autour de la tige ( 26), cet organe élastique comportant un ressort hélicoïdal ( 54) de compression placé contre ladite plaque *et une butée ( 54) fixée à la tige, une plaque fixe ( 50) montée sur la tige étant destinée à être au contact de l'autre face du flasque, une cale ( 56) étant disposée entre les plaques. Soupape selon la revendication 9, caracté- risée en ce qu'elle comprend un premier et un second manchon ( 51, 52) disposés autour de la tige ( 26) et placés entre le collier ( 27) et la plaque fixe ( 50) et entre la plaque fixe ( 50) et la butée ( 55) respecti- vement, le collier ( 27), la plaque fixe ( 50), la butée ( 55) et les manchons ( 51, 52) étant maintenus en position montée par un écrou de retenue ( 45) coopérant avec une partie filetée de la tige.