Brevet FR2560956A1 — publié le 19850913

La présente invention concerne les vannes a commande électromagnétique, que l'on désignera par commodité dans la suite par "électrovannes", et qui sont destinées a permettre la misse en relation de la dépression du moteur d'un véhicule, avec divers appareils et dispositifs dont le fonctionnement peut etre commandé par cette dépression, dont on sait que la puissance, qui est pourtant considérable, est généralement perdue apres la commande des soupapes. De tels dispositifs sont par exemple les volets de distribution de l'air conditionné, les organes de pilotage du dispositif anti-pollution, le régulateur de vitesse, les phares escamotables, le verrouillage central des portes, du capot et du coffre, et analogues. De telles électrovannes sont déjà connues., et comportent d'une part une tubulure de raccordement a 11 appareil a commander, débouchant dans le corps de la vanne et dépourvue d'organe deob- turation, et d'autre part un couple de tubulures, dont la pre mi e re est raccordée a la source de dépression et dont la seconde débouche soit sur l'extérieur, soit sur l'alimentation d'une seconde électrovanne semblable branchée en série avec la pre mière, l'une de ces deux dernieres tubulures étant ouverte quand l'autre est fermee, et inversement.Il en résulte donc que l'appareil a commander est constamment en liaison, soit avec la dépression du moteur, soit avec l'extérieur, ou éventuellement avec un autre systeme semblable actionné par la dépression résiduelle, que l'on désignera par le terme général de zone d'échappement. Ces deux tubulures sont généralement disposées coaxialement dans les deux faces extremes opposées du corps de la vanne, et l'obturation et l'ouverture alternes de ces deux tubulures sont généralement commandées par le va et vient axial du noyau d'un électroaimant dont l'armature et l'enroulement sont également logés d > l'interieur dudit corps, ce noyau portant a chaque extrémité un bourrelet de matériau formant joint, dont celui correspondant a la connexion avec la source de dépression est iiormalcment repoussé par un ressort de rappel contre le siège constitue par l'embouchure de cette tuhulure, autre tubulure demeurant ouverte tant que l'êîectroaimant n'est pas excite. lX l'inverse, quand l'opérateur veut commander le fonctionnement d'un des dispositifs précités par exemple, il actionne l'interrupteur qui détermine l'excitation de l'électroaimant, ce qui provoque le déplacement axial du noyau en opposition au ressort précité et met en communication la source de dépression avec ledit dispositif, en fermant en meme temps l"'échappement", par l'interposi-tion de l'autre bourre-let de matériau formant joint, qui vient prendre appui sur le siège de cet échappement. Un tel dispositif est très simple.et largement utilisé. Cependant il présente encore certains inconvénients. En premier lieu, jusqu'ici, dans ces dispositifs, le ressort de rappel précité est disposé autour du noyau à l'inte- rieur du bobinage, ce qui réduit la puissance de la bobine, tout en en augmentant ltencombrement. En second lieu, le matériau des deux joints précités, qui doit résister à des contraintes importantes, tant sur le-plan chimique (corrosion) et physique (écarts de température élevés), que sur le plan mécanique (appui de surfaces obliques sur des orifices circulaires pratiqués dans-des plans), doit etre sélec tionné parmi des élastomeres actuellement très coûteux; au surplus en tout état de cause il faut nécessairement prévoir deux tels joints par vanne, ce qui double pour chaque électrovanne la quantité nécessaire de ce matériau. La présente invention permet de remédier 9 l'ensemble de ces inconvénients, et d'obtenir des avantages nouveaux par une modification initiale relativement simple de la construction du corps de la valve. Cette modification consiste, selon l'invention, a séparer, dans ladite électrovanne, l'espace renfermant l'électro- aimant proprement dit du corps de vanne, ou chambre dite de commande, dans laquelle débouchent les trois tubulures précitées, qui se trouve alors restreinte a un espace de petites dimensions situé à l'extérieur du bobinage et de la carcasse de lélectro- aimant.D'une telle disposition découlent plusieurs conséquences avantageuses - la distance entre la prise de dépression et l'échappement devenant tres courte, un joint unique peut être monté sur l'extrémité de la tige prolongeant dans la chambre de commande le noyau de l'électroaimant, de maniere que ce joint unique agisse respectivement par chacune de ses faces opposées sur les orifices de tubulures correspondants, en fonction de l'étant de l'electrs- aimant. Les deux joints nécessaires dans les dispositifs antérieurs, sont ainsi.remplacés par un seul à peine plus volumineux, ce qui représente à la fois une simplification dans la réalisa- tion de ce nouveau dispositif, et une économie importante dans son prix de revient.D'autres avantages qui en découlent seront exposés plus loin. - le ressort de rappel, au lieu d'être disposé à l'intérieur de la bobine, peut être monté dans ladite chambre de commande, autour de ladite tige, entre un épaulement dudit joint unique et le fond lui faisant face de ladite chambre ; on y gagne ainsi un gain de puissance magnétique dans le fonctionnement du dispositif. - enfin, dans le cas habituel, où plusieurs de ces électrovannes sont montées en parallèle, la source de dépression étant collective, pour alimenter plusieurs appareils grâce à l'action d'un nombre correspondant d'électroaimants, l'ensemble des bobinages correspondants sont montés dans une armature unique, elle-meme logée dans un boîtier unique, les chambres de commandes étant réparties séparément au-dessus de ce boitier, duquel partent autant de tubulures de commande des appareils concernés, l'ensemble des circuits électriques d'excitation des enroulements étant imprimé sur une des faces dudit boîtier, ou sur une plaque refermant ladite carcasse commune à tous les bobinages. Bien entendu la chambre de commande doit communiquer, dans la position appropriée du joint unique, avec un passage d'échappement, situé entre le corps du noyau et la face interne de l'enroulement. Ce passage peut déboucher, soit sur un orifice d'échappement vers l'extérieur, de préférence équipé d'une mince couche de matiere filtrante formant garniture, soit sur un raccord monté étanche, de manière à constituer une nouvelle source de dépression pour un second dispositif semblable monté en série derrière le premier. Pour éviter une usure trop rapide du joint unique, ce dernier présente de préférence un profil relativement peu ineliné par rapport au plan de chaque orifice avec lequel il coopère, tout en constituant un guidage pour le ressort qui l'entoure. On va maintenant décrire l'invention plus en détail en se référant au dessin annexé, sur lequel la figure 1 représente une coupe axiale d'une électrovanne selon l'invention, et en même temps une coupe verticale d'un bloc regroupant sept telles électrovannes et illustré aux figures suivantes. La figure 2 est une vue partielle d'une variante de la figure 1. La figure 3 est une vue de dessus d'un bloc à sept vannes selon l'invention, dont la figure I est une coupe verticale. La figure 4 est une vue latérale du meme bloc. La figure 5 illustre une plaque portant un circuit imprimé, telle qu'elle apparait à la figure 1. La figure 6 illustre plus en détail la forme du joint unique selon l'invention. En se référant à la figure 1, on y a representé en 1 un boîtier moulé en matière plastique, et dans lequel est logé un électreaimant se composant d'un bobinage 2 monté dans une carcasse métallique en deux parties à savoir une cornière 3 et une plaque 3' et d'un noyau axial 4. Le bobinage 2 est isolé de la carcasse 3-3' par un corps en matière plastique 5 comportant un col 6 traversant une lumière pratiquée dans la face supérieure 7 du boîtier 1 pour pénétrer dans un corps de vanne ou chambre de commande 8 située au-dessus du boîtier 1. L'étanchéité entre le col 6 et la chambre 8 est assurée par un joint 9. Cette chambre 8 comporte trois communications. En premier lieu, par une lumière supérieure 10, elle est en communication avec la source de dépression du moteur. Dans le cas représenté d'un bloc à sept vannes, les lumières 10 de toutes les chambres 8 sont réunies à un collecteur 11 fermé par une plaque 12, et relié à la dépression du moteur par une tubulure unique 13. En second lieu, par une lumière latérale 14, elle communique avec une tubulure I5 de liaison avec l'appareil à commander Dans le cas du bloc de sept vannes, il y a autant de tubulures individuelles 15a, 15b, 15c...15g, que de vannes. Enfin, en troisième lieu, par l'orifice central 16 du col 6 du corps 5, elle communique avec la zone d'échappement, c'est-à-dire soit un dispositif semblable monté en série (variante de la figure 1), soit directement l'extérieur (variante de la figure 2). Par ailleurs le noyau 4 présente à sa partie supérieure un prolongement en forme de tige 17 se terminant par une tete 18, servant à la fixation d'un joint l9 qui sera décrit plus en détail avec référence à la figure 6. Normalement c'est à dire quand l'électroaimant n'est pas excité, ce joint est repoussé contre la lumière 10 par un ressort 20, en libérant l'orifice 16. A l'inverse quand l'elec- troaimant est excité, le noyau plongeur 4 est attiré vers le bas en opposition au ressort 20, en obturant l'orifice I6 et en libérant la lumière 10. La lumiere 14 étant constamment libre, le fonctionnement du dispositif est donc le suivant - au repos, l'électroaimant n'étant pas excité, la lumiere 14 est en communication avec l'orifice 16, ctest- -dire le système de commande pneumatique de l'appareil considéré est en communication avec la zone d'échappement, de sorte que cet appareil est lui-même au repos. - quand l'opérateur excite l'électroaimant, en manoeu- vrant le bouton de commande de l'appareil sur le tableau de bord, la lumière I4 est mise en communication avec la lumiere 10, c'est-à-dire avec la dépression du moteur, tandis que l'orifice 16 d'échappement est obture. Le systeme de commande de l'appareil fonctionne donc sous l'action de l'énergie de la dépression, et cela pendant tout le temps que ledit bouton est manoeuvres pour cesser immédiatement pour revenir à la situation "repos" précédente quand cette manoeuvre est interrompue. La zone d'échappement peut être directement-ltexte- rieur, comme l'illustre la figure 2. Dans ce cas, un orifice 21 de la face inférieure 22 du boîtier 1 est équipé d'un elément de garniture 23 réalisé en matériau cellulaire formant joint élas- tique. Par dessus cet élément 23 est montée une tubulure 24. Selon la variante de la figure 19 au lieu de cette garniture 23, on peut insérer dans l'orifice 21 une tubulure 24' venant s 'immo- biaiser par des crampons 25 dans le matériau du corps 5. Par cette tubulure, on peut mettre en communication l'échappement d'une premiere vanne avec l'entrée d'une seconde vanne montée en serie, par exemple pour la commande alternee de plusieurs appareils. Dans les deux cas, lez gaz pénétrant par l'orifice 16 et destinés à sortir par l'orifice 21, doivent circuler entre le corps plastique 5 et le noyau 4. Pour faciliter cette circulation, il est avantageux de donner à ce noyau une section transversale polygonale, par exemple hexagonale. Si l'on se reporte maintenant plus spécialement à la figure 6 qui représente à échelle agrandie la portion de la figure 1 correspondant à la présente invention, on voit que dans le corps de vanne ou chambre de commande 8,. située au-dessus du boîtier 1, est logé le joint unique 19, emmanché sur la tête 18 de la tige 17 qui prolonge le noyau 4 jusque dans cette chambre. Ce joint unique présente toute une série d'avantages. En premier lieu, il n'est pratiquement pas plus volu mineux que le joint correspondant des dispositifs antérieurs qui exigeaient un second joint monté sur laface inférieure du noyau 4 pour obturer l'orifice 21, ou son équivalent. Compte-tenu du prix élevé du matériau dont l'usage est indispensable pour ce type de joint, l'économie réalisée sur chaque vanne est importante. En second lieu, la forme, qui apparaît sur la figure 6 (l'échelle de la figure 1 ne permettant pas de reproduire cette forme) est spécialement appropriée, à la fois pour limiter l'usu re du joint contre les deux siNges IO et 16-, et pour servir de guide au ressort 20. En effet l'expérience a montré qu'un profil trop conique tel qu'on en utilise usuellement pour "boucher" un orifice, tendait plus rapidement à etre- "raboté" par l'arrête d'un siège. Pour cette raison, selon l'invention, chaque face opposée du joint présente une forme seulement légèrement bombée, qui garantit une excellente étanchéité avec une usure beaucoup plus lente.Par ailleurs, le ressort 20 prend appui, d'une part sur un épaulement 25 de la tête au joint, et d'autre part dans une cuvette 26 du rebord supérieur 27 du col 6. Avec une forme conique de la portion inférieure du joint, ces deux appuis ex trêmes ne suffisent pas pour assurer un guidage satisfaisant au ressort qui tend à "flamber". Au contraire, grâce à la forme de la figure 6, présentant une portion inférieure cylindrique sur sa plus grande longueur, un tel guidage est assure. Selon l'invention, le ressort 20 est également logé dans la chambre 8 au lieu d'être inséré entre le noyau 4 et la tâte.24" de la tubulure 24' (figure 1) ou la tubulure 24 (fi gure 2). Les pertes de flux magnétique sont ainsi éliminées, ce qui améliore le rendement de l'électroaimant. Ce changement d'emplacement du ressort est ainsi rendu possible grâce à la forme du joint 19. Enfin l'invention vise également le groupement de -plusieurs vannes, tel qu'i-l est illustré aux figures 3 à 5, et notamment de la partie electrique commune. Comme on le voit, plus particulièrement à la figure 5, la plaque 28, fermant la carcasse 3-3' commune à tous les électro-aimants, porte sous forme d'un circuit imprimé, le cablage destiné à reunir les bornes des enroulements 2, venant s'insérer dans des logements tels que 29a, 29b... aux fiches, telles que 30, elles-mêmes regroupées dans une portion 32 de la plaque 28, destinée à apparaître dans un logement 31, extérieur au boîtier 1, pour permettre l'enfichage simultané de toutes les liaisons avec les interrupteurs des appareils à commander par ltensemble des vannes ainsi groupées. On notera que sur ce dessin, la fermeture du boîtier 1 s'effectue par vissage du couvercle. Bien entendu tout autre procédé pourrait être utilisé, et notamment la soudure par ultrasons, de tétons insérés dans les logements correspondants. il va de soi que l'invention vise aussi bien une électrovanne isolee ou'un groupement d'un nombre quelconque de ces électrovannes, et cela quelles que soient la source d'énergie fluidique, à savoir la nature du fluide, la compression ou dépression, où leur destination. REVENDICATIONS 1. Electrovanne à trois voies du type comprenant un corps de vanne en communication d'une part de maniere permanente avec un appareil à commande fluidique, notamment par dépression pneumatique, et d'autre part de maniere alternative soit avec une source d'énergie fluidique, soit avec une zone d'échappement, le passage de cette source à cette zone d'échappement et inversement étant commandé par le plongeur d'un électroaimant, soumis en permanence à un ressort de rappel tendant à fermer ladite source, caractérisée en ce que le corps de vanne constitue une chambre de commande de petites dimensions située à l'extérieur des éléments de I'électroaimant, dans laquelle débouchent les trois voies de communication et dans laquelle pénètre un prolongement du plongeur de-l'électroaimant portant un joint d'obturation unique agissant alternativement sur la source d'énergie et sur l'orifice de la zone d'échappement, 2. Electrovanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ressort de rappel est également logé dans la chambre de commande. 3. Electrovanne selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ledit ressort de rappel est disposé autour dudit joint unique, prenant appui sur un épaulement du joint et sur le fond de la chambre. 4. Electrovanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le joint unique a une forme sensiblement cylindrique coaxiale au plongeur, ses faces opposées présentant une convexité légerement sphérique. 5. Electrovanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la source d'énergie fluidique étant la dépression du moteur d'un véhicule, les appareils à commander sont les divers accessoires et aménagements dudit véhicule 6. Ensemble d'électrovannes selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les électroaimants sont regroupés dans un boîtier unique au-dessus duquel sont disposées les différentes chambres de commande, avec leurs tubulures de communication avec les appareils à commander, sources d'énergie d'énergie étant réunies à un collecteur unique. 7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que le cablage destiné à réunir les bornes des enroulements de de tous les electroaimants à des fiches de branchement sur les interrupteurs des appareils à commander est réalise sous forme d'un circuit imprimé sur une des faces du boîtier des électroaimants.