Brevet FR2599807A1 — publié le 19871211

SOUPAPE NANOEUVRABLE ETLERCTROAGNETIOUEIENT La présente invention se rapporte à des soupapes manoeuvrables électromagnétiquement et elle concerne plus particulièrement, mais pas exclusivement, des soupapes destinées à régler le débit de carburant 5 liquide à haute pression dans une installation de pompage de carburant pour alimenter en carburant un moteur à allumage par compression (auto-allumage). Une telle soupape comprend une armature couplée à un obturateur, l'armature étant -attirée vers une 10 structure de stator. Cette dernière comporte un enroulement et définit des faces polaires présentées à l'armature. L'amplitude de déplacement de l'armature doit être soigneusement réglée de façon que, dans l'état excité de la soupape, il existe un premier entrefer prédéterminé entre l'armature et les faces polaires. Par ailleurs, le trajet de l'armature doit être soigneusement réglé de façon qu'à l'état désexcité de la soupape, il * existe un second entrefer prédéterminé entre l'armature et les faces polaires. 20 Par ailleurs, le déplacement total de l'armature doit être supérieur à celui de l'obturateur et, en particulier, l'armature doit pouvoir poursuivre son mouvement vers les faces polaires pour établir ledit premier entrefer, après l'arrêt du mouvement de 25 l'obturateur. L'invention a pour obJet une soupape manoeuvrable électromagnétiquement, sous une forme simple et commode. Selon l'invention, une soupape manoeuvrable 30 électromagnétiquement comprend un boîtier, un corps de soupape monté dans le boîtier et un obturateur pouvant coulisser axialement dans le corps de soupape entre des positions ouverte et fermée, une armature de forme générale rectangulaire du type d'une plaque reliée à l'obturateur, l'armature s'étendant dans une direction générale transversale par rapport à l'axe de déplacement de l'obturateur, un noyau magnétique en "E" comportant une branche intérieure et deux branches 5 extérieures définissant chacune une face- polaire tournée vers l'armature, une plaque d'arrêt en contact avec les branches extérieures du noyau, et un séparateur placé entre la plaque d'arrêt et le boîtier, des vis de retenue fixant le noyau, la plaque d'arrêt 10 et le séparateur au boîtier, ladite plaque d'arrêt comportant une ouverture centrale par laquelle une partie de l'armature peut passer, deux bords opposés de l'armature étant renfoncés de façon à former des surfaces d'arrêt situées derrière la face de l'armature 15 présentée au noyau, lesdites surfaces d'arrêt contactant, en cours d'utilisation, ladite plaque d'arrêt pour déterminer l'amplitude de déplacement de l'armature vers le noyau, le mouvement d'éloignement de l'armature du noyau étant limité par la butée de 20 portions de l'armature sur le séparateur. On va décrire à présent un exemple de soupape selon l'invention en se référant au dessin annexé dont: la figure 1 est une vue en élévation latérale et 25 en coupe de la soupape; la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, prise perpendiculairement à la figure 1; la figure 3 est une vue à échelle agrandie d'une partie de la soupape représentée sur la figure 1; et les figures 4, 5 et 6 sont des vues de parties de la soupape représentée sur les figures précédentes. En se référant aux figures 1 et 2, la soupape comprend un corps de soupape 10 dans lequel est défini un alésage traversant qui est légèrement agrandi à ses 35 extrémités. La portion agrandie de l'alésage est reliée à un passage 11 formé dans le corps et qui est, en cours d'utilisation, reliée à la chambre de pompage d'une chambre d'injection de carburant sous haute pression. Un siège est formé à une extrémité de la portion agrande cde i 'aiesa2e, et 'U uraer 2 comportant une tete 15 devant entrer en cO.:aC a e siège, peut coulisser cans l'alesage. L'olurateur comporte une portion reduite au-dessous de la tete, qui 5 délimite une chamtre annulaire avec l'a1esage, ce-ze chambre communiquant avec au moins un orifice radial 15 qui communique avec une gorge circonfererinielle pratiquée dans la periphérie du corps. Le corps 10 est place dans l'une des extremites 10 d'un boîtier allonge creux 9 et dans lequel sont formes des orifices 14 communiquant avec la gorge precitee. Les orifices 14 so-nt relies, er.; ccurs d' uci:aticn, a une vidange. L'obturateur comporte un urloengement fileté 16 qui pénetre dans une chambre 7 du Doitier, cette chambre étant reiéee a un passag:e iA- forme dans le corps de soupape. Le prolongement 16 est vissé avec un organe de prolongement 1i q,ui est represente ave: davantage (e details sur la fgr. L'organe de- pr em-. comporte une portion de bride exterieur! u re un ressort de depassement de course ó' e:-_ d It ': gradin interleur contre leque est pla:e e ae sur laquelle s'appuie une exQremite c'u r-'-+ crappel 22 dcnt i' autrs etremút e t zpaee _:nre u. 25 appui de ressort 2 ce cernrer s' ebenan: a:raverr une ouverture cetrale de l'a rmaue e-: a'o -7uyan contre un noyau de solénoide 24 (iúre i. e prolongement 16 est fixe a l'intérieur de i'organe de prolongement au moyen d'une vis de blocage 25 et la 30 surface terminaie annulaire de l'organe de prolongementéloignée de l'obturateur a une forme sckeriQue et entre en contact avec une surface complementaire defn_1e sur une armature en forme de plaque 26. Une vue en bcu- de l'armature dans la direction d'c o licnevrn. e 35 l'obturateur est representee sur la igure ', e i es clair qu'elle a une forme recttan'suiareave un ouverture centrale qui est en{cur-e -par - 5ra-:e I en contact avec l'organe ae proi ez-l - L'armature comporte également deux griffes arquées 28 qui s'étendent dans la direction de i'obturateur et comportent des surfaces en dépouille 29 situées au dessous. Les surfaces 29 accrochent une 5 bride 30 dirigée vers l'extérieur, située sur un boîtier de ressort cylindrique creux 31 qui comporte également une bride 32 dirigée vers l'intérieur; contre laquelle est placée un organe de poussée 33A. Entre l'organe de poussée 33A et le ressort 20, on trouve une 10 cale 33B. Les surfaces présentées par la bride 32 et l'organe de poussée 33A ont une forme sphérique pour permettre un mouvement d'alignement. La bride 30 est usinée, sur des régions opposées, de telle façon que les deux portions de la bride puissent passer par les 15 intervalles entre les griffes, le boîtier de ressort et l'armature étant alors décalés entre eux en rotation de 90 pour permettre aux portions de la bride 30 de s'accrocher aux surfaces en dépouille des griffes 28. L'état assemble de l'ensemble armature/obturateur est 20 represente sur la figure 3 et. lorsque l'assemblage a été acheve, on fait passer une broche 34 dans une ouverture de l'armature, la broche se plaçant dans une fente pratiquée dans l'une des portions de bride du boîtier de ressort 31. La fente est calculée pour 25 permettre un mouvement de pivotement entre le boîtier de ressort et l'armature, ce mouvement étant facilité par la nature spherique des surfaces des portions de bride du boîtier de ressort qui coopèrent et les surfaces de la bride 32 et de l'organe de poussée 33A 30 qui coopèrent. Le but poursuivi en autorisant le mouvement de pivotement précité est de remédier à tout défaut d'alignement dans l'assemblage. L'armature a, en cours d'utilisation, une amplitude de déplacement légèrement supérieure à celle 35 de l'obturateur et, après fermeture de la tête de soupape sur le siège, la poursuite du mouvement de l'armature aboutit à la compression du ressort 20 et à la séparation de la surface terminale du boîtier de ressort de la surface 27 de l'armature, comme le montre la figure 3. Le ressort 20 accumule de l'énergie pendant sa compression, cette énergie étant utilisée pour 5 engendrer une force de séparation importante lorsque l'électo-aimant est désexcité et, par suite, une libération rapide de l'armature. Le noyau 24 du solénoïde a une forme en "E", comme le montre clairement la figure 2, et il comprend 10 une pluralité de plaques comme le montre la figure 1. Les extrémités libres des -branches du noyau sont présentées à l'armature 26 et la branche centrale comporte un enroulement d'excitation 35. Les portions extérieures des branches extérieures du noyau entrent 15 en contact avec une plaque d'arrêt annulaire 8 qui est elle-même en contact avec un séparateur annulaire 7, ces deux pièces devant être décrites plus loin, le séparateur étant en contact avec le boîtier 9. A l'extrémité opposée du noyau, se trouve une plaque de 20 blocage 35 qui comporte deux ouvertures qui reçoivent des boulons de blocage 37 qui sont reçus dans des trous taraudés formés dans le boîtier 9; Les boulons de blocage passent le long des surfaces extérieures des branches extérieures du noyau et la force de blocage 25 ainsi exercée bloque le noyau, la plaque d'arrêt 8 et le séparateur 7 en position. La plaque de blocage 36 comporte, sur sa face éloignée du noyau, un ergot comportant un alésage taraudé. Contre la surface de la plaque de blocage 36 éloignée du noyau, se trouve une 30 rondelle isolante 39 qui comporte des parties échancrées pour assurer un jeu avec lee têtes des boulons 37. La rondelle 39 reçoit les portions de pied agrandies de deux colonnettes terminales 40 auxquelles sont fixées les extrémités de l'enroulement. Les 35 colonnettes terminales traversent une plaque de positionnement 41, comportant de nouveau des portions échancrées dont les parois -peuvent entrer en contact avec les têtes des boulons 37 pour empêcher le déplacement angulaire de la plaque autour de l'ergot. On prévoit également une plaque terminale 42 a travers laquelle s'étendent les colonnettes terminales, la plaque terminale étant fixée à l'ergot au moyen d'un boulon de fixation 43. L'ensemble est complété par un 5 couvercle cylindrique creux 44 qui comporte une bride s'étendant vers l'intérieur à une extrémité, pour entrer en contact avec un gradin défini sur la périphérie de la plaque terminale, le couvercle étant maintenu en position par un circlip 45 qui est placé 10 dans une gorge pratiquée dans la plaque terminale. Des joints élastiques sont prévus pour garantir une jonction étanche au carburant entre le couvercle et la plaque terminale et entre le couvercle et le boîtier 9. En outre, des joints sont prévus entre les colonnettes 15 terminales et la plaque terminale. On va revenir à présent à la structure de la plaque d'arrêt 8 et du séparateur 7. Le séparateur est représente en vue en élévation et en bout a échelle agrandie sur la figure 5, en observant dans la 20 direction de l'obturateur et la figure 6 est une vue analogue de la plaque d'arrêt 8. Chaque figure représente également, en pointillés, l'armature 26. En envisageant en premier lieu le séparateur 7, celui-ci est constitue par un disque métallique circulaire plat, 25 qui comporte une ouverture centrale de forme circulaire avec quatre évidements en arc de cercle 46 formés dans la paroi de l'ouverture. L'ouverture ainsi formée est telle que l'armature rectangulaire peut passer par' l'ouverture dans un permier positionnement angulaire, 30 mais, lorsque l'armature et le séparateur sont déplacés angulairement l'un par rapport à l'autre, les angles de l'armature interfèrent avec le séparateur. Le séparateur est positionné dans l'ensemble de façon que les boulons de blocage 37 passent dans des évidements 35 opposés, les axes des boulons étant indiqués en 47. La plaque d'arrêt 8 est également constituée par un disque métallique circulaire plat, mais sa surface présentée au séparateur est usinée pour former une bordure annulaire 48 qui est en contact avec le séparateur. En outre, la plaque d'arrêt comporte des ouvertures 49 par lesquelles les boulons 37 passent et une ouverture rectangulaire 50. L'ouverture 50 a ses côtés près des ouvertures 5 49 qui s'étendent perpendiculairement au plan du disque, mais les deux autres côtés sont inclinés vers l'extérieur, comme le montre la figure 1. Les branches extérieures du noyau 24 sont placées sur les parties de la plaque d'arrêt situées entre les ouvertures 49 et 10 les bords adjacents de l'ouverture 50. Par ailleurs, comme le montre la figure 4, la face de l'armature qui est présentée au noyau est usinée le long de deux bords opposés pour former une paire de -rebords 51 qui définissent des surfaces d'arrêt devant s'accrocher aux 15 parties de la plaque d'arrêt 8 entre les ouvertures 49 et les bords adjacents de l'ouverture 50 pour limiter le mouvement de l'armature vers le noyau. Le mouvement de l'armature sous l'action du ressort de rappel est limite par le contact des angles de l'armature avec le 20 séparateur 7. L'ajustement des forces élastiques et des divers jeux est essentiel pour le fonctionnement de la soupape. Lorsque les composants de la soupape sont assemblés dans la mesure représentée sur la figure 3, 25 mais sans l'obturateur, il est possible de choisir une cale 33B de façon que la force exercée par le ressort 20 soit correcte, ce ressort étant le ressort dit de dépassement de course, qui fléchit pour permettre la poursuite du mouvement de l'armature après que la tête 30 de soupape soit entrée en contact avec le siège. Après l'ajustement ci-dessus, on insère l'obturateur 12 dans le corps de soupape 10 et ce dernier dans le boîtier 9, puis l'on fixe le prolongement 16 dans l'organe de prolongement et on le 35 bloque en position au moyen de la vis 25. L'intervalle entre l'armature 26 et le boîtier 9 est alors calibré et le séparateur 7 est rectifié à l'épaisseur requise. Cela règle la position ouverte de l'obturateur. On place alors le séparateur 7 et l'organe d'arrêt 8 en position et l'on rectifie le rebord 48 pour obtenir la course désirée de l'armature, lorsque l'enroulement est excité, la course de l'armature étant supérieure à celle de l'obturateur. On rectifie alors la surface de 5 l'organe d'arrêt presentée au noyau pour obtenir le jeu désiré entre l'armature et le noyau, lorsque l'armature est à la limite de son déplacement. On choisit alors la cale 21 pour le ressort de rappel 22, pour obtenir la force de rappel élastique requise. 10 REVENDICATIONS 1. - Soupape manoeuvrable électromagnétiquement comprenant un boîtier, un corps de soupape monté dans le boîtier et un obturateur pouvant coulisser axialement dans le corps de soupape entre des positions 5 ouverte et fermée, caractérisée en ce qu'elle comporte, une armature (26) de forme générale rectangulaire du type d'une plaque reliée à l'obturateur, l'armature s'étendant dans une direction générale transversale par rapport à l'axe de déplacement de l'obturateur 10 (12), un noyau magnétique en "E" (24) comportant une branche intérieure et deux branches extérieures définissant chacune une face polaire tournée vers l'armature, une plaque d'arrêt (8> en contact avec les branches extérieures du noyau, et un séparateur (7) 15 positionné entre la plaque d'arrêt et le boîtier, des vis de fixation fixant le noyau (24), la plaque d'arrêt (8) et le séparateur (7) au boîtier, ladite plaque d'arrêt (8) comportant une ouverture -centrale par laquelle une partie de l'armature peut passer, deux 20 bords opposés de l'armature étant renfoncés de façon à former des surfaces d'arrêt- situées derrière la face de l'armature présentée au noyau, lesdites surfaces d'arrêt entrant en contact, en cours d'utilisation, avec ladite plaque d'arrêt pour déterminer l'amplitude 25 de déplacement de l'armature vers le noyau, le mouvement d'éloignement de l'armature du noyau étant limité par butée de parties de l'armature avec le séparateur. 2. - Soupape selon la revendication 1, 30 caractérisée en ce que la face de la plaque d'arrêt (8) éloignée du noyau définit une bordure qui est en contact avec ledit séparateur, la largeur axiale de- la bordure étant choisie pendant le montage de la soupape pour assurer le déplacement de l'armature requis. 3. - Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit séparateur (7) comporte une ouverture centrale conformée pour permettre à l'armature de passer a travers elle dans un positionnement angulaire relatif de l'armature et du séparateur, mais pour que, dans un autre positionnement 5 angulaire, les angles de l'armature interferent avec le séparateur, 4. - Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caracterisée en ce que l'obturateur (12) définit un tête de soupape (13> 10 devant coopérer avec un siège défini dans le corps de soupape, le déplacement de l'obturateur entre ses positions ouverte et fermée étant inférieur au déplacement de l'armature (26), la liaison entre l'armature et l'obturateur comprenant un ressort (20) S15 qui fléchit pour permettre la poursuite du mouvement de l'armature vers le noyau, après que la tête de soupape soit entrée en contact avec le siège. 5. - Soupape selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend un organe de 20 prolongement (18) fixé a l'obturateur, une bride (19) formée sur ledit organe de prolongement, un boîtier de ressort creux (31) entourant au moins une partie dudit prolongement, le boîtier de ressort définissant une bride (32) dirigée vers l'intérieur à son extrémité 25 éloignée de l'armature, un organe de poussée (33A) etant en contact avec ladite bride, ledit ressort étant placé entre la bride du prolongement et ledit organe de poussée pour pousser le prolongement au contact de la face de l'armature éloignée du noyau, et des moyens 30 d'accouplement accouplant l'organe de prolongement à 1' armature. 6. - Soupape selon la revendication 5, caractérisée en ce que les surfaces de l'organge de poussée et de la bride (32> dirigée vers l'intérieur 35 qui coopèrent ont une forme sphérique, les surfaces du prolongement et de l'armature qui entrent en contact étant également de forme sphérique. 7. - Soupape selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens d'accouplement comprennent une paire de griffes arquées (28) partant de la face de l'armature éloignée du noyau, et une paire de portions de bride formées sur le prolongement. 8. - Soupape selon la revendication 7, 5 caractérisée en ce qu'elle comprend un ressort de rappel (22) agissant entre le prolongement et la branche centrale du noyau. 9. - Soupape selon la revendication 8, caractérisée en ce que ladit ressort de rappel (22) 10 s'appuie, à l'une de ses extrémités, sur un appui de ressort s'étendant à travers une ouverture centrale de 1' armature.