Brevet FR2685429A1 — publié le 19930625

i ELECTROVANNE A NOYAU MOBILE PLAT L'invention concerne une électrovanne, qui comprend de façon traditionnelle une bobine enroulée autour d'une carcasse, un circuit magnétique extérieur entourant la bobine, au moins un noyau fixe disposé à l'intérieur de la carcasse et un noyau mobile déplaçable, notamment à l'encontre de l'action d'un ressort de rappel, suivant l'axe de la bobine, le noyau mobile étant prévu pour provoquer l'obturation ou la libération d'au moins un passage de fluide, selon sa position axiale Plus particulièrement, cette invention se rapporte à une électrovanne dans laquelle le noyau mobile possède une configuration plate. On a déjà proposé des électrovannes dans lesquelles le noyau mobile est réalisé sous la forme d'un disque ou d'une rondelle métallique de relativement faible épaisseur, avec une conformation circulaire ou annulaire. Grâce à sa fome plate, un tel noyau mobile permet d'obtenir des surfaces d'entrefer importantes, pour un encombrement et un poids faibles, comparativement à un noyau plongeur classique de forme cylindrique allongée. Dans les réalisations d'électrovannes à noyau mobile plat déjà proposées, il est généralement prévu que le noyau mobile plat métallique vienne directement25 s'appliquer contre un siège fixe également métallique, pour assurer l'obturation Il en résulte des bruits de fonctionnement, une usure accélérée et une étanchéité imparfaite en position de fermeture. Des bruits de fonctionnement peuvent être aussi observés lorsque le noyau mobile plat parvient en position finale d'ouverture. Par ailleurs, il existe des difficultés pour assurer le centrage et le guidage du noyau mobile plat, aussi bien lors de son montage initial qu'en cours d'utilisation de l'électrovanne; un centrage et un guidage imparfaits, se combinant avec l'effet de forces magnétiques radiales, engendrent des frottements du noyau mobile contre le circuit magnétique extérieur. La présente invention vise à éviter ces inconvénients, en fournissant une électrovanne à noyau mobile plat possédant une structure qui procure des améliorations fonctionnelles notables, du point de vue de l'étanchéité, de la diminution des bruits de fonctionnement, de la précision de centrage et de guidage et de la facilité de montage, dans une réalisation qui10 reste simple et économique. A cet effet, dans l'électrovanne objet de l'invention, le noyau mobile est réalisé comme une rondelle métallique au centre de laquelle est disposé un organe d'obturation en matériau non-métallique souple, prévu pour venir s'appliquer contre au moins un siège fixe. Avantageusement, la rondelle métallique formant le noyau mobile plat possède un trou central, et l'organe d'obturation en matériau non- métallique souple se présente comme une pastille qui traverse ce trou central et possède des parties saillantes sur les deux faces de ladite rondelle Ainsi, l'organe d'obturation est retenu sur la rondelle par la traversée de celle-ci, aucun moyen particulier de fixation n'étant nécessaire; de plus, les parties saillantes de cet organe d'obturation, situées de part et d'autre de la rondelle du noyau mobile plat peuvent coopérer respectivement avec deux sièges fixes opposés. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la rondelle métallique du noyau mobile porte, dans la région de sa périphérie, une pluralité de plots en matériau non-métallique souple, servant de butées mécaniques de fin de course pour le noyau mobile Ces plots périphériques qui évitent les bruits sont, de35 préférence, réalisés eux aussi comme des organes traversant des trous correspondants de la rondelle et faisant saillie sur les deux faces de cette dernière. Ainsi, l'organe central d'obturation et les plots périphériques peuvent être commodément formés par une opération de surmoulage d'un matériau synthétique souple, tel que fluorosilicone. Selon un autre aspect de l'invention, la rondelle métallique du noyau mobile plat présente à sa périphérie, dans les régions situées entre les plots précités, des10 encoches radiales de centrage et de guidage prévues pour coopérer avec des doigts de centrage et de guidage, de direction axiale, solidaires de la carcasse de l'électrovanne. Ces doigts assurent un centrage et un guidage précis du noyau mobile plat, relativement au circuit magnétique extérieur, et ils évitent ainsi les frottements de la rondelle métallique contre ce circuit, qui pourraient résulter de forces magnétiques radiales. Parmi les doigts de centrage et de guidage, on prévoit avantageusement au moins deux doigts qui sont pourvus, à leur extrémité libre, d'un bec tourné vers l'axe de la bobine et apte à assurer le maintien temporaire du noyau mobile plat, lors du montage de ce dernier Ainsi, le noyau mobile plat peut être pré-monté25 et retenu temporairement sur la carcasse par au moins deux doigts opposés, en forme de crochets, qui s'opposent à l'action du ressort de rappel Le montage du noyau mobile est en outre facilité du fait que ses deux faces sont identiques, si bien qu'il peut être engagé dans un sens indifférent sur les doigts de centrage, de guidage et de retenue. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cette électrovanne à noyau mobile plat: Figure 1 est une vue en coupe passant par l'axe d'une électrovanne conforme à la présente invention, avec indication d'une première position du noyau mobile plat; Figure 2 est une vue partielle, en coupe passant par l'axe, illustrant une deuxième position du noyau mobile plat de l'électrovanne; Figure 3 est une vue de face du noyau mobile plat de cette électrovanne; Figure 4 est une vue en coupe du noyau mobile plat, suivant IV-IV de figure 3; Figure 5 est une vue extérieure de la carcasse de l'électrovanne de figure 1, montrant les doigts de centrage, de guidage et de retenue du noyau mobile plat. Comme le montre la figure 1, l'électrovanne objet de l'invention, comprend une bobine 1 enroulée autour d'une carcasse isolante 2 et alimentée, électriquement par un connecteur 3, l'axe de la bobine 1 étant indiqué en 4. Cette bobine 1 est entourée par un circuit magnétique fixe extérieur 5, de conformation tubulaire, qui est lui-même monté à l'intérieur d'un boîtier isolant 6, fermé à une extrémité par un couvercle isolant 7 Des joints toriques d'étanchéité 8 et 9 sont placés, respectivement, entre la carcasse 2 et le circuit magnétique 5, et entre ce circuit magnétique 5 et le boîtier 6. Dans le canal central de la carcasse 2 est disposé un double noyau fixe, subdivisé en un noyau fixe avant 10 et un noyau fixe arrière 11 Les noyaux fixes avant 10 et arrière il présentent un passage central 12, s'étendant suivant l'axe 4, le noyau fixe avant 10 formant par son30 extrémité extérieure un premier embout de raccordement pour le circuit de fluide pneumatique sur lequel doit être insérée l'électrovanne Le boîtier 6 forme, à une extrémité de l'électrovanne, deux autres embouts 13 et 14 pour le raccordement à ce circuit de fluide L'un de ces35 derniers embouts de raccordement 14 est disposé suivant l'axe 4, en regard de l'extrémité postérieure du noyau fixe arrière 11 Les extrémités du noyau fixe arrière il et de l'embout 14 situées l'une en regard de l'autre, forment deux sièges annulaires, respectivement 15 et 16: Un noyau mobile 17, de configuration plate, est monté en regard de l'extrémité postérieure du noyau fixe arrière 11, la périphérie du noyau mobile 17 étant voisine de la face intérieure du circuit magnétique extérieur 5. Le noyau mobile plat 17 est déplaçable, suivant la direction de l'axe 4, entre une première position proche du noyau fixe 11 (figure 1) et une autre position éloignée du noyau fixe 11 (figure 2), un ressort de rappel 18 tendant à repousser le noyau mobile 17 vers cette autre position. Les figures 3 et 4 montrent, plus précisément, la structure du noyau mobile plat 17 Celui-ci comprend une rondelle métallique 19, qui présente un trou central 20 et une série de trous périphériques 21, lesquels sont ménagés à intervalles angulaires réguliers, par exemple avec six trous périphériques 21 disposés tous les 600 Des encoches radiales 22 sont ménagées sur le bord circulaire de la rondelle métallique 19, dans les régions situées entre les trous 21. Le trou central 20 de la rondelle métallique 19 reçoit un organe central d'obturation 23, en forme de pastille, réalisé dans un matériau non-métallique souple. L'organe d'obturation 23 possède deux parties symétriques, saillantes respectivement sur les deux faces de la rondelle 19, qui sont réunies l'une à l'autre par une partie intermédiaire qui traverse le trou central 20 de la rondelle 19. Les trous périphériques 21 de la rondelle métallique 19 reçoivent, chacun, un plot 24 réalisé dans un matériau non-métallique souple Comme l'organe central d'obturation 23, chaque plot périphérique 24 traverse le35 trou 21 correspondant de la rondelle 19, et il fait ainsi saillie sur les deux faces de cette rondelle 19. L'organe central d'obturation 23 et l'ensemble des plots périphériques 24 sont formés par surmoulage d'un matériau synthétique souple, tel que fluorosilicone. Lorsque le noyau mobile plat 17 est en place, comme montré aux figures 1 et 2, son organe central d'obturation 23 se situe entre les deux sièges 15 et 16. Quand la bobine 1 est alimentée, le noyau mobile 17 est attiré magnétiquement, et l'organe d'obturation 23 vient s'appliquer contre le siège 15 du noyau fixe arrière 11; l'embout formé par le noyau fixe avant 10 est donc obturé, tandis que les embouts 13 et 14 sont mis en communication, cette première position étant illustrée par la figure 1. Quand la bobine 1 n'est pas alimentée, le ressort de rappel 18 repousse le noyau mobile plat 17 vers son autre position, dans laquelle l'organe central d'étanchéité 23 vient s'appliquer contre le siège 16 de l'embout 14; cet embout 14 est donc obturé, tandis qu'une communication est établie entre les embouts 10 et 13 voir figure 2. Lors de l'arrivée du noyau mobile plat 17 dans chacune des deux positions de fin de course précédemment définies, les parties souples que sont l'organe central d'obturation 23 et les plots périphériques 24 constituent des butées élastiques qui réduisent les bruits de fonctionnement Ainsi, lors de l'arrivée dans la position de la figure 1, la butée mécanique est obtenue grâce à l'appui de l'organe d'obturation 23 sur le siège 15 et au contact simultané des plots 24 avec la face frontale 25 de la carcasse 2 Lors de l'arrivée du noyau mobile 23 dans la position de la figure 2, la butée mécanique est obtenue par l'appui de l'organe d'obturation 23 sur le siège 16 et par le contact simultané des plots 24 avec la face intérieure du boîtier 6. Sur la face frontale 25 de la carcasse 2 font saillie quatre doigts de centrage et de guidage 26, qui sont engagés dans quatre des six encoches radiales 22 de la rondelle métallique 19 De la même face frontale 25 font encore saillie deux autres doigts 27, diamétralement opposés et de longueur plus importante que les doigts précédents 26, chaque doigt 27 étant pourvu, à son extrémité libre, d'un bec 28 tourné vers l'axe 4 voir aussi figure 5 Les deux doigts 27 sont élastiquement déformables et ils assurent à la manière de crochets, par leurs becs 28 respectifs, un maintien temporaire du noyau mobile plat 17 lors du montage de ce dernier, en s'opposant à l'action du ressort de rappel 18 En cours de fonctionnement de l'électrovanne, ces deux doigts de retenue 27 engagés respectivement dans deux encoches radiales 22 participent, avec les autres doigts 26, au centrage et au guidage du noyau mobile plat 17. Comme le montrent les figures 1 et 5, l'invention prévoit que sont réalisés, d'une seule pièce avec la carcasse 2, non seulement les doigts 26, 27 de centrage, de guidage et de retenue du noyau mobile plat 17, mais aussi le corps isolant 29 du connecteur 3 prévu pour l'alimentation électrique de la bobine 1, ce corps isolant 29 étant traversé par des lames conductrices 30. L'électrovanne à noyau mobile plat 17, décrite précédemment, est utilisable entre autres pour le pilotage de vérins ou de moteurs pneumatiques, et elle peut être commandée par un signal électrique continu ou découpé,25 amené à la bobine 1 par le connecteur 3 Cette électrovanne peut ainsi être utilisée sur des automobiles, dans l'habitacle ou le compartiment moteur, pour diverses fonctions. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette électrovanne à noyau mobile plat qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe Ainsi, les dispositions des embouts de35 raccordement pneumatiques, des moyens de connexion électrique et des moyens de fixation mécanique possèdent de multiples variantes, permettant à l'électrovanne de s'adapter à des utilisations très variées Les détails constructifs du noyau mobile peuvent aussi être modifiés, sans s'éloigner du cadre de l'invention, notamment en ce qui concerne le nombre des plots périphériques et leur matériau constitutif, de même que celui de l'organe central d'obturation. REVENDICATIONS 1 Electrovanne comprenant une bobine ( 1) enroulée autour d'une carcasse ( 2), un circuit magnétique extérieur ( 5) entourant la bobine ( 1), au moins un noyau fixe ( 10,11) disposé à l'intérieur de la carcasse ( 2) et un noyau mobile ( 17) déplaçable, notamment à l'encontre de l'action d'un ressort de rappel ( 18), suivant l'axe ( 4) de la bobine ( 1), le noyau mobile ( 17) étant prévu pour provoquer l'obturation ou la libération d'au moins un passage de fluide ( 12,14), selon sa position axiale, ce noyau mobile ( 17) possédant une configuration plate, caractérisée en ce que le noyau mobile ( 17) est réalisé comme une rondelle métallique ( 19) au centre de laquelle est disposé un organe d'obturation ( 23) en matériau non- métallique souple, prévu pour venir s'appliquer contre au moins un siège fixe ( 15,16). 2 Electrovanne à noyau mobile plat selon la revendication 1, caractérisée en ce que la rondelle métallique ( 19) formant le noyau mobile plat ( 17) possède un trou central ( 20), et en ce que l'organe d'obturation ( 23) en matériau non-métallique souple se présente comme une pastille qui traverse ce trou central ( 20) et possède des parties saillantes sur les deux faces de ladite rondelle ( 19). 3 Electrovanne à noyau mobile plat selon la revendication 2, caractérisée en ce que les parties saillantes de l'organe d'obturation ( 23), situées de part et d'autre de la rondelle ( 19) du noyau mobile plat ( 17), sont prévues pour coopérer respectivement avec deux sièges fixes ( 15,16) opposés. 4 Electrovanne à noyau mobile plat selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la rondelle métallique ( 19) du noyau mobile plat ( 17) porte, dans la région de sa périphérie, une pluralité de plots ( 24) en matériau non-métallique souple, servant de butées mécaniques de fin de course pour le noyau mobile ( 17). Electrovanne à noyau mobile plat selon la revendication 4, caractérisée en ce que les plots périphériques ( 24) sont réalisés comme des organes traversant des trous correspondants ( 21) de la rondelle ( 19) et faisant saillie sur les deux faces de cette dernière. 6 Electrovanne à noyau mobile plat selon l'ensemble des revendications 3 et 5, caractérisée en ce que l'organe central d'obturation ( 23) et les plots périphériques ( 24) sont formés par surmoulage d'un matériau synthétique souple. 7 Electrovanne à noyau mobile plat selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que la rondelle métallique ( 19) du noyau mobile plat ( 17) présente à sa périphérie, dans les régions situées entre les plots ( 24) précités, des encoches radiales ( 22) de centrage et de guidage, prévues pour coopérer avec des doigts de centrage et de guidage ( 26,27), de direction axiale, solidaires de la carcasse ( 2) de l'électrovanne. 8 Electrovanne à noyau mobile plat selon la revendication 7, caractérisée en ce que, parmi les doigts de centrage et de guidage ( 26, 27), sont prévus au moins25 deux doigts ( 27) qui sont pourvus, à leur extrémité libre, un bec ( 28) tourné vers l'axe ( 4) de la bobine ( 1) et apte à assurer le maintien temporaire du noyau mobile plat ( 17), lors du montage de ce dernier. 9 Electrovanne à noyau mobile plat selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que sont réalisés, d'une seule pièce avec la carcasse ( 1), non seulement les doigts de centrage, de guidage et de retenue ( 26,27) du noyau mobile plat ( 17), mais aussi le corps isolant ( 29) du connecteur ( 3) prévu pour l'alimentation électrique de la bobine ( 1).