Brevet FR2673261A1 — publié le 19920828

La présente invention concerne un dispositif formant soupape, en particulier une soupape électromagnétique agissant de façon proportionnelle, comportant un carter de soupape, dans lequel sont ménagées plusieurs chambres de fluide de pression munies de raccords pour ledit fluide, deux soupapes agencées à l'intérieur dudit carter et munies d'organes de soupape mobiles, les organes de soupape étant reliés à un poussoir de soupape servant pour l'actionnement. Un dispositif formant soupape de ce type est connu par le brevet US-A-4 452 267 Ce dispositif formant soupape connu est commandé par l'intermédiaire d'un électro- aimant L'induit de l'électroaimant actionne de plus une première soupape, laquelle est couplée, par l'intermé- diaire d'un poussoir de soupape, à une seconde soupape. La commande de l'écoulement du fluide de pression devant être influencé par cette soupape s'effectue, dans ce cas, exclusivement par l'intermédiaire de l'électro- aimant De ce fait, il existe l'inconvénient que la section transversale d'ouverture de la soupape ne peut pas être réglée de façon fiable et reproductible par suite de variations de température et, le cas échéant, également du fait des forces d'écoulement du fluide de pression, comme aucune possibilité de rétroaction relativement à la section transversale d'ouverture de la soupape n'est fournie. Par le brevet DE-2 942 900, on connaît un dispositif formant soupape dans lequel la position du poussoir de soupape est détectée par un dispositif à capteur Le poussoir de soupape est de plus relié à un capteur de déplacement, qui se déplace avec le poussoir de soupape lors de l'actionnement de ce dernier, et peut être détecté, en ce qui concerne sa position, par l'intermé- diaire d'un dispositif de signalisation Ce dernier est de plus agencé à l'intérieur d'un boîtier, qui est encastré dans l'agencement de soupape dans son ensemble. Dans ce cas, un inconvénient consiste en ce que ce boîtier supplémentaire augmente l'étendue axiale du dispositif formant soupape Ainsi, un tel agencement ne peut pas être utilisé pour des soupapes ayant une construction compacte. En conséquence, l'invention a pour objet de fournir un dispositif formant soupape, du type cité précédemment, qui permet, en ayant une construction simple et com- pacte, de détecter et de régler, de façon sûre et reproductible, la section transversale d'ouverture de la soupape. A cet effet, le dispositif formant soupape, du type indiqué ci-dessus, est remarquable, selon l'invention, en ce que les deux organes de soupape des deux soupapes sont agencés coaxialement et sont reliés en commun au poussoir de soupape, et sont actionnables simultanément avec celui-ci, en ce que, entre les soupapes, est agencée une des chambres de fluide de pression, en ce que, pour détecter la position du poussoir de soupape,25 un aimant permanent est agencé sur ou dans le poussoir de soupape, de sorte que la zone de l'étendue de dépla- cement créée par l'actionnement du poussoir de soupape se déplace à l'intérieur de la chambre de fluide de pression, et en ce qu'un capteur de champ est agencé à30 travers la paroi du carter de soupape, en s'étendant à l'intérieur de la chambre de fluide de pression corres- pondante. Avantageusement, le dispositif est réalisé en tant que soupape à siège. Par ailleurs, le capteur de champ peut être relié à un circuit électronique pour détecter et exploiter les 5 signaux du capteur de champ De plus, ce dernier peut être relié à un circuit électronique pour régler la section transversale d'ouverture du dispositif. De préférence, à l'intérieur du poussoir de soupape, est prévu un vide ou cavité pour la réception de l'aimant10 permanent, et un boulon muni d'un filetage externe peut être vissé dans cette cavité, boulon auquel est fixé l'aimant permanent, et dont la position axiale peut être réglée. Par ailleurs, un écran protecteur en une matière magné- tiquement conductrice peut être agencé sur la paroi interne du carter, de sorte que le capteur de champ, ou un boîtier recevant le capteur de champ, soit adjacent au carter et s'étende parallèlement à l'axe longitudinal du poussoir de soupape. Selon l'invention, la section transversale d'ouverture de la soupape de ce dispositif peut être déterminée en détectant la position du poussoir de soupape Cela permet de conserver un dispositif formant soupape de construction compacte et comportant des moyens sûrs et25 faciles à monter pour déterminer la section transversale d'ouverture de la soupape Par ailleurs, on obtient ainsi la possibilité de régler, de façon simple, la section transversale d'ouverture de la soupape ou la quantité de flux Comme capteur de champ, on utilise un30 capteur qui détecte la valeur du champ magnétique créé par l'aimant permanent et agissant à l'endroit corres- pondant dans la zone du capteur de champ Selon une réalisation avantageuse de l'invention, l'aimant perma- nent est agencé dans un vide ou cavité, ou dans un perçage longitudinal du poussoir De plus, le capteur de champ est avantageusement agencé à l'intérieur du carter, pour permettre d'obtenir une utilisation la plus efficace possible du champ magnétique Dans -une autre réalisation avantageuse, pour déterminer ou fixer la section transversale d'ouverture de la soupape, on peut régler la distance entre le capteur de champ et l'aimant permanent, en ce que l'aimant permanent est agencé de façon mobile dans le poussoir de soupape au moyen d'un boulon fileté. Comme le dispositif suivant l'invention travaille sans contact, il n'est également pas soumis à une usure. Grâce à l'agencement de ce dispositif dans le carter de soupape, la soupape peut être également utilisée dans des milieux agressifs, sans que le dispositif puisse être endommagé par ces milieux agressifs. La figure unique du dessin annexé fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Cette figure est une coupe longitudinale partielle du dispositif selon l'invention, qui montre un carter de soupape 1, dans une face frontale duquel est vissée une première partie de carter 34 réalisée en temps que pièce de-fermeture, et, sur l'autre face frontale, opposée à la première partie de carter 34, duquel est fixé un aimant proportionnel 41 A la première partie de carter 34 se raccorde une deuxième partie de carter 21, qui est vissée à la première partie de carter 34 et s'étend dans l'espace interne du carter 1 La première partie de carter 34 et la deuxième partie de carter 21 peuvent également être réalisées en une pièce. Dans le carter 1, est prévu un premier siège de soupape 6 qui, avec un premier organe de soupape 4,5, forme une première soupape 4,5,6 L'organe de soupape 4,5 est constitué de plus d'une tête de soupape 4 et d'un joint 5 de soupape 5 Un second siège de soupape 15, qui est agencé sur une troisième partie 16 du carter 1, forme, avec un second organe de soupape 12,13, une seconde soupape 12,13,15 Dans ce cas, l'organe de soupape 12,13 est constitué également d'une tête de soupape 12 et d'un10 joint de soupape 13 La première soupape 4,5,6 et la seconde soupape 12,13,15 sont coaxialement agencées l'une derrière l'autre Le premier organe de soupape 4,5 et le second organe de soupape 12,13 sont fixés à un poussoir de soupape 20 servant pour l'actionnement15 commun des deux soupapes 4,5,6 et 12,13,15 Une première chambre d'entrée 2 du fluide de pression peut être reliée à une chambre 10 de sortie du fluide de pression par l'intermédiaire de la première soupape 4,5,6. De même, une seconde chambre 17 d'entrée du fluide de pression peut être reliée à la chambre 10 de sortie du fluide de pression par l'intermédiaire de la seconde soupape 12,13,15 Comme les deux organes de soupape 4,5 et 12,13 sont fixés au poussoir de soupape 20 commun pour l'actionnement des deux soupapes, la première25 chambre 2 d'entrée du fluide de pression et la seconde chambre 17 d'entrée du fluide de pression peuvent être reliées simultanément à la chambre 10 de sortie du fluide de pression, ou séparées de celle-ci La première chambre d'entrée 2 du fluide de pression est reliée à30 une source de fluide de pression par l'intermédiaire d'une première entrée 3 du fluide de pression et la seconde chambre 17 d'entrée du fluide de pression par l'intermédiaire d'une seconde entrée 18 du fluide de pression La chambre 10 de sortie du fluide de pression35 est en liaison avec un utilisateur par l'intermédiaire d'une sortie 11 du fluide de pression Les deux chambres 2 et 17 d'entrée du fluide de pression peuvent être également utilisées en tant que chambre de sortie du fluide de pression, la chambre 10 de sortie du fluide de pression étant alors utilisée en tant que chambre d'entrée du fluide de pression. La partie de carter 16 présentant le second siège de soupape 15 est étanchéifiée vis-à-vis de la paroi interne du carter 1 au moyen d'une bague d'étanchéité 14 La bague d'étanchéité 14 est agencée sur la partie de carter 16 de sorte qu'elle étanchéifie l'entrée 18 de fluide de pression de la seconde chambre 17 d'entrée du fluide de pression ainsi que les évidements 19 de la partie de carter 16, par l'intermédiaire desquels la seconde chambre 17 d'entrée du fluide de pression est reliée à son entrée 18 du fluide de pression correspon- dante, vis-à-vis de la chambre 10 de sortie du fluide de pression. La troisième partie de carter 16 présente, de façon centrale, un perçage de guidage 22, s'étendant en direction de son axe longitudinal, pour un côté du poussoir de soupape 20 L'autre côté du poussoir de soupape 20 est guidé dans un perçage de guidage 33, qui est prévu dans la première partie de carter 34 La première partie de carter 34 est étanchéifiée au moyen d'lune bague d'étanchéité 40 et la deuxième partie de carter 21 est étanchéifiée au moyen d'une bague d'étan- chéité 23 vis-à-vis de la paroi interne du carter 1 Les deux parties de carter 34 et 21 limitent la première chambre d'entrée du fluide de pression. Dans un perçage s'étendant en direction de l'axe longi- tudinal de la première partie de carter 34, qui est agencé coaxialement au perçage de guidage 33, est vissé un bouchon de fermeture 37 muni d'un filetage externe 36, sur lequel s'appuie un ressort de pression 32 qui sollicite le premier organe de soupape 4,5 dans la direction de fermeture de la première soupape 4,5,6 Par rotation du bouchon 37 autour de son axe longitudinal, on peut ainsi régler la précontrainte du ressort de pression 32 Le bouchon est étanchéifié au moyen d'une bague d'étanchéité 24 vis-à-vis de la paroi du perçage le recevant La première partie de carter 34 présente un perçage de liaison 39 menant de la première chambre 2 d'entrée du fluide de pression à l'espace recevant le ressort de pression 32, lequel perçage empêche la formation d'une pression dynamique lors du déplacement du poussoir de soupape 20 Entre le côté, proche de l'aimant proportionnel 41, du carter 1 et l'aimant proportionnel 41, est agencée une bague d'étanchéité 25, qui étanchéifie un jeu possible entre ces deux pièces. Le poussoir de soupape 20 présente un vide ou cavité, qui est réalisé en tant que perçage 8 s'étendant en direction de l'axe longitudinal du poussoir de soupape 20 Le perçage 8 est fermé, sur son côté proche de l'aimant proportionnel 41, par une pièce de pression 35, laquelle est en liaison active avec l'induit 42 de l'aimant proportionnel Un boulon fileté 48, qui est vissé dans le côté, opposé à la pièce de pression 35, du poussoir de soupape 20, sert d'appui pour un premier élément de maintien 7, monté dans le perçage 8 du poussoir de soupape 20, pour un aimant permanent 9 qui, de même, est agencé dans le perçage 8 du poussoir de soupape 20 Un second élément de maintien 49 est agencé du côté opposé au premier élément de maintien 7, de l'aimant permanent 9 dans le perçage du poussoir de soupape 20 Le second élément de maintien 49 s'appuie contre un autre boulon fileté 50, qui est vissé, à l'opposé du premier boulon fileté 48, dans le perçage 8 du poussoir de soupape L'aimant permanent 9 est ainsi fixé de façon précise en position par les faces f ron- tales en vis-à-vis des deux éléments de maintien 7 et 49. L'aimant permanent 9 et les éléments de maintien 7 et 49 sont guidés par la paroi interne du perçage 8 Par rotation des boulons 48 et 50 autour de leur axe longi- tudinal, l'aimant permanent peut être réglé en direction de l'axe longitudinal du perçage 8 Les deux éléments de maintien 7 et 49 sont réalisés en tant que corps en forme de barre Ils sont constitués d'une matière non magnétisable, de même que le poussoir de soupape 20, les parties de carter 34,21,16 et le carter 1 Il est également possible de ne prévoir qu'un boulon fileté, qui présente en même temps la fonction d'un élément de maintien et auquel est fixé l'aimant permanent. Dans la zone de l'élément permanent 9 ou dans la zone de l'étendue sur laquelle l'aimant permanent 9 peut être déplacé par le poussoir de soupape, est agencé, trans- versalement au poussoir de soupape 20, un capteur de champ 29 En tant que capteur de champ, on peut uti- liser, par exemple, un générateur à effet Hall, une bobine, ou également une magnétorésistance Le capteur de champ 29 est fixé dans un boîtier 31 du type raccord, qui traverse un évidement 27 prévu dans la paroi du carter 1 en pénétrant dans celui-ci Le boîtier 31 pour le -capteur de champ est constitué d'un matériau magné- tiquement non conducteur, comme par exemple une matière synthétique, et est étanchéifié, au moyen d'une bague d'étanchéité 28, vis-à-vis de la paroi du carter 1 Sur la paroi interne du carter 1, est prévu un écran pro- tecteur 26, adjacent au capteur de champ 29 ou au boîtier 31, qui est constitué d'une matière magnétique- ment conductrice, et cela dans la zone qui peut être traversée par l'aimant permanent 9 en même temps que le poussoir de soupape 20. Du capteur de champ 29, des liaisons électriques 30 mènent à un circuit électronique 43 pour détecter et exploiter les signaux du capteur de champ Au moyen de ce circuit, on affiche la position du poussoir de soupape 20 et, ainsi, également la section transversale d'ouverture des deux soupapes 4,5,6 et 12,13,15 Un autre circuit électronique 44, de même raccordé au capteur de champ par l'intermédiaire des liaisons 30, sert à compenser les influences de la température sur le capteur de champ 29. Le circuit électronique 43 pour détecter et exploiter les signaux du capteur de champ est relié à un circuit électronique 45, lequel compare la position réelle du poussoir de soupape 20 et sa position de consigne prédéfinie et, lorsqu'il existe un écart entre la position réelle et la position de consigne du poussoir de soupape 20, il fournit, par une liaison électrique 46, un signal de correction à une entrée 47 de l'aimant proportionnel 41 Ainsi, on obtient un circuit de réglage fermé. Le fonctionnement du dispositif formant soupape décrit précédemment est expliqué en détail par la suite. Sur la figure, les deux soupapes 4,5,6, et 12,13,15 se trouvent dans la position de fermeture Si maintenant un fluide de pression doit être fourni par le dispositif formant soupape, un signal électrique est adressé à l'aimant proportionnel 41 Grâce à l'aimant proportion- nel 41, le poussoir de soupape 20 est déplacé, par la force de l'aimant proportionnel, contre la force du ressort 32 vers la gauche dans la direction d'ouverture des deux soupapes 4,5,6 et 12,13,15 L'induit 42 de l'aimant proportionnel 41 se trouve de plus, sans liaison rigide, frontalement contre le poussoir de soupape 20 On pourrait également imaginer que le poussoir de soupape 20 présente une liaison rigide avec l'induit 42. Les deux soupapes parviennent dans la position d'ouver- ture et libèrent des sections transversales d'ouverture pour le fluide de pression, dépendant de la valeur du signal électrique fourni à l'aimant proportionnel 41 De la première chambre 2 d'entrée du fluide de pression, le fluide de pression s'écoule, à travers la première soupape ouverte 4,5,6, de la source de fluide de pres- sion dans la chambre 10 de sortie du fluide de pression. En même temps, par l'intermédiaire de la seconde soupape ouverte 12,13, 15, le fluide de pression parvient de la seconde chambre 17 d'entrée du fluide de pression dans la chambre 10 de sortie du fluide de pression. Du fait que, par déplacement du poussoir de soupape 20, la position de l'aimant permanent 9 relié au poussoir de soupape 20 par rapport au capteur de champ 29 s'est également modifiée, ce qui entraîne une modification de la force du champ magnétique enregistrée, la position instantanée de l'aimant permanent 9 par rapport au capteur de champ 29 et, ainsi, également la position du poussoir de soupape 20 et la position des organes de soupape 4,5 et 12,13 par rapport à leurs sièges de soupape correspondants 6 et 15 sont affichées par le circuit électronique 43 Le circuit électronique 4530 effectue une comparaison entre la position réelle du poussoir de soupape 20 et sa position de consigne, et fournit, par l'intermédiaire de la liaison électrique 46, à l'entrée 47 un signal de correction correspondant à l'aimant proportionnel 41, quand la position réelle du poussoir de soupape 20 s'écarte de sa position de consigne L'aimant proportionnel 41 permet ainsi d'ame- ner à nouveau le poussoir de soupape 20 et les organes de soupape 4,5 et 12,13 reliés à celui-ci dans une position dans laquelle la première soupape 4,5,6 et la seconde soupape 12,13,15 reprennent leur section trans- versale d'ouverture prédéfinie. Il est bien entendu possible d'utiliser simplement un dispositif formant soupape comportant un siège de soupape et un organe de soupape Le poussoir de soupape portant le ou les organes de soupape peut présenter un trou borgne pour la réception de l'aimant permanent 9, mais il peut être également réalisé en tant que poussoir creux, comme cela est représenté sur le dessin. L'aimant permanent est de préférence agencé dans le poussoir de soupape 20, mais il peut également entourer, par exemple de façon annulaire, le poussoir de soupape 20 Il est de même possible d'agencer le capteur de champ 29, à l'extérieur, sur le carter 1 du dispositif formant soupape. La partie de carter 16 présentant le second siège de soupape 15 est reliée, au moyen d'un filetage, à la paroi interne du carter 1, et peut ainsi être réglée en direction de l'axe longitudinal du carter 1 On peut se25 passer du circuit de correction 45 lorsqu'uniquement la section transversale d'ouverture d'une soupape doit être surveillée Le dispositif selon l'invention pour déter- miner ou fixer la section transversale d'ouverture d'une soupape peut être utilisé dans un dispositif formant soupape quelconque, comme une soupape à siège ou un dispositif à soupape coulissante, avec ou sans aimant proportionnel. Dans le cas d'une soupape à siège, un corps de soupape servant d'organe de soupape mobile et un siège de soupape coopèrent La soupape coulissante est constituée d'un coulisseau servant d'organe de soupape mobile et d'au moins une ouverture de commande coopérant avec celui-ci. REVENDI CATIONS 1 Dispositif formant soupape, en particulier soupape électromagnétique agissant de façon proportionnelle, comportant un carter de soupape, dans lequel sont ménagées plusieurs chambres de fluide de pression munies de raccords pour ledit fluide, deux soupapes agencées à l'intérieur dudit carter et munies d'organes de soupape mobiles, les organes de soupape étant reliés à un poussoir de soupape servant pour l'actionnement, caractérisé en ce que les deux organes de soupape ( 4,5 ou 12,13) des deux soupapes sont agencés coaxialement et sont reliés en commun au poussoir de soupape ( 20), et sont actionnables simultanément avec celui-ci, en ce que, entre les soupapes, est agencée une des chambres de fluide de pression, en ce que, pour détecter la position du poussoir de soupape, un aimant permanent ( 9) est agencé sur ou dans le poussoir de soupape ( 20), de sorte que la zone de l'étendue de déplacement créée par l'actionnement du poussoir de soupape se déplace à l'intérieur de la chambre de fluide de pression ( 10), et20 en ce qu'un capteur de champ ( 29) est agencé à travers la paroi du carter de soupape, en s'étendant à l'inté- rieur de la chambre de fluide de pression correspondante ( 10). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est réalisé en tant que soupape à siège. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou la revendica- tion 2, caractérisé en ce que le capteur de champ ( 29) est relié30 à un circuit électronique ( 43) pour détecter et exploi- ter les signaux du capteur de champ. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit électronique ( 43) pour détecter et exploiter les signaux du capteur de champ peut être relié à un circuit électronique ( 45) pour régler la section transversale d'ouverture du dispo- sitif. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, à l'intérieur du poussoir de soupape ( 20), est prévu un vide ou cavité ( 8) pour la réception de l'aimant permanent ( 9), et en ce qu'un boulon muni d'un filetage externe peut être vissé dans cette cavité ( 8), boulon auquel est fixé l'aimant permanent ( 9), et dont la position axiale peut être réglée. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un écran protecteur ( 26) en une matière magnétiquement conductrice est agencé sur la paroi interne du carter ( 1), de sorte que le capteur de champ ( 29), ou un boîtier ( 31) recevant le capteur de champ, soit adjacent au carter ( 1) et s'étende parallè- lement à l'axe longitudinal du poussoir de soupape ( 20).