Brevet FR2701531A1 — publié le 19940819

ELECTROVALVE PNEUMATIQUE PROPORTIONNELLE La présente invention concerne une électrovalve pneumatique comprenant : au moins deux voies incluant une première entrée reliée à une première source de pression et une sortie reliée à une chambre à pression contrôlée; un corps creux dans lequel débouche chacune des voies pour y être mise en communication de façon sélective avec au moins une autre voie; -et un électro-aimant solidaire du corps et comportant un noyau susceptible d'actionner des moyens propres à établir la communication sélective entre les voies. Des électrovalves de ce type sont bien connues de l'homme de l'art et notamment utilisées pour faire communiquer une chambre à pression contrôlée avec une source de pression. Bien que l'emploi de telles électrovalves fonctionnant en tout ou rien puisse résoudre un grand nombré de problèmes, il peut être souhaitable, dans certaines circonstances, de pouvoir réguler la pression dans une chambre en fonction d'un signal électrique, et un premier but de l'invention est de proposer une électrovalve susceptible de répondre à ce besoin. Par ailleurs, dans la mesure où de telles électrovalves sont susceptibles de trouver application dans des systèmes de freinage, lesquels sont produits en grande série et soumis à des contraintes très sévères de coût de fabrication, un second but de l'invention est de proposer une électrovalve permettant de réguler la pression dans une chambre en fonction d'un signal électrique, et dont néanmoins la structure reste suffisamment simple pour que la fabrication soit aisée et relativement peu coûteuse. A cette fin, l'électrovalve de l'invention est essentiellement caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une seconde entrée disposée au-delà de la première entrée par rapport à la sortie et reliée à une seconde source de pression, la pression de la première source de pression étant relativement haute et la pression de la seconde source de pression relativement basse, et en ce que les moyens propres à établir ladite communication sélective comprennent - un clapet fixe et un clapet mobile logés dans le corps creux - une cheminée formée à l'intérieur du corps creux suivant un axe dans le prolongement de la sortie et portant un premier élément de clapet de forme annulaire tourné vers cette sortie, s'étendant dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe, et destiné à coopérer avec un second élément de clapet pour former avec lui ledit clapet fixe - un troisième élément de clapet formé à la périphérie d'une surface étanche et susceptible d'être déplacé par le noyau de l'électro-aimant, suivant l'axe et vers la sortie, pour coopérer avec un quatrième élément de clapet et constituer avec lui ledit clapet mobile, ce troisième élément de clapet s'étendant dans un plan distant du clapet fixe et sensiblement perpendiculaire à l'axe, et - un organe d'obturation tubulaire et mobile dont une première extrémité porte ledit second élément de clapet et dont une seconde extrémité porte ledit quatrième élément de clapet, le second élément de clapet étant sollicité en direction du premier élément de clapet, au moins par un ressort de rappel, vers une position de fermeture du clapet fixe dans laquelle ce dernier, la cheminée, et l'organe d'obturation interdisent ensemble toute communication entre la première entrée et la sortie tout en permettant en l'absence d'actionnement de l'électro-aimant une communication entre la seconde entrée et la sortie à travers le clapet mobile, et le troisième élément de clapet étant sollicité, par actionnement de l'électro-aimant, en direction du quatrième élément de clapet dans une position de fermeture du clapet mobile dans laquelle ce dernier et la surface étanche interdisent toute communication entre la seconde entrée et la sortie tout en permettant, au moins pour une force d'actionnement minimale prédéterminée de l'électro-aimant, une communication entre la première entrée et la sortie à travers le clapet fixe, cet organe d'obturation interdisant dans toute position toute communication entre les deux entrées. De préférence, l'organe d'obturation tubulaire définit avec le premier élément de clapet d'une part et avec le troisième élément de clapet d'autre part des surfaces d'application de pression sensiblement égales et la sortie ainsi que l'électro-aimant sont situés sur ledit axe, tandis que les deux entrées débouchent sur la périphérie du corps creux, à distance de l'axe. Selon un mode de réalisation préféré, la surface étanche présente une zone centrale axialement éloignée de la périphérie de cette surface en direction de la sortie et formant une concavité tournée vers l'électro-aimant; cette surface étanche est alors sollicitée vers l'électro-aimant par une force élastique agissant sur sa périphérie, et le noyau de l'électro-aimant agit sur une première extrémité d'une tige de poussée dont une seconde extrémité appuie sur l'intérieur de ladite concavité sans contrainte d'alignement relatif. Par ailleurs, il est avantageux que la distance entre le second et le quatrième élément de clapet soit variable pour permettre un état intermédiaire de l'électrovalve dans lequel les clapets fixe et mobile restent tous les deux fermés pour une course non nulle du noyau. A cette fin, l'organe d'obturation tubulaire comprend par exemple des première et seconde parties tubulaires, sensiblement étanches l'une par rapport à l'autre, coulissant l'une par rapport à l'autre et par rapport audit corps creux, et portant respectivement les second et quatrième éléments de clapet. Dans ce cas, la force élastique appliquée sur la surface étanche peut être exercée par un ressort tendant à éloigner l'une de l'autre la seconde partie tubulaire de l'organe d'obturation et cette surface étanche. Enfin, le noyau peut être guidé dans un tube en acier inoxydable, qui offre l'avantage de réduire l'usure et les risques de blocage du noyau, tout en présentant la propriété d'être amagnétique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels - La Figure 1 est une vue en coupe d'une électrovalve conforme à un premier mode de réalisation de l'invention; et - a Figure 2 est une vue en coupe partielle d'une électrovalve conforme à un second mode de réalisation de l'invention. L'électrovalve pneumatique de l'invention comporte trois voies 1, 2 et 3 et comprend plus précisément, comme le montre chacune de ces figures : un corps creux essentiellement cylindrique 4 dans lequel débouche chacune des trois voies pour y être mise en communication de façon sélective avec au moins une autre voie; une première entrée 1, constituant la première voie, reliée à une première source de pression par exemple constituée par l'atmosphère A; une seconde entrée 2 constituant la seconde voie, reliée à une seconde source de pression dont la pression est inférieure à celle de la première source et qui est par exemple constituée par une source de dépression D; une sortie 3 constituant la troisième voie, disposée au-delà de la première entrée 1 par rapport à la seconde entrée 2 et reliée à une chambre à pression contrôlée C; et un électro-aimant 5 solidaire du corps et comportant un noyau 5a susceptible d'actionner des moyens propres à établir la communication sélective entre les trois voies. Les moyens propres à établir la communication sélective entre les trois voies 1, 2, et 3 comprennent eux-mêmes - un clapet fixe 6 et un clapet mobile 7 tous les deux logés dans le corps creux 1, le clapet fixe étant susceptible d'être ouvert quand le clapet mobile est fermé et inversement ; - une cheminée 60 formée à l'intérieur du corps creux suivant un axe 8 dans le prolongement de la sortie 3 et portant un premier élément de clapet 6a de forme annulaire tourné vers cette sortie, s'étendant dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe 8, et destiné à coopérer avec un second élément de clapet 6b pour former avec lui le clapet fixe 6 - un troisième élément de clapet 7a formé à la périphérie d'une surface étanche 70 et susceptible d'être déplacé par une tige telle que 5b actionnée par le noyau 5a de l'électro-aimant, suivant l'axe 8 et vers la.sortie 3, pour coopérer avec un quatrième élément de clapet 7b et constituer avec lui le clapet mobile 7, ce troisième élément de clapet 7a s'étendant dans un plan distant du clapet fixe et sensiblement perpendiculaire à l'axe 8, et - un organe d'obturation 67 tubulaire et mobile dont une première extrémité (gauche sur les figures) porte le second élément de clapet 6b et dont une seconde extrémité (droite sur les figures) porte le quatrième élément de clapet 7b. Le second élément de clapet 6b est sollicité en direction du premier élément de clapet 6a, au moins par un ressort de rappel 9, vers une position de fermeture du clapet fixe dans laquelle ce dernier, la cheminée, et l'organe d'obturation interdisent ensemble toute communication entre la première entrée 1 et la sortie 3 tout en permettant, en l'absence d'actionnement de l'électro-aimant 5, une communication entre la seconde entrée 2 et la sortie 3 à travers le clapet mobile. Par ailleurs, le troisième élément de clapet 7a est sollicité, par actionnement de ltélectro-aimant, en direction du quatrième élément de clapet 7b dans une position de fermeture du clapet mobile 7 dans laquelle ce dernier et la surface étanche interdisent toute communication entre la seconde entrée 2 et la sortie 3 tout en permettant, au moins pour une force d'actionnement minimale prédéterminée de ltélectro-aimant, une communication entre la première entrée 1 et la sortie 3 à travers le clapet fixe 6, l'organe d'obturation 67 interdisant dans toute position toute communication entre les deux entrées 1 et 2. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'organe d'obturation tubulaire 67 définit avec le premier élément de clapet 6a d'une part et avec le troisième élément de clapet 7a d'autre part des surfaces d'application de pression d'aires sensiblement égales. Par ailleurs, la sortie 3 et l'électro-aimant 5 sont situés sur l'axe 8, tandis que les deux entrées 1 et 2 débouchent sur la périphérie du corps creux 4, à distance de cet axe 8. Selon le premier mode de réalisation de l'invention (figure 1), l'organe d'obturation 67 est essentiellement constitué par un tube souple, par exemple en caoutchouc, renforcé par un élément tubulaire rigide 67a au voisinage de sa première extrémité (gauche), ce tube étant, par exemple par son autre extrémité, plaqué de façon étanche contre l'intérieur du corps creux 4 entre la première entrée 1 et la seconde 2. La surface étanche adopte en l'occurrence la forme d'un disque 70 solidaire de la tige 5b actionnée par le noyau 5a de l'électro-aimant, et l'injection de courant électrique dans cet électro-aimant provoque donc le déplacement vers la gauche de la surface étanche 70, à l'encontre de la force exercée par un ressort de rappel 5c sollicitant le noyau 5a, et la tige 5b qui en est solidaire, vers une position de repos (à droite sur la Figure 1). Si, lorsque le clapet mobile 7 est fermé par ce mouvement, la force transmise à l'électro-aimant permet encore de vaincre la force des ressorts 5c et 9 à laquelle s'ajoute la force exercée sur la surface du clapet mobile 7 par la différence de pression entre la seconde entrée 2 et la sortie 3, la surface étanche 70, qui continue à obturer le clapet mobile 7, est encore davantage poussée vers la gauche jusqu'à ce que le clapet fixe 6 s'ouvre, ce qui provoque l'augmentation de la pression dans la chambre C, au moins aussi longtemps que celle-ci n'atteint pas la pression atmosphérique, et l'augmentation corrélative, jusqu'à une position d'équilibre de la surface 70, de la force exercée sur cette surface par la pression différentielle à l'encontre de la force d'actionnement de ltélectro-aimant. Des pions axiaux 10 régulièrement répartis autour de l'axe 8 et permettant un passage d'air sont disposés sur l'intérieur du corps creux 4 en face de l'organe d'obturation 67 pour limiter l'écrasement du ressort 9 et limiter la course de cet organe d'obturation. Selon un second mode de réalisation de l'invention (figure 2), la surface étanche 70 présente une zone centrale 70a axialement éloignée de la périphérie de cette surface en direction de la sortie 3 et formant une concavité tournée vers ltélectro-aimant 5. Cette surface étanche est sollicitée vers l'électro-aimant par un ressort 11 exerçant une force élastique appliquée sur sa périphérie, et le noyau de l'électro-aimant pousse sur une première extrémité libre 50a d'une tige de poussée 50 dont une seconde extrémité libre 50b appuie sur l'intérieur de la concavité de la surface 70 , chacune de ces extrémités étant libre de rotuler par rapport à la pièce contre laquelle elle est appuyée. La tige 50, qui se trouve ainsi dégagée de toute contrainte d'alignement relatif, est guidée dans un alésage axial 5c de ltélectro-aimant, et cet arrangement conduit à une réduction considérable des frottements et risques de blocage. Le second mode de réalisation représenté sur la figure 2 permet en outre de faire aisément en sorte que la distance entre le second élément de clapet 6b et le quatrième 7b soit variable, ce qui autorise un état intermédiaire de l'électrovalve dans lequel les clapets fixe et mobile restent tous les deux fermés pour une course non nulle R du noyau 5a de l'électro-aimant et procure à l'électrovalve une grande stabilité de fonctionnement. A cette fin, par exemple, l'organe d'obturation 67 comprend des première et seconde parties tubulaires 676 et 677, sensiblement étanches l'une par rapport à l'autre, coulissant l'une par rapport à l'autre et par rapport au corps creux 4, et portant respectivement les second et quatrième éléments de clapet, 6b, 7b. La seconde partie tubulaire 677 supporte le ressort 11 qui tend à l'éloigner de la surface étanche 70. Par ailleurs, les parties 676, 677 de l'organe d'obturation sont toutes deux élastiquement repoussées à distance de la sortie 3 et vers l'électro-aimant par des ressorts respectifs 12 et 13, une butée 14 limitant le mouvement relatif de ces parties tubulaires 676 et 677. Enfin, comme le montre la figure 2, le noyau est avantageusement guidé dans un tube fin en acier inoxydable 15, permettant de réduire les frottements et l'usure REVENDICATIONS 1. Electrovalve pneumatique comprenant : au moins deux voies incluant une première entrée (1) reliée à une première source de pression (A) et une sortie (3) reliée à une chambre à pression contrôlée (C); un corps creux (4) dans lequel débouche chacune des voies pour y être mise en communication de façon sélective avec au moins une autre voie; et un électro-aimant (5) solidaire du corps et comportant un noyau (5a) susceptible d'actionner des moyens propres à établir ladite communication sélective, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une seconde entrée (2) disposée au-delà de la première entrée par rapport à la sortie et reliée à une seconde source de pression (D), la pression de la première source de pression (A) étant relativement haute et la pression de la seconde source de pression (D) relativement basse, et en ce que les moyens propres à établir ladite communication sélective comprennent - un clapet fixe (6) et un clapet mobile (7) logés dans le corps creux, le clapet fixe étant susceptible d'être ouvert quand le clapet mobile est fermé et inversement - une cheminée (60) formée à l'intérieur du corps creux suivant un axe (8) dans le prolongement de la sortie et portant un premier élément de clapet (6a) de forme annulaire tourné vers cette sortie, s'étendant dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe, et destiné à coopérer avec un second élément de clapet (6b) pour former avec lui ledit clapet fixe (6) - un troisième élément de clapet (7a) formé à la périphérie d'une surface étanche (70) et susceptible d'être déplacé par le noyau (5a) de l'électro-aimant, suivant l'axe (8) et vers la sortie (3), pour coopérer avec un quatrième élément de clapet (7b) et constituer avec lui ledit clapet mobile (7), ce troisième élément de clapet (7a) s'étendant dans un plan distant du clapet fixe et sensiblement perpendiculaire à l'axe (8), et ; - un organe d'obturation tubulaire et mobile (67) dont une première extrémité porte ledit second élément de clapet (6b) et dont une seconde extrémité porte ledit quatrième élément de clapet (7b), le second élément de clapet (6b) étant sollicité en direction du premier élément de clapet (6a), au moins par un ressort de rappel (9, 12), vers une position de fermeture du clapet fixe (6) dans laquelle ce dernier, la cheminée (60), et l'organe d'obturation (67) interdisent ensemble toute communication entre la première entrée (1) et la sortie (3) tout en permettant en l'absence d'actionnement de l'électro-aimant une communication entre la seconde entrée (2) et la sortie (3) à travers le clapet mobile (7), et le troisième élément de clapet (7a) étant sollicité, par actionnement de l'électro-aimant, en direction du quatrième élément de clapet (7b) dans une position de fermeture du clapet mobile (7) dans laquelle ce dernier et la surface étanche (70) interdisent toute communication entre la seconde entrée (2) et la sortie (3) tout en permettant, au moins pour une force d'actionnement minimale prédéterminée de 1 'électro-aimant, une communication entre la première entrée (1) et la sortie (3) à travers le clapet fixe (6), cet organe d'obturation (67) interdisant dans toute position toute communication entre les deux entrées. 2. Electrovalve pneumatique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe d'obturation tubulaire (67) définit avec le premier élément de clapet (6a) d'une part et avec le troisième élément de clapet (7a) d'autre part des surfaces d'application de pression sensiblement égales. 3. Electrovalve pneumatique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la sortie (3) et ledit électro-aimant (5) sont situés sur ledit axe (8), tandis que les deux entrées débouchent sur la périphérie du corps creux, à distance de cet axe. 4. Electrovalve pneumatique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite surface étanche (70) présente une zone centrale (70a) axialement éloignée de la périphérie de cette surface en direction de la sortie (3) et formant une concavité tournée vers l'électro-aimant (5), en ce que cette surface étanche est sollicitée vers ltélectro-aimant par une force élastique agissant sur sa périphérie, et en ce que le noyau (5a) de l'électro-aimant agit sur une première extrémité (50a) d'une tige de poussée (50) dont une seconde extrémité (50b) appuie sur l'intérieur de ladite concavité sans contrainte d'alignement relatif. 5. Electrovalve pneumatique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la distance entre le second et le quatrième élément de clapet (6b, 7b) est variable pour permettre un état intermédiaire de l'électrovalve dans lequel les clapets fixe et mobile (6, 7) restent tous les deux fermés pour une course non nulle (R) dudit noyau. 6. Electrovalve pneumatique suivant la revendication 5, caractérisée en ce que ledit organe d'obturation tubulaire (67) comprend des première et seconde parties tubulaires (676, 677), sensiblement étanches l'une par rapport à l'autre, coulissant l'une par rapport à l'autre et par rapport audit corps creux, et portant respectivement les second et quatrième éléments de clapet (6b, 7b). 7. Electrovalve pneumatique suivant les revendications 4 et 6, caractérisée en ce que ladite force élastique est exercée par un ressort (11) tendant à éloigner l'une de l'autre la seconde partie tubulaire (677) de l'organe d'obturation et ladite surface étanche (70). 8. Electrovalve pneumatique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le noyau (5a) est guidé dans un tube (15) en acier inoxydable.