Brevet FR2717551A1 — publié le 19950922

La présente invention concerne une électrovanne à deux voies pour fluide hydraulique ou pneumatique, du genre de celles comprenant une bobine d'excitation apte à être alimentée électriquement, montée à l'intérieur d'un circuit magnétique en forme de pot et maintenue par une rondelle polaire, ainsi qu'un circuit de fluide avec un orifice d'entrée, au moins un orifice de sortie et un passage interne apte à être obturé ou libéré par un organe mobile formant clapet, soumis à l'effet de la pression du10 fluide admis par l'orifice d'entrée et au champ magnétique créé par la bobine d'excitation lorsque celle-ci est alimentée électriquement. Dans une électrovanne à deux voies de ce genre, de conception traditionnelle, l'obturation du passage interne est obtenue soit au moyen d'une simple bille, soit au moyen d'un clapet conique ou sphérique. Dans les deux cas, il est nécessaire de réaliser un usinage très précis de la zone interne fixe, ou siège fixe, venant en contact selon le cas avec la bille ou avec le clapet conique ou20 sphérique, pour obtenir un contact étanche dans la position fermée de l'électrovanne. Il convient en outre de respecter une très grande précision d'usinage pour garantir la coaxialité dudit passage interne, d'une part, et des zones de guidage de la bille ou du clapet conique25 ou sphérique, d'autre part. Ainsi, l'obtention d'un fonctionnement satisfaisant nécessite une fabrication précise et coûteuse des composants de l'électrovanne, avec respect de tolérances dimensionnelles très strictes. De plus, les formes internes coniques ou sphériques des réalisations actuelles rendent assez difficile la réduction de l'encombrement de l'électrovanne, et/ou la diminution de l'énergie nécessaire au fonctionnement de celle-ci. Enfin, lors de la fermeture d'une électrovanne traditionnelle du genre concerné, l'excentration possible de l'organe d'obturation tel que bille ou clapet conique 2 est la cause d'un glissement, donc d'un effort de frottement, entre le premier contact de l'organe d'obturation avec le siège fixe, et la fermeture complète. Il peut en résulter une usure accélérée des parties5 internes de l'électrovanne. La présente invention vise à remédier à tous ces inconvénients, en fournissant une électrovanne à deux voies de structure simple et de fabrication économique, fonctionnant de façon très satisfaisante même avec de10 larges tolérances dimensionnelles de ses composants, pouvant être réalisée avec des dimensions réduites et corrélativement avec une diminution de l'énergie nécessaire à son fonctionnement, et possédant une meilleure tenue à l'usure donc une longévité améliorée.15 A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet une électrovanne à deux voies pour fluide du genre rappelé en introduction, dans laquelle un noyau mobile magnétique, monté coulissant à l'intérieur de la bobine d'excitation, est équipé à une extrémité d'un siège20 amagnétique à surface active plane, coopérant avec le bord d'un orifice d'entrée du fluide ménage dans le fond du circuit magnétique en forme de pot. De préférence, la surface active plane du siège amagnétique est située légèrement en saillie par rapport à la face terminale adjacente du noyau mobile magnétique, de manière à ménager, en position de fermeture de l'électrovanne, un jeu entre cette face terminale du noyau mobile et la face interne du fond du circuit magnétique. Avantageusement, le passage interne obturé ou libéré par le siège amagnétique est un passage sensiblement radial, prolongé par au moins un canal axial d'écoulement du fluide ménagé entre la bobine d'excitation et la paroi latérale du circuit magnétique en forme de pot.35 Ainsi, l'invention repose essentiellement sur l'idée de solidariser un siège plat, en matériau 3 amagnétique, avec un noyau mobile magnétique soumis à l'effet du champ magnétique de la bobine d'excitation. L'utilisation d'un siège amagnétique permet, d'une part, d'éviter un collage (dû à la rémanence magnétique) entre5 le siège et le circuit magnétique, lors de l'interruption de l'alimentation électrique de la bobine, et de favoriser ainsi la réouverture de l'électrovanne. D'autre part, la présence du siège amagnétique permet d'éviter une pollution par des particules magnétiques qui viendraient10 se coller entre ce siège et le circuit magnétique, en créant des fuites importantes lors de la fermeture de l'électrovanne. Dans l'ensemble, l'électrovanne à deux voies selon la présente invention possède les avantages suivants: - L'obturation en position de fermeture est assurée par un siège plat, ce qui autorise une excentration des composants tout en garantissant l'étanchéité, même avec de larges tolérances. - L'orifice d'entrée du fluide est directement réalisé dans le fond du circuit magnétique, ce qui autorise un mode d'obtention très simple (par emboutissage) pour ledit circuit magnétique, qui coopère directement avec l'organe formant clapet, à savoir le siège amagnétique plat.25 - La circulation interne du fluide est facilitée par la réalisation de canaux axiaux d'écoulement, formés directement à la périphérie de la bobine d'excitation, ce qui autorise un mode d'obtention très simple par moulage d'une grande partie de l'électrovanne.30 - L'étanchéité obtenue par un siège plat autorise le guidage du noyau mobile directement dans la carcasse de la bobine. - Toutes formes fonctionnelles internes sphériques ou coniques sont supprimées. - Globalement, au vu des remarques précédentes, l'électrovanne peut être obtenue par mise en oeuvre de 4 techniques de fabrication simples et économiques, permettant une réalisation en grande série de cette électrovanne, par exemple en tant que composant de circuits de commande hydrauliques ou pneumatiques destinés à l'équipement de véhicules automobiles. - Enfin, comme déjà indiqué plus haut, le jeu entre le noyau mobile et le circuit favorise la réouverture de l'électrovanne et rend celle-ci insensible à la pollution des particules magnétiques, d'o une amélioration du fonctionnement de l'électrovanne. 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, une forme d'exécution de cette électrovanne à deux voies pour15 fluide: Figure 1 est une vue en plan par dessus d'une électrovanne à deux voies conforme à la présente invention Figure 2 est une vue en coupe de l'électrovanne, suivant II-II de Figure 1; Figure 3 représente, à échelle agrandie et en coupe, un détail de cette électrovanne. L'électrovanne à deux voies, représentée dans son ensemble aux figures 1 et 2, comprend une bobine d'excitation 1 montée à l'intérieur d'un circuit magnétique 2 en forme de pot dans lequel elle est maintenue par une rondelle polaire 3. La bobine d'excitation 1 est alimentée en courant électrique par l'intermédiaire d'un connecteur 4, le corps surmoulé de30 cette bobine 1 étant réalisé d'une seule pièce avec la partie isolante du connecteur 4. A l'intérieur de la bobine d'excitation 1, suivant l'axe 5 de celle-ci, est monté coulissant un noyau mobile magnétique 6, équipé à une extrémité d'une siège35 amagnétique plat 7. Le noyau mobile 6 comporte, dans sa région intermédiaire, un épaulement annulaire 8 qui coopère avec une butée fixe formée par un autre épaulement annulaire 9 appartenant à la carcasse de la bobine 1. Dans le fond du circuit magnétique 2, en regard du siège 7, est ménage un orifice circulaire d'entrée du fluide 10, centré sur l'axe. Des canaux axiaux d'écoulement du fluide 11 sont réalisés entre le corps surmoulé de la bobine d'excitation 1 et la paroi latérale du circuit magnétique 2, les canaux 11 débouchant à l'extrémité de l'électrovanne opposée à l'orifice10 d'entrée 10. Un joint annulaire 12, monté à une extrémité de l'électrovanne et entourant l'orifice d'entrée 10, assure l'étanchéité externe de cette électrovanne. Comme le montre la figure 3, le siège amagnétique 7 est inséré dans un logement 13 creusé à une extrémité du noyau mobile 6. La face extérieure plane 14 du siège 7 fait saillie, d'une faible distance e, en avant de la face terminale 15 du noyau mobile 6. En l'absence de sollicitation électrique de la bobine 1, le noyau mobile 620 équipé du siège amagnétique 7 est susceptible de se déplacer vers le haut (par référence à la figure 2) sous l'effet de la pression P d'un fluide arrivant par l'orifice d'entrée 10. Le noyau mobile 6 soulevé vient alors en butée par son épaulement annulaire 8 contre25 l'épaulement fixe 9, libérant ainsi une section de passage radiale 16 entre sa face terminale 15 et la face intérieure du circuit magnétique 2 -voir la partie droite de la figure 2 illustrant cette position "ouverte" de l'électrovanne. Le fluide entrant par l'orifice 10 peut30 alors s'écouler par la section de passage 16, puis par les canaux axiaux 11, vers les orifices de sortie de ces canaux 11 qui sont eux-mêmes en relation avec un conduit de retour au réservoir de fluide. Lorsque la bobine 1 est alimentée électriquement, un champ magnétique est créé et exerce sur le noyau mobile 6 un effort axial dirigé vers le bas. Le noyau mobile 6 est alors déplacé, avec son siège amagnétique 7, vers le circuit magnétique 2. En fin de course du noyau mobile 6, le siège amagnétique 7 vient obturer, par sa face extérieure plane 14, l'orifice d'entrée de fluide 105 -voir la partie gauche de la figure 2 et la figure 3 illustrant la position "fermée" de l'électrovanne. La circulation du fluide au travers de l'électrovanne est alors interrompue, et la pression P du fluide peut augmenter jusqu'à la valeur désirée.10 En se référant plus particulièrement à la figure 3, on notera que dans cette position "fermée", le noyau mobile 6 et le fond du circuit magnétique 2 sont séparés par un jeu e, correspondant à la saillie formée par le siège amagnétique 7. Le jeu e contribue, à la fois15: - à favoriser la réouverture du circuit de fluide, lors de la coupure de l'alimentation électrique de la bobine d'excitation 1, - à réduire les surfaces d'appui de l'ensemble "noyau mobile 6 et siège 7" sur le circuit magnétique 2, pour garantir l'étanchéité dans la position fermée de l'électrovanne, et - à éviter que des particules magnétiques puissent être écrasées entre le noyau magnétique 6 et le circuit magnétique 2, lors de la fermeture de l'électrovanne, le noyau mobile 6 étant "nettoyé" par le passage du fluide lors de l'absence de champ magnétique. Une électrovanne à deux voies, telle que décrite ci-dessus, peut être utilisée dans tout dispositif ou ensemble hydraulique ou pneumatique basse pression, soit pour faire chuter la pression dans un circuit ou un organe hydraulique ou pneumatique lorsque l'électrovanne n'est pas alimentée électriquement, soit pour maintenir la pression dans un circuit ou un organe hydraulique ou35 pneumatique lorsque l'électrovanne est alimentée électriquement. L'électrovanne à deux voies, objet de la présente invention, est particulièrement applicable au pilotage d'un tiroir de distribution dans une boîte de vitesses automatique pour véhicule automobile.5 Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette électrovanne à deux voies pour fluide qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le10 même principe. C'est ainsi, notamment, que le détail des canaux axiaux d'écoulement de fluide, en particulier le nombre de ces canaux, peut être modifié sans s'éloigner pour autant de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Electrovanne à deux voies pour fluide hydraulique ou pneumatique, du genre de celles comprenant une bobine d'excitation (1) apte à être alimentée5 électriquement (en 4), montée à l'intérieur d'un circuit magnétique (2) en forme de pot et maintenue par une rondelle polaire (3), ainsi qu'un circuit de fluide avec un orifice d'entrée (10), au moins un orifice de sortie (11) et un passage interne (16) apte à être obturé ou libéré par un organe mobile formant clapet (6,7), soumis à l'effet de la pression (P) du fluide admis par l'orifice d'entrée (10) et au champ magnétique créé par la bobine d'excitation (1) lorsque celle-ci est alimentée électriquement,caractérisée en ce qu'un noyau mobile magnétique (6), monté coulissant à l'intérieur la bobine d'excitation (1), est équipé à une extrémité d'un siège amagnétique (7) à surface active plane (14), coopérant avec le bord d'un orifice d'entrée du fluide (10) ménagé dans le fond du circuit magnétique (2) en forme de pot.20 2. Electrovanne à deux voies pour fluide selon la revendication 1, caractérisée en ce que le siège amagnétique (7) à surface active plane (14) est inséré dans un logement (13) creusé à une extrémité du noyau mobile magnétique (6).25 3. Electrovanne à deux voies pour fluide selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la surface active plane (14) du siège amagnétique (7) est située légèrement en saillie par rapport à la face terminale adjacente (15) du noyau mobile magnétique (6), de manière30 à ménager, en position de fermeture de l'électrovanne, un jeu (e) entre cette face terminale (15) du noyau mobile (6) et la face interne du fond du circuit magnétique (2). 4. Electrovanne à deux voies pour fluide selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le passage interne obturé ou libéré par le siège amagnétique (7) est un passage sensiblement radial (16), prolongé par au moins un canal axial d'écoulement du fluide (11) ménagé entre la bobine d'excitation (1) et la paroi latérale du circuit magnétique (2) en forme de pot.