Brevet FR2738048A1 — publié le 19970228

Etat de la technique. L'invention concerne une électrovanne notamment destinée à être montée dans la conduite d'aspiration reliant le maître cylindre de frein et le côté d'aspiration d'une pompe dans une installation de frein hydraulique à régulation de pa- tinage pour véhicule automobile, comprenant: - un induit commandé en mouvement longitudinal par un électro- aimant contre la force développée par le ressort de rappel vers un noyau polaire, - l'induit ouvre directement une vanne auxiliaire composée d'une pièce d'obturation auxiliaire et d'un siège de vanne auxiliaire de petit diamètre, - l'induit actionne indirectement une vanne principale avec une pièce d'obturation principale et un siège de vanne principale de grand diamètre d'étanchéité, - la vanne auxiliaire et la vanne principale sont logées dans une chambre de vanne communiquant avec le côté d'alimentation de l'électrovanne par une liaison non étranglée, - la vanne auxiliaire et la vanne principale ont un organe d'obturation commun, mobile par rapport à l'induit dans un perçage d'induit la course de cet organe d'obturation étant inférieure à la course de l'induit, - la vanne auxiliaire communique par un canal traversant l'organe d'obturation et la vanne principale, directement avec le côté de sortie de l'électrovanne. On connaît déjà une électrovanne de ce type (DE- 40 599 C2) dont le siège de la vanne auxiliaire est réalisé directement sur l'induit et l'organe de fermeture, commun à la vanne auxiliaire et la vanne principale est en une matière ayant l'élasticité du caoutchouc. La résistance à l'usure, ré- duite de ces pièces et ainsi l'aptitude de cette électrovanne sont limitées à la commutation de fluides hydrauliques à des pressions relativement réduites. En outre, la face frontale de l'induit comporte une cavité axiale relativement profonde pour recevoir l'organe d'obturation en forme de rondelle avec un épaulement du côté de l'embouchure; cet épaulement sert à li- miter la course de l'organe d'obturation par rapport à l'induit après l'ouverture de la vanne auxiliaire. Pour ouvrir la vanne principale, on ne dispose ain- si que d'une partie réduite de la course de l'induit. De plus, la course de l'organe d'obturation n'est pas réglable; elle dépend uniquement de la profondeur de la cavité de l'induit et de l'épaisseur de la rondelle de l'organe d'obturation. Avantages de l'invention. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et concerne à cet effet une électrovanne correspondant au type défini ci-dessus caractéri- sée en ce qu'une rondelle comportant le siège de vanne auxi- liaire et une bague de butée limitant la course sont enfoncées de force dans le perçage de l'induit. L'électrovanne selon l'invention offre l'avantage que le siège de la vanne auxiliaire est indépendant de la ma- tière de l'induit et est défini de préférence en fonction des propriétés du circuit magnétique; ce siège peut être réalisé sur une pièce en une matière adaptée aux sollicitations du cir- cuit hydraulique dans lequel l'électrovanne trouve son applica- tion. Ainsi, en utilisant la solution de l'invention, il est20 possible d'avoir un siège de vanne auxiliaire très résistant à l'usure et susceptible de recevoir des sollicitations élevées pour se monter avec un organe d'obturation réalisé de manière appropriée et le siège de vanne principale de l'électrovanne dans les installations de freinage hydrauliques de véhicules automobiles dans lesquelles on peut avoir des pressions très élevées et dont les conditions relatives à la sécurité des piè- ces sont très grandes En outre, la solution selon l'invention permet de manière simple de régler la course de l'organe d'obturation en fonction de la profondeur d'enfoncement de la bague de butée par rapport au siège de la vanne auxiliaire et/ou de la course de l'induit. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: -l'organe d'obturation est une pièce tournée et l'une de ses faces frontales comporte la pièce d'obturation auxiliaire de la vanne auxiliaire et son autre face frontale comporte la pièce d'obturation principale de la vanne principale, - un perçage traversant coaxial formant un canal partant de la pièce d'obturation auxiliaire avec un petit diamètre et dé- bouchant dans la pièce d'obturation principale avec un grand diamètre, l'organe d'obturation présente, à sa périphérie, une colle- rette qui assure au moins indirectement son guidage dans le perçage de l'induit et est appuyé contre la bague de butée lorsque la vanne auxiliaire est en position d'ouverture. - la rondelle, portant le siège de vanne auxiliaire, est réali- sée sous la forme d'un fond et la bague de butée est un épau- lement tourné vers l'intérieur et faisant partie d'un manchon enfoncé de force dans le perçage de l'induit. - l'épaulement de la bague de butée et la collerette de l'organe d'obturation ont au moins une cavité ou un passage. Dessins. Deux exemples de réalisation de l'invention seront décrits ci-après de manière schématique à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale de l'électrovanne avec une vanne auxiliaire dans l'induit, - la figure 2 montre la vanne auxiliaire de la fi- gure i à échelle agrandie, - la figure 3 montre une variante de la vanne auxi- liaire. Description des exemples de réalisation. Selon les figures 1 et 2, le premier exemple de réalisation comprend une électrovanne 10 applicable à une ins- tallation de freinage hydraulique à régulation de patinage pour des véhicules automobiles; le dessin de la figure 1 ne montre30 que le maître-cylindre 11 avec le réservoir d'alimentation 12 de fluide sous pression et une pompe haute pression 13. Une telle installation de freinage est décrite dans le document non publié antérieurement DE 44 41 791 A1. En plus de la régulation antiblocage, cette installation convient éga- lement pour la régulation antipatinage ainsi que pour le frei- nage automatique afin d'assurer la régulation du patinage latéral (régulation de la dynamique de roulement) et pour as- sister le freinage commandé par le conducteur (freinage assis- té). Une condition importante posée à l'électrovanne 10, selon l'invention, qui est située dans une conduite d'aspiration 14 entre le maître-cylindre de frein 11 et la pompe 13, est de s'ouvrir même contre une pression de frein exercée par le mai- tre-cylindre de frein 11 et de libérer une section de passage relativement grande pour que la pompe 13 puisse fournir un dé- bit volumique suffisamment grand même aux basses températures. L'électrovanne 10 comprend un électroaimant 17 com- posé principalement d'une bobine 18, d'une enveloppe de boîtier 19 et d'un noyau polaire 20. Le noyau polaire 20 est soudé de manière étanche à une douille de guidage 21 d'un induit 23 mo- bile longitudinalement par rapport au noyau polaire contre la force développée par un ressort de rappel 22 précontraint. A son autre extrémité, la douille de guidage 21 est reliée de ma-15 nière étanche au corps de vanne 24. Entre l'induit 23 et le corps de vanne 24, la douille de guidage 21 forme une première chambre 25. Cette chambre communique par une ouverture 26 de la douille de guidage et par un filtre 27, d'une manière non étranglée avec le côté d'alimentation 28 de l'électrovanne 10. La conduite d'aspiration 14 déjà évoquée relie le côté d'aspiration 28 au maître-cylindre de frein 11. Le côté de sor- tie 29 de l'électrovanne 10 est relié à la sortie du corps de vanne 24 muni d'un perçage longitudinal. Ce côté est relié par la conduite d'aspiration 14 au côté aspiration de la pompe 13. En plus de la première chambre 25, l'électrovanne 10 comporte une seconde chambre 30 formée entre le noyau polaire 20 et l'induit 23. Les deux chambres 25, 30 communiquent par des rai- nures longitudinales 38 de l'induit 23. L'induit 23 est ainsi balayé par du fluide sous pression. L'électrovanne 10 commute le passage entre le côté d'alimentation 28 et le côté de sortie 29 avec une vanne auxi- liaire 34 et une vanne principale 35. La vanne auxiliaire 34 et la vanne principale 35 sont des vannes à siège ayant un organe d'obturation 36 commun. Cet organe d'obturation est principale- ment une pièce tournée, cylindrique en acier. Sa face frontale 37 du côté du noyau polaire de l'organe d'obturation 36 com- porte une pièce d'obturation auxiliaire 38 en forme de demi- sphère pour la vanne auxiliaire 34 (figure 2). Un siège de vanne auxiliaire 39 en forme de cône creux constituant la vanne auxiliaire 34 avec la pièce d'obturation auxiliaire 38 est réa- lisé sur une rondelle 40 en acier. Sa face frontale 41 éloignée du noyau polaire de l'organe d'obturation 36 comporte la pièce5 d'obturation principale 42 de la vanne principale 35. La pièce d'obturation principale 42 en forme de sphère coopère avec un siège de vanne principale 43 réalisé dans le corps de vanne 24; ce siège est de forme conique creuse. L'organe d'obturation 36 est muni d'un perçage traversant 44, étagé; ce perçage commence à la pièce d'obturation auxiliaire 38 avec un petit diamètre et se poursuit avec un grand diamètre dans la pièce d'obturation principale 42. La vanne auxiliaire 34 commu- nique ainsi par un canal formé par le perçage traversant 44 de l'organe d'obturation 36 et la vanne principale 35, directement15 avec le côté de sortie 29 de l'électrovanne 10. L'organe d'obturation 36 comporte au niveau de sa face frontale 37 tournée vers le noyau polaire, une collerette 47 périphérique munie de plusieurs passages 48. L'organe d'obturation 36 vient en prise dans un perçage borgne 49 de l'extrémité de l'induit 23 éloignée du noyau polaire. La ron- delle 40 munie du siège de vanne auxiliaire 39 est logée au fond du perçage 49. Cette rondelle est enfoncée de force dans le perçage 49 de l'induit 23; elle peut également y être fixée par matage. Du côté de l'ouverture, le perçage 49 de l'induit 23 comporte une bague de butée 50; cette bague est également enfoncée de force dans le perçage 49. La bague de butée 50 pré- sente un épaulement 51 dirigé radialement vers l'intérieur et délimitant un passage 52 de la bague de butée 50, traversé par l'organe d'obturation 36. L'épaulement 51 est muni de découpes 53 permettant le passage du fluide sous pression entre la cham- bre 25 de la vanne et le perçage 49 de l'induit. L'épaulement 51 de la bague de butée 50 est parallèle à la collerette 47 de l'organe d'obturation 36, guidée dans le perçage 49 de l'induit 23. La bague de butée 50 limite la course " s " de l'organe d'obturation 36 à une longueur inférieure à la course " h " de l'induit. La course " s " de l'organe d'obturation constitue en même temps la course de la vanne auxiliaire 34. L'électrovanne 10 fonctionne de la manière sui- vante: Par alimentation électrique de la bobine 18, l'électrovanne 10 commute de la position de fermeture représen- tée vers la position d'ouverture; dans cette dernière le côté d'alimentation 28 est relié au côté de sortie 29 à travers la vanne principale 35 ouverte. La force électromagnétique agis- sant sur l'induit 23 au moment de la commutation, est à sa plus faible valeur au début de la course " h " de l'induit. Lorsque la course " h " est parcourue, c'est-à-dire lorsque l'induit 23 est appliqué contre le noyau polaire 20, la force électromagné- tique atteint son amplitude la plus élevée. Lorsque la pression est équilibrée du côté de l'alimentation 28 ou du côté de la sortie 29 de l'électrovanne 10, il n'y a pas de force hydraulique de fermeture agissant sur l'induit 23 et l'organe d'obturation 36. De ce fait, la force électromagnétique doit simplement vaincre la force de précon- trainte du ressort de rappel 22 pour ouvrir l'électrovanne 10. Si par contre l'électrovanne 10 est fermée, l'actionnement du maître-cylindre de frein 11 fait régner, du côté de l'alimentation 28, une pression plus élevée du côté de sortie 29; l'induit 23 et l!organe d'obturation 36 sont alors soumis à des pressions différentes; en d'autres termes, des forces de fermeture, hydrauliques agissent sur l'induit et l'organe d'obturation. La force de fermeture appliquée à l'induit 23 dépend de la surface d'étanchéité de la vanne auxi- liaire 34; la force de fermeture appliquée à l'organe d'obturation 36 dépend de la surface d'étanchéité de la vanne principale 35, cette surface étant diminuée de la surface d'étanchéité de la vanne auxiliaire 34. La force de fermeture, hydraulique agissant sur l'organe d'obturation 36 est considé- rablement plus grande que la force de fermeture agissant sur l'induit 23 à cause de la plus grande section de la vanne prin- cipale 35. La force magnétique faible au début de la course " h " de l'induit doit ainsi vaincre la précontrainte du res- sort de rappel 22 ainsi que la force de fermeture hydraulique appliquée à l'induit, lorsque l'induit 23 se déplace vers le noyau polaire 20, pour ouvrir la vanne auxiliaire 34. Le fluide sous pression qui passe à travers la vanne auxiliaire 34 s'ouvrant au fur et à mesure du mouvement de l'induit, en pas- sant du côté de l'alimentation 28 à travers la chambre 25, les cavités 53 et les passages 48 de la bague de butée 50 et la collerette 47 de l'organe d'obturation, en passant par le per- çage 44 de l'organe d'obturation 36 pour arriver du côté de sortie 29, la différence de pression diminue; cela entraîne une réduction de la force de fermeture agissant sur l'organe d'obturation 36. Au cours de la suite du mouvement de l'induit, pour la course s = 0 de l'organe d'obturation, l'épaulement 51 de la bague de butée 50 rencontre la collerette 47 de l'organe d'obturation 36. La force électromagnétique considérablement plus grande au cours de cette phase du mouvement de l'induit, ainsi que l'inertie de l'induit 23 permettent de vaincre la force d'obturation hydraulique chargeant l'organe d'obturation 36; cet organe d'obturation peut alors se soulever par rapport au corps 24 de la vanne. La vanne principale 35 est alors ou- verte. A la fin de la course d'ouverture de l'induit, c'est-à- dire lorsque l'induit 23 arrive sur le noyau polaire 20, la vanne principale 35 offre sa plus grande section de passage. La course " s " de l'organe d'obturation peut être réglée par le réglage de la profondeur d'enfoncement de la ba- gue de butée 50 dans le perçage 49 de l'induit. Pour garantir l'ouverture de la vanne principale 35 même pour des différences de pression très élevées appliquées à l'électrovanne 10, on peut approcher la course " s " de l'organe d'obturation à la course " h " de l'induit au prix de la section de passage dans la vanne principale 35. Pour la description suivante du second exemple de réalisation, seules seront évoquées les différences par rapport à l'exemple de réalisation déjà décrit. Les caractéristiques représentées dans les dessins, mais non décrites, sont considérées comme étant les mêmes que celles de l'exemple de réalisation des figures 1 et 2. La différence principale de l'exemple de réalisa- tion de la figure 3 par rapport à celui des figures 1 et 2, est la réunion de la bague de butée 50 et de la rondelle 40 en une seule pièce ayant la forme d'un manchon 56 à paroi mince, en acier. Le manchon 56 est enfoncé de force par sa surface enve- loppe 56 dans le perçage 49 de l'induit 23. Du côté de l'ouverture, le manchon présente un épaulement 51 muni d'ouvertures 53 pour le passage du fluide sous pression dans le perçage 49. L'épaulement 51 délimite la course " s " de l'organe d'obturation en coopérant avec la collerette 47 de l'organe d'obturation 36. Un fond 58 du manchon 56 au niveau du fond du perçage fonctionne comme la rondelle 40 de la figure 2; ce fond a une forme de cône creux constituant le siège 39 de la vanne auxiliaire. Le manchon 56 et l'organe d'obturation 36 selon cet exemple de réalisation, forment un ensemble pré-assemblé ne comprenant que deux pièces. Cet ensemble se monte dans le man- chon 56 de l'induit 23 par enfoncement. La longueur de la course " s " de l'organe d'obturation est donnée par les dimen- sions du manchon 56 et de l'organe d'obturation 36; cette course est figée par le montage par enfoncement de force. Le fonctionnement de l'électrovanne représenté à la figure 3 est le même que celui de l'exemple de réalisation déjà décrit. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Electrovanne (10) notamment destinée à être montée dans la conduite d'aspiration (14) reliant le maître cylindre de frein (11) et le côté d'aspiration d'une pompe (13) dans une instal- lation de frein hydraulique à régulation de patinage pour véhi- cule automobile, comprenant: - un induit (23) commandé en mouvement longitudinal par un électroaimant (17) contre la force développée par le ressort de rappel (23) vers un noyau polaire (20), - l'induit (23) ouvre directement une vanne auxiliaire (34) composée d'une pièce d'obturation auxiliaire (38) et d'un siège de vanne auxiliaire (39) de petit diamètre, - l'induit 23 actionne indirectement une vanne principale (35) avec une pièce d'obturation principale (42) et un siège de vanne principale (43) de grand diamètre d'étanchéité, - la vanne auxiliaire (34) et la vanne principale (35) sont lo- gées dans une chambre de vanne (25) communiquant avec le côté d'alimentation (28) de l'électrovanne (10) par une liaison non étranglée, - la vanne auxiliaire (34) et la vanne principale (35) ont un organe d'obturation (36) commun, mobile par rapport à l'induit (23) dans un perçage d'induit (49),-la course (s) de cet organe d'obturation étant inférieure à la course (h) de l'induit, - la vanne auxiliaire (34) communique par un canal (44) traver- sant l'organe d'obturation (36) et la vanne principale (35), directement avec le côté de sortie (29) de l'électrovanne (10), caractérisée en ce que - une rondelle (40) comportant le siège de vanne auxiliaire (39) et une bague de butée (50) limitant la course sont en- foncées de force dans le perçage (49) de l'induit (23). 2 ) Electrovanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe d'obturation (36) est une pièce tournée et l'une de ses faces frontales (37) comporte la pièce d'obturation auxi- liaire (38) de la vanne auxiliaire (34) et son autre face frontale (41) comporte la pièce d'obturation principale (42) de la vanne principale (35), - un perçage traversant (44) coaxial formant un canal partant de la pièce d'obturation auxiliaire (38) avec un petit diamè- tre et débouchant dans la pièce d'obturation principale (42) avec un grand diamètre, et - l'organe d'obturation (36) présente, à sa périphérie, une collerette (47) qui assure au moins indirectement son guidage dans le perçage (49) de l'induit (23) et est appuyé contre la bague de butée (50) lorsque la vanne auxiliaire (34) est en position d'ouverture. 3 ) Electrovanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que la rondelle (40), portant le siège de vanne auxiliaire (39), est réalisée sous la forme d'un fond (58) et la bague de butée (50) est un épaulement (51) tourné vers l'intérieur et faisant partie d'un manchon (56) enfoncé de force dans le perçage (49) de l'induit (23). 4 ) Electrovanne selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3-, caractérisée en ce que l'épaulement (51) de la bague de butée (50) et la collerette (47) de l'organe d'obturation (36) ont au moins une cavité (53) ou un passage (48).