Brevet FR2765942A1 — publié le 19990115

Valve à commande électromagnétique ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention concerne une valve à commande électromagnétique pour compresseur à débit variable et plus particulièrement une valve à commande électromagnétique pour un compresseur à débit variable utilisé dans une unité de refroidissement pour véhicule. Technique apparentée Les inventeurs de la présente invention ont mis au point une valve à commande électromagnétique, pour un compresseur à débit variable utilisé dans une unité de refroidissement pour véhicule, qui est décrite dans la demande de brevet japonais nO 8 - 109797. La figure 4 est une vue schématique d'un mécanisme de réglage de débit, situé dans un compresseur à débit variable, dans lequel la valve à commande électromagnétique ci-dessus est utilisée. Un compresseur 20 est pourvu d'une valve à commande électromagnétique 1- 5 servant à un réglage de débit et disposée à l'endroit de sa partie 40 formant cavité de fixation. Plusieurs cylindres 25 sont prévus à l'intérieur de la partie de tête conduisant au carter 21 du compresseur 20. Un piston 26 est disposé d'une manière coulissante pour chacun des cylindres 25. Un arbre d'entraînement 27 est disposé d'une manière rotative entre le carter 21 et la partie de tête 41. L'arbre d'entraînement 27 est entraîné par un moteur (non représenté) au moyen d'une courroie 35 et d'une poulie 34 prévue à son extrémité extérieure. L'arbre d'entraînement 27 est pourvu d'un disque à mouvement de nutation 29 connu prévu pour une variation d'angle. Le disque à mouvement de nutation 29 2 2765942 est relié aux pistons 26 par l'intermédiaire de tiges de piston 24. Le disque à mouvement de nutation 29 incliné est entraîné en rotation par l'arbre 27 de manière à animer d'un mouvement alternatif les tiges de piston 24 et les pistons 26. Ainsi, l'angle de fixation du disque à mouvement de nutation 29 peut être ajusté automatiquement en fonction de la différence existant entre la pression de chambre de commande Pc régnant dans le carter 21 et la pression côté aspiration Ps régnant dans les cylindres 25. Il est par conséquent possible de faire varier la grandeur de course des pistons en fonction de l'inclinaison du disque à mouvement de nutation 29. Chacun des cylindres 25 comporte une entrée d'aspiration S et une sortie de refoulement D et est relié, par l'intermédiaire de passages d et s, à un condenseur 31, un évaporateur 32 et une valve d'expansion 33 qui constitue le cycle réfrigérant. La valve à commande électromagnétique 1-5 communique avec une chambre de commande C située à l'intérieur du carter 21 par un passage de réfrigérateur 36, avec l'entrée d'aspiration S par un passage de réfrigérant 37 et avec la sortie de refoulement D par un passage de réfrigérant 38. La figure 5 est une vue en coupe de la valve à commande électromagnétique de la technique antérieure lorsqu'elle n'est pas sous tension. La valve à commande électromagnétique 1-5 comprend: (a) un obturateur 8a qui est disposé dans une chambre de valve 18 formée par un corps principal supérieur 7 et un corps principal de valve 17 et qui, d'une manière répétée, vient en contact avec un siège de valve 17d formé dans un orifice de valve 17k situé sur le trajet menant à un orifice 17h d'introduction de pression Pc communiquant avec la chambre de carter C 3 2765942 située dans le carter 21; (b) un orifice 17i d'introduction de pression Pd qui est formé du côté opposé à la chambre de valve 18 par rapport à l'orifice 17h d'introduction de pression Pc et qui communique avec le passage de réfrigérant côté refoulement 38 du compresseur 20; (c) un guide de valve 17e s'étendant de l'orifice 17i d'introduction de pression Pd à l'orifice 17h d'introduction de pression Pc; (d) une tige de valve 8b qui est formée d'une pièce avec l'obturateur 8a et qui est mobile suivant la direction verticale dans le guide de valve 17e; (e) une unité de poussée 9 servant à pousser l'obturateur 8a dans le sens d'ouverture de valve; (f) un piston-plongeur 5, situé au-dessus du corps principal supérieur 7, qui est mobile verticalement sous l'effet de la puissance d'aspiration d'une bobine électromagnétique 15 et qui repousse l'obturateur 8a dans le sens de fermeture de valve par l'intermédiaire d'une tige de liaison 6 qui est mobile verticalement dans un trou traversant 7b du corps principal supérieur 7; (g) un orifice d'égalisation de pression 17q formé à travers le corps principal de valve 17 et s'étendant de la chambre de valve 18 à l'orifice 17i d'introduction de pression Pd (h) un soufflet de pression 11 formé au-dessous de l'orifice 17i d'introduction de pression Pd et situé dans un espace 17g qui communique avec l'entrée d'aspiration S du compresseur 20; et (i) un doigt correcteur 10 qui vient en contact ponctuel avec la surface inférieure de la tige de valve 8b à son extrémité supérieure et avec le soufflet de pression 11 à son extrémité inférieure et qui est mobile dans un trou de guidage 17j s'étendant de l'orifice 17i d'introduction de pression Pd à l'espace 17g. Au moyen de la pression d'aspiration Ps des cylindres de piston 25 à la figure 5, le soufflet de 4 2765942 pression 11 commande l'ouverture de l'obturateur 8a qui est situé dans le passage de réfrigérant s'étendant du passage de réfrigérant 38 (un passage d'alimentation en pression de refoulement) jusqu'au carter 21. Un boîtier 2, un guide de bobine 3, le piston- plongeur 5, la tige de liaison 6, le corps principal supérieur 7, la bobine électromagnétique 15 et un tube de piston-plongeur 16 constituent d'un seul bloc un actionneur électromagnétique. L'ouverture de l'obturateur est réglée en fonction du courant fourni à la bobine électromagnétique par l'actionneur électromagnétique. Toutefois, avec la valve à commande électromagnétique ci-dessus, il s'est posé un problème résidant dans le fait que la stabilité de réglage est souvent réduite. Les surfaces de contact entre le piston- plongeur et le corps principal supérieur sont respectivement une surface conique présentant un angle uniforme avec la verticale et un plan perpendiculaire à la tige de valve. Si le piston-plongeur s'écarte de la ligne centrale de la partie d'aspiration du corps principal supérieur, la force d'aspiration horizontale dirigée vers la partie d'aspiration à surface conique est grande dans le cas o le piston- plongeur est situé près du corps principal supérieur et petite dans le cas o le piston-plongeur est situé loin du corps principal supérieur. En raison du manque d'équilibre de la force d'aspiration, le piston- plongeur s'écarte encore plus de la ligne centrale et est soumis à la pression du tube de piston-plongeur sous l'effet de la force d'aspiration horizontale lorsqu'il se déplace. La résistance de frottement créée ici apparaît sous forme d'hystérésis, ce qui réduit la stabilité de commande de la valve. 2765942 Etant donné que la perte de force magnétique est grande entre le pistonplongeur et le guide de bobine, il était nécessaire d'utiliser une bobine suffisamment grande pour obtenir la force d'aspiration de bobine requise. RESUME DE L'INVENTION Le but principal de la présente invention est d'améliorer la stabilité de commande de la valve électromagnétique en réduisant l'hystérésis dans l'actionneur électromagnétique et en réduisant aussi la perte de force magnétique. Un premier aspect de la présente invention consiste à fournir une valve à commande électromagnétique comportant un piston- plongeur pouvant être déplacé par la force électromagnétique de la bobine électromagnétique. Le piston-plongeur ajuste l'ouverture de l'obturateur de cette valve à commande électromagnétique. Une extrémité du doigt de guidage est introduite à force, puis fixée, dans un trou ménagé au centre du guide de bobine, de façon telle que le piston- plongeur se déplace au centre de la partie d'aspiration. Un trou de guidage est ménagé au centre du piston-plongeur, de façon telle que ce piston- plongeur se déplace le long du doigt de guidage. Suivant un deuxième aspect de la présente invention, une valve à commande électromagnétique est pourvue d'un piston-plongeur pouvant être déplacé par la force électromagnétique de la bobine électromagnétique et les mouvements du piston-plongeur sont transmis à l'obturateur par l'intermédiaire de la tige de liaison de manière à ajuster l'ouverture de l'obturateur. Une extrémité de la tige de liaison est introduite à force, puis fixée dans un trou ménagé au centre du piston-plongeur, de façon telle que ce piston-plongeur se déplace au centre de la partie 6 2765942 d'aspiration. Une partie de guidage servant à guider la tige de liaison est prévue au centre du corps principal supérieur. Suivant un troisième aspect de la présente invention, une valve à commande électromagnétique est pourvue d'un piston-plongeur pouvant être déplacé par la force électromagnétique de la bobine électromagnétique et les mouvements du piston-plongeur sont transmis à l'obturateur par l'intermédiaire de la tige de liaison, ajustant ainsi l'ouverture de l'obturateur. La tige de liaison est introduite à force, puis fixée dans un trou ménagé au centre du piston- plongeur, de façon telle que ce piston-plongeur se déplace au centre de la partie d'aspiration. Une première partie de guidage servant à guider la tige de liaison est prévue à l'extrémité inférieure du guide de bobine. Suivant un quatrième aspect de la présente invention, une seconde partie de guidage à faible résistance de frottement servant à guider la tige de liaison est prévue à l'extrémité inférieure du corps principal supérieur de la valve à commande électromagnétique. Suivant un cinquième aspect de la présente invention, un recouvrement de bobine en matière magnétique est prévu dans la bobine électromagnétique, de façon telle que l'extrémité supérieure du recouvrement de bobine soit au contact du boîtier, tandis que l'extrémité inférieure entoure le piston- plongeur. L'invention a pour objet une valve à commande électromagnétique du type à piston-plongeur, caractérisée en ce qu'elle comprend: un piston-plongeur servant à commander l'ouverture d'un obturateur déplacé vers un corps 7 2765942 principal supérieur fixe au moyen d'une bobine électromagnétique; et une unité d'alignement servant à déplacer le piston-plongeur le long de l'axe central du corps principal supérieur fixe. Cette valve à commande électromagnétique du type à piston-plongeur peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - les surfaces de contact entre le piston- plongeur et le corps principal supérieur sont des surfaces coniques présentant le même angle au sommet et un plan perpendiculaire à l'axe du piston-plongeur, - l'unité d'alignement est constituée d'un trou de guidage, qui est coaxial au piston-plongeur, et d'éléments de guidage qui se déplacent le long du trou de guidage, - l'unité d'alignement est constituée en faisant coopérer une extrémité d'un doigt de guidage, monté à force au centre d'un guide de bobine, avec un trou de guidage ménagé au centre du piston-plongeur, - l'unité d'alignement est constituée en faisant coopérer une première extrémité d'une tige de liaison, montée à force au centre du piston-plongeur, avec un trou de guidage ménagé au centre du corps principal supérieur fixe, - l'unité d'alignement est constituée en faisant coopérer une extrémité d'une tige de liaison, montée à force au centre du piston- plongeur, avec un élément de guidage à faible résistance de frottement prévu dans la partie concave centrale d'un guide de bobine, - l'autre extrémité de la tige de liaison coopère avec un élément de guidage à faible résistance de frottement prévu dans une partie concave située à l'extrémité inférieure du corps principal supérieur fixe, 8 2765942 - en outre, un recouvrement de bobine en matière magnétique, dont l'extrémité supérieure est au contact d'un boîtier extérieur prévu pour le piston-plongeur et dont l'extrémité inférieure est située au voisinage des surfaces de contact entre le piston-plongeur et le corps principal supérieur fixe, est prévu dans la bobine électromagnétique du piston-plongeur. Les buts et particularités ci-dessus de la présente invention ressortiront, ainsi que d'autres, de la description qui suit en regard des dessins annexés. DESCRIPTION SUCCINCTE DES DESSINS La figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'une valve à commande électromagnétique conforme à la présente invention. La figure 2 est une vue en coupe d'un deuxième mode de réalisation d'une valve électromagnétique conforme à la présente invention. La figure 3 est une vue en coupe d'un troisième et un quatrième modes de réalisation d'une valve électromagnétique conforme à la présente invention. La figure 4 est une vue schématique d'un mécanisme de réglage de débit prévu dans un compresseur à débit variable, dans lequel une valve classique à commande électromagnétique est utilisée. La figure 5 est une vue en coupe représentant la valve classique à commande électromagnétique lorsqu'elle n'est pas sous tension. DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES PREFERES DE REALISATION Des modes de réalisation de la présente invention sont décrits ci-après en regard des dessins annexés. (Premier mode de réalisation) La figure 4 représente un mécanisme de réglage de débit prévu dans un compresseur à débit variable, dans lequel une valve à commande électromagnétique est 9 2765942 utilisée. La figure 1 représente une valve électromagnétique 1-1 montée sur un tel mécanisme de réglage de débit de la manière représentée à la figure 4. Cette valve à commande électromagnétique 1-1 comprend un soufflet 12, servant à régler l'ouverture d'un obturateur 80 au moyen de la pression d'aspiration Ps d'un cylindre à piston 25, et un actionneur électromagnétique servant à régler l'ouverture de ]0 l'obturateur 80 au moyen du courant électrique appliqué à la bobine électromagnétique. Le soufflet 12 est prévu dans un trajet d'alimentation de pression de refoulement 38 communiquant avec l'intérieur d'un carter 21 à partir du côté de refoulement d'un compresseur 20. L'actionneur électromagnétique est constitué d'un boîtier 2, un guide de bobine 3, un piston-plongeur 5, une tige de liaison 6, un corps principal supérieur 7, une bobine électromagnétique 15 et un tube de piston-plongeur 16. Une extrémité d'un doigt de guidage 60 est introduite à force, puis fixée dans un trou 3b ménagé au centre du guide de bobine 3, de façon telle que le piston-plongeur 5 se déplace au centre d'une partie d'aspiration 70, tout en maintenant un jeu par rapport au tube de piston-plongeur 16. Un trou de guidage 5a est ménagé au centre du piston- plongeur 5, de façon telle que ce piston-plongeur 5 se déplace le long du doigt de guidage 60. Un jeu de 0,2 mm ou à peu près est formé entre le piston-plongeur 5 et le tube de piston- plongeur 16, de façon.telle qu'ils ne viennent jamais en contact l'un avec l'autre. Cet aspect du mode de réalisation est le même que dans d'autres modes de réalisation. Etant donné qu'une extrémité du doigt de guidage 70 est immobilisée par le trou 3b ménagé au centre du 2765942 guide de bobine 3, le piston-plongeur 5 est guidé le long du doigt de guidage au moyen du trou de guidage a. Ainsi, le piston-plongeur 5 se déplace au centre de la partie d'aspiration 70 sans venir en contact avec le tube de piston-plongeur 16. (Deuxième mode de réalisation) La figure 2 représente une valve à commande électromagnétique 1-2 montée sur le mécanisme de réglage de débit mentionné ci-dessus. Cette valve à commande électromagnétique 12 est pourvue des mêmes soufflet 1-2 et actionneur électromagnétique que dans le premier mode de réalisation. Une première extrémité de la tige de liaison 6 est introduite à force, puis fixée dans un trou 5b ménagé au centre du piston-plongeur 5, de façon telle que ce piston-plongeur 5 se déplace au centre de la partie d'aspiration 70, tout en maintenant un jeu par rapport au tube de piston-plongeur 16. Le piston- plongeur 5 est fixé à la première extrémité de la tige de liaison 6 au moyen du trou 5b et est guidé par le trou de guidage 7b, ménagé au centre du corps principal supérieur 7, par l'intermédiaire de la tige de liaison 6. (Troisième mode de réalisation) La figure 3 représente une valve à commande électromagnétique 1-3 montée sur le mécanisme de réglage de débit mentionné ci-dessus. Cette valve à commande électromagnétique 1-3 est pourvue des mêmes soufflet 12 et actionneur électromagnétique que dans le premier mode de réalisation. Une extrémité de la tige de liaison 6 est introduite à force et fixée dans le trou 5b ménagé au centre du piston-plongeur 5, de façon telle que ce piston-plongeur se déplace au centre de la partie d'aspiration, tout en maintenant un jeu par rapport au Il 2765942 tube de piston-plongeur 16. Une première partie de guidage 90-1 en polytétrafluorcéthylène (Téflon) à faible résistance de frottement est prévue à l'extrémité inférieure 3a du guide de bobine 3 et une seconde partie de guidage 90-2 en polytétrafluoroéthylène (Téflon) à faible résistance de frottement est prévue à l'extrémité inférieure 7a du corps principal supérieur 7. Le piston-plongeur 5 est fixé à la tige de liaison 6 au moyen du trou 5b et est guidé par la première partie de guidage 90-1 et par la seconde partie de guidage 90-2 par l'intermédiaire de la tige de liaison 6. Lorsque le piston-plongeur 5 se déplace le long des parties de guidage 90-1 et 90-2, le manque d'équilibre de la force d'aspiration horizontale créée à l'endroit de la partie d'aspiration conique peut être réduit. En outre, il n'existe pas de résistance de frottement créée entre le piston-plongeur 5 et le tube de piston- plongeur 16, parce qu'ils ne viennent pas en contact l'un avec l'autre. Etant donné que la résistance de frottement verticale créée sur la tige de liaison peut être réduite au moyen de la partie de guidage en polytétrafluoroéthylène (Téflon), l'hystérésis dans l'actionneur électromagnétique peut être environ quatre fois plus petite que dans la technique antérieure. (Quatrième mode de réalisation) Une valve à commande électromagnétique du quatrième mode de réalisation est la même que dans les premier à troisième modes de réalisation, à l'exception du fait qu'un recouvrement de bobine 50 en matière magnétique est prévu dans la bobine électromagnétique , de façon telle que son extrémité supérieure soit au 12 2765942 contact du boîtier 2, tandis que son extrémité inférieure est positionnée autour du piston-plongeur 5. Etant donné qu'une force magnétique est transmise entre le recouvrement de bobine 50 et le piston- plongeur 5, la perte de force magnétique peut être réduite et la force d'aspiration de la bobine peut être deux fois plus grande que dans le cas o aucun recouvrement de bobine n'est utilisé. Ainsi, la bobine électromagnétique peut être réalisée avec des dimensions d'autant plus petites. Bien que la présente invention ait été entièrement décrite à titre d'exemples en regard des dessins annexés, on doit remarquer que divers changements et modifications seront évidents aux spécialistes en la matière. Par conséquent, à moins que de tels changements et modifications ne s'écartent d'une autre manière du cadre de la présente invention, ils devraient être considérés comme étant couverts par celle-ci. 13 2765942 REVENDICATIONS 1. Valve à commande électromagnétique du type à piston-plongeur, caractérisée en ce qu'elle comprend: un piston-plongeur (5) servant à commander l'ouverture d'un obturateur (80) déplacé vers un corps principal supérieur (7) fixe au moyen d'une bobine électromagnétique (15); et une unité d'alignement (3b-60-5a, 5b-6-7b, 3a-90- 1-5b-6- 90-2-7a) servant à déplacer le piston-plongeur (5) le long de l'axe central du corps principal supérieur (7) fixe. 2. Valve à commande électromagnétique du type à piston-plongeur suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les surfaces de contact entre le piston-plongeur (5) et le corps principal supérieur (7) sont des surfaces coniques présentant le même angle au sommet et un plan perpendiculaire à l'axe du piston- plongeur (5). 3. Valve à commande électromagnétique du type à piston-plongeur suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité d'alignement (3b-60-5a) est constituée d'un trou de guidage (5a), qui est coaxial au piston-plongeur (5), et d'éléments de guidage (60) qui se déplacent le long du trou de guidage (5a). 4. Valve à commande électromagnétique du type à piston-plongeur suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité d'alignement (3b-60-5a) est constituée en faisant coopérer une extrémité d'un doigt de guidage (60), monté à force au centre d'un guide de bobine (3), avec un trou de guidage (5a) ménagé au centre du piston-plongeur (5). 14 2765942 5. Valve à commande électromagnétique du type à piston-plongeur suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité d'alignement (5b-6-7b, 3a-90-1-5b-6-90-2-7a) est constituée en faisant coopérer une première extrémité d'une tige de liaison (6), montée à force au centre du piston-plongeur (5), avec un trou de guidage (7b, 7a) ménagé au centre du corps principal supérieur (7) fixe. 6. Valve à commande électromagnétique du type à piston-plongeur suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité d'alignement (3a-90-1- b-6-90-2-7a) est constituée en faisant coopérer une extrémité d'une tige de liaison (6), montée à force au centre du piston-plongeur (5), avec un élément de guidage à faible résistance de frottement (90-1) prévu dans la partie concave centrale (3a) d'un guide de bobine (3). 7. Valve à commande électromagnétique du type à piston-plongeur suivant la revendication 5, caractérisée en ce que l'autre extrémité de la tige de liaison (6) coopère avec un élément de guidage à faible résistance de frottement (90-2) prévu dans une partie concave (7a) située à l'extrémité inférieure du corps principal supérieur (7) fixe. 8. Valve à commande électromagnétique du type à piston-plongeur suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'en outre, un recouvrement de bobine (50) en matière magnétique, dont l'extrémité supérieure est au contact d'un boîtier extérieur (2) prévu pour le piston-plongeur (5) et dont l'extrémité inférieure est située au voisinage des surfaces de contact entre le piston-plongeur (5) et le corps principal supérieur (7) fixe, est prévu dans la bobine électromagnétique (15) du piston-plongeur (5).