Brevet FR2766607A1 — publié le 19990129

Actionneur électromagnétique, et support antivibratoire hydraulique comportant un tel actionneur. La présente invention est relative aux actionneurs électromagnétiques, et aux supports antivibratoires hy- drauliques comportant de tels actionneurs. Plus particulièrement, l'invention concerne un ac- tionneur électromagnétique, comportant: - au moins un premier électroaimant qui comprend une première bobine électrique associée à une première carcasse métallique, - un élément magnétique mobile qui est déplaçable sous l'action du premier électro-aimant, - au moins une première électrode qui est portée par une première plaque de circuit imprimé solidaire du premier électro-aimant, cette première électrode étant disposée en regard de l'élément magnétique mobile pour constituer avec celui-ci un capteur capacitif détectant les déplacements dudit élément magnétique mobile, - et un circuit électronique de commande relié électriquement d'une part à la première électrode et à l'élément magnétique mobile pour mesurer les déplacements dudit élément magnétique mobile, et d'autre part à la pre- mière bobine pour commander le premier électro-aimant en imposant des mouvements vibratoires à l'élément magnétique mobile, en fonction des déplacements mesurés dudit élément magnétique mobile. Le document EP-A-0 544 576 décrit un exemple d'un tel actionneur. L'actionneur décrit dans ce document donne toute satisfaction, mais présente néanmoins un encombrement re- lativement important, notamment du fait de la présence de son circuit électronique de commande, distinct de la pre- mière plaque de circuit imprimé. Cet encombrement peut être gênant en particulier lorsque l'actionneur doit être utilisé dans un environne- ment o peu de place est disponible, par exemple dans un support antivibratoire hydraulique tel que celui décrit dans le document EP-A-0 561 703. La présente invention a notamment pour but de pal- lier cet inconvénient. A cet effet, selon l'invention, un actionneur électromagnétique du genre en question est essentiellement caractérisé en ce que le circuit électronique de commande est porté au moins en partie par ladite première plaque de circuit imprimé. Grâce à ces dispositions, on tire parti de la pré- sence de la première plaque de circuit imprimé pour loger sur cette plaque au moins une partie du circuit électroni- que de commande, ce qui diminue l'encombrement dudit cir- cuit et évite en outre des fils de liaison entre ce cir- cuit et ladite première plaque de circuit imprimé. Par ailleurs, l'expérience a montré que, malgré les vibrations dues au mouvement alternatif de l'élément magnétique mobile, le circuit électronique de commande présente une bonne fiabilité et une longévité normale, de sorte que l'actionneur électromagnétique selon l'invention fonctionne au moins aussi bien qu'un actionneur de l'art antérieur. Dans des modes de réalisation préférés de l'ac- tionneur selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - l'actionneur électromagnétique comporte en ou- tre un deuxième électro-aimant qui comprend une deuxième bobine électrique reliée électriquement au circuit élec- tronique de commande et associée à une deuxième carcasse métallique, les premier et deuxième électro-aimants pré- sentant un axe central commun et étant séparés par un es- pace partiellement occupé par un plateau ferromagnétique qui est perpendiculaire audit axe central et qui constitue ledit élément magnétique mobile, ce plateau ferromagnéti- que étant disposé entre d'une part la première électrode, et d'autre part une deuxième électrode qui est reliée électriquement au circuit électronique de commande et qui est portée par une deuxième plaque de circuit imprimé, laquelle est reliée électriquement à la première plaque de circuit imprimé et est solidaire du deuxième électro- aimant, cette deuxième électrode constituant ledit capteur capacitif avec la première électrode et le plateau ferro- magnétique, et les première et deuxième plaques de circuit imprimé formant un ensemble de support qui porte le cir- cuit électronique de commande (autrement dit, le circuit électronique de commande est soit porté par la première plaque, soit réparti sur les deux plaques); - les première et deuxième carcasses comprennent respectivement des premier et deuxième noyaux métalliques qui sont entourés respectivement par les première et deuxième bobines, le plateau ferromagnétique et les pre- mière et deuxième électrodes étant disposés axialement en- tre lesdits premier et deuxième noyaux métalliques, les première et deuxième plaques de circuit imprimé présentant respectivement des faces dites intérieures qui sont orien- tées l'une vers l'autre et qui portent respectivement les première et deuxième électrodes, le circuit électronique de commande étant porté par au moins l'une desdites faces intérieures, ce circuit étant disposé radialement à l'ex- térieur du plateau ferromagnétique et des première et deuxième électrodes; - la première plaque de circuit imprimé est col- lée d'une part, sur le premier noyau métallique, et d'au- tre part, sur un premier flasque qui supporte la première bobine, tandis que la deuxième plaque de circuit imprimé est collée d'une part, sur le deuxième noyau métallique, et d'autre part, sur un deuxième flasque qui supporte la deuxième bobine; - les premier et deuxième flasques s'étendent ra- dialement vers l'extérieur respectivement jusqu'au delà desdites première et deuxième bobines; - au moins la première plaque de circuit imprimé présente une zone qui n'est pas disposée en regard de la deuxième plaque de circuit imprimé, cette zone portant au moins un composant électronique qui s'étend depuis ladite première plaque de circuit imprimé jusqu'au delà de ladite deuxième plaque de circuit imprimé; - le circuit électronique de commande est relié au plateau ferromagnétique par un fil électrique souple non blindé qui présente une longueur inférieure à 3 cm: on réalise ainsi une économie et une simplification par rapport aux actionneurs de l'art antérieur, o ce fil sou- ple avait une longueur nettement plus importante du fait de l'éloignement du circuit électronique de commande par rapport à l'élément magnétique mobile, de sorte qu'on de- vait avoir recours à un fil coaxial blindé. Par ailleurs, l'invention a également pour objet un support antivibratoire hydraulique destiné à être in- terposé entre deux éléments rigides pour amortir et fil- trer des vibrations entre ces deux éléments, ce support comprenant: - des première et deuxième armatures rigides so- lidarisables respectivement avec les premier et deuxième éléments rigides, - une paroi épaisse en élastomère qui relie entre elles les première et deuxième armatures en définissant une chambre de travail remplie de liquide, - une membrane flexible en élastomère qui est portée par la première armature et qui définit une chambre de compensation également remplie de liquide et communi- quant avec ladite chambre de travail par l'intermédiaire d'un passage étranglé, - un piston qui présente au moins une face en contact avec la chambre de travail et qui est monté sur la première armature de façon à pouvoir se déplacer axiale- ment, - et un actionneur électromagnétique tel que dé- fini ci-dessus, dont l'élément magnétique mobile est relié au piston pour imposer à ce piston des contre-vibrations propres à atténuer les vibrations entre les premier et deuxième éléments rigides. Dans des modes de réalisation préférés du support antivibratoire selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispo- sitions suivantes: - la première armature présente d'une part, un côté extérieur comportant des première et deuxième zones disposées côte à côte et délimitant partiellement la cham- bre de travail et la chambre de compensation, et d'autre part, un côté intérieur formant un boîtier qui contient l'actionneur électromagnétique; - la première armature est métallique et présente au moins une zone de dissipation thermique en contact avec au moins la première plaque de circuit imprimé pour re- froidir au moins un composant électronique porté par cette plaque de circuit imprimé. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exem- ple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins: - la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un support antivibratoire hydraulique selon une forme de réa- lisation de l'invention, équipé d'un actionneur électroma- gnétique, - la figure 2 est une vue de détail de la figure 1, à plus grande échelle, - et la figure 3 est une vue de dessous du sup- port antivibratoire de la figure 1. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Dans la description qui suit, les termes tels que "haut", "bas", "vertical", "horizontal", "supérieur", "inférieur" sont mentionnés uniquement pour rendre l'ex- plication plus claire, en référence à la position la plus habituelle du support antivibratoire hydraulique 1, mais ces termes ne sont en aucun cas limitatifs. Ce support antivibratoire comprend: - une tête métallique rigide 2 prolongée vers le haut par un goujon 3 d'axe X qui est destiné à être fixé par exemple à une partie du groupe motopropulseur d'un vé- hicule automobile, - une embase métallique rigide 4 qui est généra- lement réalisée en plusieurs pièces et qui comprend une portée annulaire 5 centrée sur l'axe X, l'embase 4 formant en outre un boîtier parallélépipédique 6 ouvert vers le bas dont l'un des côtés présente une cuvette 7 ouverte la- téralement vers l'extérieur, et l'embase 4 étant destinée à être fixée par exemple au châssis du véhicule, notamment au moyen de trous de fixation 8 (figure 3), - une paroi tronconique épaisse 8 en élastomère, qui est centrée sur l'axe X et qui s'étend en s'évasant vers le bas, depuis un sommet solidaire de la tête 2 jus- qu'à une base annulaire solidarisée de façon étanche avec la portée annulaire 5, la paroi 9 présentant une résis- tance à la compression suffisante pour jouer un rôle de support vis-à- vis du bloc moto-propulseur fixé à la tête 2, et ladite paroi 9 délimitant avec l'embase 4 une cham- bre de travail A étanche et remplie de liquide, - une membrane souple en élastomère 10 qui est reliée de façon étanche à l'embase 4 en recouvrant la cu- vette 7 de façon à définir avec cette cuvette une chambre de compensation B étanche et remplie de liquide, - un canal étranglé C ménagé dans l'embase 4, ce canal étant également rempli de liquide et faisant commu- niquer la chambre de travail A avec la chambre de compen- sation B, - un piston 11 dont la face supérieure lla est en contact avec une chambre à air D délimitée par une plaque 12 qui est solidaire de l'embase 4 et qui est reliée au piston 11 par un joint annulaire 12a en élastomère, cette plaque 12 étant par ailleurs percée de trous 12b qui font communiquer la face inférieure llb du piston avec la cham- bre de travail A, ce piston se prolongeant vers le bas par une tige 11c coulissante qui s'étend longitudinalement se- lon l'axe X jusque dans le boîtier 6 de l'embase 4, la tige llc traversant avec étanchéité la paroi inférieure de la chambre de travail A, - un plateau ferromagnétique 13, de préférence feuilleté, qui s'étend radialement à partir de la tige lic à l'intérieur du boîtier 6, - deux électro-aimants 14, 15 (remplacés le cas échéant par un seul électro-aimant associé à un ressort de rappel de la tige l1c), qui sont fixés dans le boîtier 6 et qui comprennent chacun une bobine électrique d'axe X, respectivement 16, 17, montée dans une carcasse ferroma- gnétique feuilletée, respectivement 18, 19, chaque car- casse présentant un noyau central, respectivement 20, 21 qui est entouré par la bobine correspondante 16, 17 et qui est séparé du plateau ferromagnétique 13 par un entrefer 22, 23 de faible épaisseur, les carcasses 18, 19 présen- tant de préférence en outre des parties externes communes qui sont disposées à l'extérieur des bobines 16, 17 de fa- çon à créer un circuit magnétique se refermant à travers le plateau 13 et les entrefers 22, 23, - des flasques 24, 25, 26, 27, notamment en ma- tière plastique, qui sont disposés respectivement au- dessus et au-dessous de chaque bobine 16, 17 pour assurer sa tenue, les flasques 25, 26 s'étendant avantageusement vers l'extérieur jusqu'au-delà des bobines 16, 17 en occu- pant sensiblement tout l'espace transversal disponible dans le boîtier 6, - et un circuit électronique de commande 28 qui est implanté sur les deux faces en regard de deux plaques de circuit imprimé 29, 30 collées respectivement sur les faces axiales en regard des noyaux 20, 21 et sur les faces en regard des flasques 25, 26. Les plaques de circuit imprimé 29, 30 peuvent être par exemple de type "FR4" de 200 à 500 pm d'épaisseur, ou encore des plaques de polyimide de 100 pm d'épaisseur. Dans le cas considéré ici, le circuit électronique de commande 28 est réparti sur les deux plaques de circuit imprimé 29, 30, qui sont reliées entre elles par un fil 31 ou autre liaison électrique, mais bien entendu, le circuit 28 pourrait éventuellement être disposé sur une seule de ces plaques dans le cas o celle-ci présenterait une sur- face suffisante. Dans tous les cas de figure, le circuit électroni- que 28 est relié: - aux deux bobines 16, 17, de façon à commander les deux électro-aimants 14, 15 en imposant ainsi des mou- vements vibratoires au piston 11, - au plateau ferromagnétique 13, par l'intermé- diaire d'un fil souple 32 qui est généralement non blindé et qui présente une longueur comprise par exemple entre 1 et 3 cm, - à deux électrodes 33, dont une seule est visi- ble sur la figure 2, ces deux électrodes 33 consistant par exemple en des couches de métal déposées sur les surfaces respectives des plaques de circuit imprimé 29, 30 qui font face au plateau ferromagnétique 13, les électrodes 33 for- mant avec ledit plateau ferromagnétique un capteur de dé- placement capacitif qui permet au circuit électronique de commande 28 de déterminer à chaque instant la position exacte du plateau 13 et donc du piston 11, - et à au moins un connecteur externe 34 qui ali- mente électriquement le circuit électronique de commande 28 et qui peut le cas échéant servir également à échanger des informations entre le circuit électronique de commande 28 et un calculateur de bord du véhicule. Par ailleurs, au moins l'un des flasques 25, 26 et la plaque 29, 30 correspondante de circuit imprimé, en l'occurrence le flasque 26 et la plaque 30, peuvent pré- senter une ou plusieurs échancrures 35 pour laisser le passage à des composants électroniques encombrants 36 qui sont fixés sur l'autre des plaques de circuit imprimé, en l'occurrence la plaque 29. Enfin, pour faciliter le refroidissement d'un ou plusieurs composants électroniques 37 du circuit 28, par exemple des transistors de puissance, il est possible de prévoir que le boîtier 6 présente des bossages 38 qui sont situés au voisinage de ces composants et sur lesquels est fixée la plaque de circuit imprimé 29 correspondante et éventuellement le flasque 25 correspondant, cette fixation pouvant être effectuée notamment au moyen de vis 39 (voir figure 3). On dissipe ainsi grâce au boîtier métallique 6 la chaleur produite par lesdits composants. Le support antivibratoire hydraulique qui vient d'être décrit fonctionne classiquement comme suit - lorsque des oscillations de relativement basse fréquence et de grande amplitude sont appliquées entre la tête 2 et l'embase 4, ces oscillations se traduisent par un refoulement alternatif de liquide entre les chambres A et B, par l'intermédiaire du passage étranglé C, ce qui a pour effet d'amortir lesdites oscillations, - par ailleurs, afin d'atténuer les vibrations de relativement grande fréquence et de faible amplitude entre la tête 2 et l'embase 4, l'actionneur électromagnétique constitué par le plateau 13, les électro- aimants 14, 15 et le circuit électronique de commande 28, impose au piston 11 des contre-vibrations, en fonction notamment des dépla- cements du plateau 13, mesurés par le capteur capacitif susmentionné. REVENDICATIONS 1. Actionneur électromagnétique, comportant: - au moins un premier électro-aimant (14) qui comprend une première bobine électrique (16) associée à une première carcasse métallique (18), - un élément magnétique mobile (13) qui est dé- plaçable sous l'action du premier électro-aimant (14), - au moins une première électrode (33) qui est portée par une première plaque de circuit imprimé (29) so- lidaire du premier électro-aimant (14), cette première électrode étant disposée en regard de l'élément magnétique mobile (13) pour constituer avec celui-ci un capteur capa- citif détectant les déplacements dudit élément magnétique mobile, - et un circuit électronique de commande (28) re- lié électriquement d'une part à la première électrode (33) et à l'élément magnétique mobile (13) pour mesurer les dé- placements dudit élément magnétique mobile, et d'autre part à la première bobine (16) pour commander le premier électro-aimant (14) en imposant des mouvements vibratoires à l'élément magnétique mobile (13), en fonction des dépla- cements mesurés dudit élément magnétique mobile, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande (28) est porté au moins en partie par ladite première pla- que de circuit imprimé (29). 2. Actionneur électromagnétique selon la revendi- cation 1, comportant en outre un deuxième électro-aimant (15) qui comprend une deuxième bobine électrique (17) re- liée électriquement au circuit électronique de commande (28) et associée à une deuxième carcasse métallique (19), les premier et deuxième électroaimants présentant un axe central commun (X) et étant séparés par un espace partiel- lement occupé par un plateau ferromagnétique (13) qui est perpendiculaire audit axe central et qui constitue ledit élément magnétique mobile, ce plateau ferromagnétique étant disposé entre d'une part la première électrode (33), et d'autre part une deuxième électrode (33) qui est reliée électriquement au circuit électronique de commande (28) et qui est portée par une deuxième plaque de circuit imprimé (30), laquelle est reliée électriquement à la première plaque de circuit imprimé (29) et est solidaire du deuxième électro-aimant (15), cette deuxième électrode constituant ledit capteur capacitif avec la première élec- trode (33) et le plateau ferromagnétique (13), et les pre- mière et deuxième plaques de circuit imprimé (29, 30) for- mant un ensemble de support qui porte le circuit électro- nique de commande 3. Actionneur électromagnétique selon la revendi- cation 2, dans lequel les première et deuxième carcasses (18, 19) comprennent respectivement des premier et deuxième noyaux métalliques (20, 21) qui sont entourés respectivement par les première et deuxième bobines (16, 17), le plateau ferromagnétique (13) et les première et deuxième électrodes étant disposés axialement entre les- dits premier et deuxième noyaux métalliques, les première et deuxième plaques de circuit imprimé (29, 30) présentant respectivement des faces dites intérieures qui sont orien- tées l'une vers l'autre et qui portent les première et deuxième électrodes (33), le circuit électronique de com- mande (28) étant porté par au moins l'une desdites faces intérieures, ce circuit étant disposé radialement à l'ex- térieur du plateau ferromagnétique (13) et des première et deuxième électrodes (33). 4. Actionneur électromagnétique selon la revendi- cation 3, dans lequel la première plaque de circuit impri- mé (29) est collée d'une part, sur le premier noyau métal- lique (20), et d'autre part, sur un premier flasque (25) qui supporte la première bobine (16), tandis que la deuxième plaque de circuit imprimé (30) est collée d'une part, sur le deuxième noyau métallique (21), et d'autre part, sur un deuxième flasque (26) qui supporte la deuxième bobine (17). 5. Actionneur électromagnétique selon la revendi- cation 4, dans lequel les premier et deuxième flasques (25, 26) s'étendent radialement vers l'extérieur respecti- vement jusqu'au delà desdites première et deuxième bobines (16, 17). 6. Actionneur électromagnétique selon l'une quel- conque des revendications 2 à 5, dans lequel au moins la première plaque de circuit imprimé (29) présente une zone qui n'est pas disposée en regard de la deuxième plaque de circuit imprimé (30), cette zone portant au moins un com- posant électronique (36) qui s'étend depuis ladite pre- mière plaque de circuit imprimé jusqu'au delà de ladite deuxième plaque de circuit imprimé. 7. Actionneur électromagnétique selon l'une quel- conque des revendications précédentes, dans lequel le cir- cuit électronique de commande (28) est relié au plateau ferromagnétique par un fil électrique souple non blindé qui présente une longueur inférieure à 3 cm. 8. Support antivibratoire hydraulique destiné à être interposé entre deux éléments rigides pour amortir et filtrer des vibrations entre ces deux éléments, ce support comprenant: - des première et deuxième armatures rigides (4, 2) solidarisables respectivement avec les premier et deuxième éléments rigides, - une paroi épaisse (9) en élastomère qui relie entre elles les première et deuxième armatures (4,2) en définissant une chambre de travail (A) remplie de liquide, - une membrane flexible (10) en élastomère qui est portée par la première armature (4) et qui définit une chambre de compensation (B) également remplie de liquide et communiquant avec ladite chambre de travail par l'in- termédiaire d'un passage étranglé (C), - un piston (11) qui présente au moins une face (11b) en contact avec la chambre de travail (A) et qui est monté sur la première armature (4) de façon à pouvoir se déplacer axialement, - et un actionneur électromagnétique (13,14, ,28) selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, dont l'élément magnétique mobile (13) est relié au piston (11) pour imposer à ce piston des contre-vibrations propres à atténuer les vibrations entre les premier et deuxième éléments rigides. 9. Support antivibratoire selon la revendication 8, dans lequel la première armature (4) présente d'une part, un côté extérieur comportant des première et deuxième zones disposées côte à côte et délimitant par- tiellement la chambre de travail (A) et la chambre de com- pensation (B), et d'autre part, un côté intérieur formant un boîtier (6) qui contient l'actionneur électromagnétique (13,14,15,28). 10. Support antivibratoire selon la revendication 9, dans lequel la première armature (4) est métallique et présente au moins une zone de dissipation thermique (38) en contact avec au moins la première plaque de circuit im- primé (29) pour refroidir au moins un composant électroni- que (37) porté par cette plaque de circuit imprimé.