Brevet FR2793596A1 — publié le 20001117

L'invention concerne un dispositif de commande de position électromagnétique, notamment pour soupape de changement de charge d'un moteur à combustion interne, comprenant une armature mobile qui peut être déplacée axialement entre deux positions d'extrémité dans un corps au moyen d'au moins un électro-aimant, l'électro-aimant comportant un noyau de bobine ferromagnétique. Des dispositifs de commande de position pour soupapes de changement de charge de moteurs à combustion interne sont connus. Contrairement à des soupapes à actionnement par arbre à cames, des soupapes à actionnement électromagnétique sont commandées à l'ouverture et à la fermeture en fonction de la position angulaire du vilebrequin. Le dispositif de commande de position doit être en mesure d'appliquer des forces élevées, notamment lors de l'ouverture d'une soupape d'échappement, et les positions d'extrémité respectives de la soupape de changement de charge lors de l'ouverture et de la fermeture doivent être atteintes d'une manière sûre. Un dispositif de commande de position de type électromagnétique du type générique défini en introduction est connu par DE 197 35 375 C2. Un tel dispositif de commande de position comprend une armature mobile qui est maintenue par deux ressorts à actions antagonistes dans une position centrale entre deux électro-aimants. Une application de courant à l'un des électro-aimants permet de tirer l'armature mobile dans la position d'extrémité correspondante associée à l'électro-aimant et de l'y maintenir. Pour faire passer le dispositif de commande de position d'une position d'extrémité à l'autre, il est mis fin à l'application de courant sur la bobine entretenue et le courant est appliqué à l'autre bobine, de sorte que l'armature mobile est déplacée dans l'autre position d'extrémité sous l'effet de la force des ressorts et de l'électro-aimant mis en circuit. L'armature mobile, son axe, la soupape de changement de charge entraînée par ceux-ci et les ressorts constituent ensemble un résonateur ressort- masse. Etant donné que, pour tirer ou maintenir l'armature mobile dans une position d'extrémité, la force de l'un des ressorts doit être vaincue ou compensée, les électro- aimants doivent être dimensionnés en conséquence. A cet effet, il est connu d'utiliser des noyaux de bobine ferromagnétiques dans chacun desquels est placé un bobinage respectif. Pour cette raison, il convient de faire attention à la fixation du corps de bobine, étant donné que c'est sur cette fixation que doit prendre appui toute la force exercée par l'électro-aimant associé. A cet effet, il est seulement connu par l'état de la technique que, conformément à DE 197 35 375 C2, les deux électro-aimants sont disposés dans un boîtier en plusieurs parties dont les différentes parties sont serrées entre elles. C'est pourquoi la présente invention a pour but de fournir un dispositif de commande de position de type électromagnétique dont les noyaux de bobine soient fixés d'une manière simple, mais néanmoins sûre. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de commande de position électromagnétique, du type générique défini en introduction, caractérisé en ce que le boîtier est en plusieurs parties et en ce que le noyau de bobine ferromagnétique comporte des encoches dans lesquelles un bobinage est logé et en ce qu'au moins une barrette, qui est placée dans les encoches du noyau de bobine, est fixée à la partie de boîtier associée à l'aide de moyens de fixation et assure ainsi un ancrage du noyau de bobine dans la partie de boîtier associée. Ce dispositif peut aussi comporter une ou plusieurs des particularités suivantes: - les moyens de fixation ancrent la barrette sur le côté du boîtier qui est situé à l'opposé de l'armature mobile, - le bobinage est disposé entre la barrette et l'armature mobile, - les moyens de fixation sont des vis qui se vissent dans des filetages ménagés dans la barrette. Dans le même but, l'invention a également pour objet un dispositif de commande de position électromagnétique, du type générique défini en introduction, caractérisé en ce que le boîtier est en plusieurs parties et en ce que chaque partie de boîtier correspondante comporte des parties en saillie et le noyau de bobine qui lui est associé comporte des parties en contre-dépouille, les parties en saillie et les parties en contre-dépouille assurant un ancrage du noyau de bobine dans la partie de boîtier associée par complémentarité de formes. Ce dispositif peut aussi comporter la particularité suivante: - l'un des noyaux de bobine est mis en place dans la partie de boîtier associée au moulage par coulée. Dans le même but encore, l'invention a également pour objet un dispositif de commande de position électromagnétique, du type générique défini en introduction, caractérisé en ce que le boîtier est en plusieurs parties et en ce que chaque partie de boîtier correspondante et chaque noyau de bobine associé comportent des parties en contre-dépouille qui forment ensemble une cavité dans laquelle une masse de coulée durcie rend le noyau de bobine solidaire de la partie de boîtier. Dans tous les cas, il peut être prévu, conformément à l'invention, que l'armature mobile soit fixée sur un axe d'armature qui passe dans un trou ménagé dans le noyau de bobine et qu'une douille de passage, prévue pour l'axe d'armature, soit placée, d'une manière alignée avec le trou, dans une ouverture de la partie de boîtier. Cette réalisation peut présenter l'une ou l'autre des particularités suivantes ou les deux: - la douille de passage est maintenue par le noyau de bobine dans la partie de boîtier, - la douille de passage comporte une partie de tête qui est plus large que l'ouverture de la partie de boîtier et vient se placer dans un évidement approprié de la partie de boîtier et/ou du noyau de bobine. Ainsi, conformément à l'invention, chaque noyau de bobine est pourvu d'encoches dans lesquelles le bobinage associé est logé. Il est également prévu, disposée dans ces encoches, une barrette qui est fixée, à l'aide de moyens de fixations, à la partie d'un boîtier en plusieurs parties dans laquelle le noyau de bobine est placé. De cette manière, le noyau de bobine est ancré dans la partie de boîtier associée. De préférence, les barrettes sont vissées sur le boîtier par en dessous, c'est-à-dire du côté situé à l'opposé de l'armature mobile, et elles sont situées sous le bobinage, lequel, d'une manière connue, dans un électro-aimant, n'a pas à être immobilisé d'une manière particulière. De préférence, seuls sont disposés dans le boîtier les noyaux de bobine, avec les bobinages, et l'armature mobile. Dans une variante de réalisation, le noyau de bobine comporte des parties en contre-dépouille qui s'engagent par complémentarité de formes dans des parties en saillie correspondantes du boîtier. Dans une forme de réalisation, l'armature mobile est placée sur un axe d'armature qui passe dans un trou ménagé dans le noyau de bobine et traverse le boîtier. Pour guider l'axe d'armature, des douilles de passage sont maintenues dans des ouvertures du boîtier par les noyaux de bobine fixés dans ce boîtier. La fixation conforme à l'invention du noyau de bobine permet d'obtenir un ancrage sûr, et en même temps simple à réaliser, de ce noyau de bobine. Ainsi, l'invention fournit un dispositif de commande de position électromagnétique dont le noyau de bobine est rendu solidaire du boîtier d'une manière sûre en évitant un processus complexe de fixation. La fixation proposée à cet effet permet en outre de réaliser le boîtier avec un gain de matière et de place, de sorte que le dispositif présente par ailleurs un faible encombrement. L'invention est exposée ci- après en détail, à l'aide d'exemples de réalisation, en regard des dessins. Aux dessins, on voit: à la figure 1, une vue en coupe d'un dispositif de commande de position électromagnétique, à la figure 2, une vue éclatée du boîtier, du noyau de bobine et des barrettes, à la figure 3, une vue d'un boîtier comportant un noyau de bobine mis en place et un bobinage mis en place, à la figure 4, une vue éclatée du boîtier, avec le noyau de bobine mis en place, et du bobinage, à la figure 5, une vue de dessus du boîtier, avec le noyau de bobine mis en place et fixé, avant la mise en place du bobinage, à la figure 6, une vue en coupe du boîtier et du noyau de bobine de la figure 5, à la figure 7, une autre vue en coupe du boîtier et du noyau de bobine de la figure 5 et, aux figures 8 et 9, des vues en coupe de noyaux de bobine placés dans le boîtier au moulage par coulée. Le dispositif de commande de position électromagnétique de la figure 1 est fixé sur la tête de cylindre 60 d'un moteur à combustion interne et entraîne une soupape de changement de charge. A cet effet, le dispositif de commande de position comprend, dans un boîtier, une armature mobile 10 en forme de plaquette qui est placée sur un axe d'armature 9 qui repose lui-même sur une tige de soupape 64. L'axe d'armature 9 pénètre dans un évidement 63 de la tête de cylindre dans lequel est placée la soupape de changement de charge qui comprend un obturateur 62 comportant un siège de soupape 61. L'obturateur 62 est repoussé vers le haut, jusqu'à une position d'extrémité dans laquelle le siège de soupape 61 ferme la soupape, par un ressort 68 qui est serré entre une rondelle 69, qui prend appui dans l'évidement 63 sur la tête de cylindre 60, et une coupelle de ressort de soupape 67 fixée à la tige de soupape 64. Le ressort 68 exerce également son action sur l'axe d'armature 9 et l'armature mobile 10. Exerçant une action antagoniste vis-à-vis de celui-ci, un ressort 12 est serré entre une coupelle de ressort d'armature 13, fixée à l'axe d'armature, et une rondelle 11 prenant appui sur le boîtier, ce ressort 12 repoussant l'axe d'armature 9 vers le bas. L'armature mobile 9 est disposée entre deux électro-aimants dans le boîtier qui est composé d'une partie de boîtier inférieure 3, d'une partie de boîtier supérieure 1 et d'une partie de boîtier centrale 2. L'électro-aimant inférieur est constitué d'un noyau de bobine inférieur 6 et d'un bobinage inférieur 8 et l'électro-aimant supérieur est constitué d'un noyau de bobine supérieur 5 et d'un bobinage supérieur 7. Les parties de boîtier sont fixées entre elles par vissage. Les bobinages 7, 8 sont alimentés en courant par des circuits d'attaque appropriés qui sont commandés par un circuit de commande. Les surfaces frontales des noyaux de bobine constituent des butées pour l'armature mobile 10 et définissent des positions d'extrémité de celle-ci. Lorsque les bobinages 7, 8 ne sont pas alimentés en courant, les ressorts 12, 68 maintiennent l'armature mobile 10 dans une position de repos, située entre ses positions d'extrémité, à partir de laquelle elle peut être déplacée au moyen des électro-aimants. Les figures 3 et 4 représentent d'une manière plus précise le boîtier inférieur 3 avec le noyau de bobine 6 et le bobinage 8. La figure 4 représente une vue en perspective, éclatée, de la partie de boîtier inférieure 3 avec le noyau de bobine 6 et le bobinage 8 et la figure 3 représente ces trois pièces avec le bobinage 8 mis en place. Le noyau de bobine 6 est en une matière ferromagnétique, par exemple du "Vacoflux 17". Il comporte, avec la partie de boîtier 3, des encoches 38 appropriées dans lesquelles le bobinage 8 peut être placé d'une manière telle que ses bornes de connexion 37 font saillie hors du boîtier. L'axe d'armature 9 passe dans un trou 45 ménagé dans le noyau de bobine. La surface polaire 19 est constituée des surfaces 19a, 19b et 19c. Lorsqu'elle est dans la position d'extrémité correspondante, l'armature mobile 10 est appliquée sur cette surface polaire 19. La partie de boîtier supérieure 1, comportant le noyau de bobine supérieur 5 et le bobinage 7, présente une structure analogue à la partie de boîtier inférieure 3 et au noyau de bobine 6 de celle-ci comportant le bobinage 8. La fixation des noyaux de bobine 5, 6 est représentée à titre d'exemple pour la partie de boîtier inférieure 3 aux figures 2, 5, 6 et 7. La partie de boîtier 3 comporte une cavité dans laquelle le noyau de bobine 6 peut être mis en place. Ce noyau de bobine 6 comporte les encoches 38 décrites. Deux barrettes 42 sont placées dans les encoches 38, ces barrettes étant fixées par des vis 44 à la partie de boîtier 3, par en dessous lorsqu'on regarde la vue de la figure 2. La figure 5 représente cette structure suivant une vue de dessus dans laquelle on voit bien les barrettes 42. La figure 6 représente une vue en coupe avec une barrette 42 qui est placée dans une encoche 38 et qui est fixée par deux vis 44 à la partie de boîtier 3, de sorte que la barrette 42 immobilise le noyau de bobine 6 dans la partie de boîtier 3. La figure 7 représente une vue en coupe longitudinale dans laquelle on voit bien la manière dont les barrettes 42 sont placées dans les encoches 38. Une douille de passage 4 est prévue pour guider l'axe d'armature 9 sur la partie de boîtier 3. Cette douille de passage 4 est immobilisée sur la partie de boîtier 3 par le noyau de bobine 6. Cela se voit à la figure 2, mais particulièrement bien à la figure 7. Le noyau de bobine 6 présente le trou 45 dans lequel passe l'axe d'armature 9. Ainsi qu'on le voit bien à la figure 7, la douille de passage 4 se loge dans une ouverture qui est ménagée dans la partie de boîtier 3 et qui est disposée d'une manière alignée avec le trou 45 du noyau de bobine 6. La douille de passage 4 comporte, constituant une section de tête plus large, une collerette annulaire qui est logée dans une partie en retrait correspondante de la partie de boîtier 3, de sorte que la douille 4 est immobilisée solidement dans la cavité de la partie de boîtier 3. Bien entendu, à la place d'une collerette annulaire, il peut également être prévu une section de tête présentant un agencement différent, par exemple une section de tête conique. La fixation du noyau de bobine 6 au moyen des barrettes 42 permet un montage simple, étant donné qu'il suffit de quelques vis qu'à cet effet encore, on introduit dans la partie de boîtier 3, du côté facilement accessible, c'est-à-dire par en dessous, et qu'on visse dans les barrettes 42. Bien entendu, à la place des vis 44, d'autres éléments de fixation sont également possibles, les barrettes 42 pouvant par exemple être fixées à la partie de boîtier 3 au moyen de rivets ou d'éléments d'arrêt. Des fermetures à enclenchement sont également imaginables. Dans une variante de réalisation de la fixation des noyaux de bobine 5, 6 dans les parties de boîtier 1, 3, il est possible de ne pas faire appel à des moyens de fixation séparés. Cette forme de réalisation est représentée à la figure 8, là encore avec l'exemple de la partie de boîtier inférieure 3. Le noyau de bobine 6 comporte des parties en contre-dépouille 40 qui font l'objet d'un arrêt au moyen de parties en saillie correspondantes de la partie de boîtier 3. Pour une fixation supplémentaire, le noyau de bobine 6 peut être placé en outre dans la partie de boîtier 3 en coulant une masse de coulée 46 durcie, de sorte que la partie de boîtier 3 et le noyau de bobine 6 sont rendus solidaires à demeure l'un de l'autre. Dans une variante de cette forme de réalisation, ce sont aussi bien les noyaux de bobine 5, 6 que les parties de boîtier 1, 3 qui comportent des parties en contre- dépouille. Cela est représenté à la figure 9, là encore avec l'exemple de la partie de boîtier inférieure 3. Pour la fixation, une masse de coulée 46 est introduite dans la cavité formée par les parties en contredépouille, cette masse coulée rendant le noyau de bobine 6 solidaire de la partie de boîtier 3 après le durcissement. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de position électromagnétique, notamment pour soupape de changement de charge d'un moteur à combustion interne, comprenant une armature mobile (10) qui peut être déplacée axialement entre deux positions d'extrémité dans un corps (1, 3) au moyen d'au moins un électro-aimant, l'électro- aimant comportant un noyau de bobine (5, 6) ferromagnétique, caractérisé en ce que le boîtier (1, 3) est en plusieurs parties et en ce que le noyau de bobine (5, 6) ferromagnétique comporte des encoches (38) dans lesquelles un bobinage (7, 8) est logé et en ce qu'au moins une barrette (42), qui est placée dans les encoches (38) du noyau de bobine (5, 6), est fixée à la partie de boîtier (1, 3) associée à l'aide de moyens de fixation (44) et assure ainsi un ancrage du noyau de bobine (5, 6) dans la partie de boîtier (1, 3) associée. 2. Dispositif de commande de position électromagnétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de fixation (44) ancrent la barrette (42) sur le côté du boîtier (1, 3) qui est situé à l'opposé de l'armature mobile (10). 3. Dispositif de commande de position électromagnétique suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le bobinage (7, 8) est disposé entre la barrette (42) et l'armature mobile (10). 4. Dispositif de commande de position électromagnétique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de fixation (44) sont des vis qui se vissent dans des filetages ménagés dans la barrette (42). 5. Dispositif de commande de position électromagnétique, notamment pour soupape de changement de charge d'un moteur à combustion interne, comprenant une armature mobile (10) qui peut être déplacée 1l axialement entre deux positions d'extrémité dans un corps (1, 3) au moyen d'au moins un électro-aimant, l'électro- aimant comportant un noyau de bobine (5, 6) ferromagnétique, caractérisé en ce que le boîtier est en plusieurs parties et en ce que chaque partie de boîtier (1, 3) correspondante comporte des parties en saillie et le noyau de bobine (5, 6) qui lui est associé comporte des parties en contre-dépouille (40), les parties en saillie et les parties en contre-dépouille assurant un ancrage du noyau de bobine (5, 6) dans la partie de boîtier (1, 3) associée par complémentarité de formes. 6. Dispositif de commande de position électromagnétique suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'un des noyaux de bobine (5, 6) est mis en place dans la partie de boîtier (1, 3) associée au moulage par coulée. 7. Dispositif de commande de position électromagnétique, notamment pour soupape de changement de charge d'un moteur à combustion interne, comprenant une armature mobile (10) qui peut être déplacée axialement entre deux positions d'extrémité dans un corps (1, 3) au moyen d'au moins un électro-aimant, l'électro- aimant comportant un noyau de bobine (5, 6) ferromagnétique, caractérisé en ce que le boîtier est en plusieurs parties et en ce que chaque partie de boîtier (1, 3) correspondante et chaque noyau de bobine (5, 6) associé comportent des parties en contre- dépouille (40) qui forment ensemble une cavité dans laquelle une masse de coulée durcie (46) rend le noyau de bobine (5, 6) solidaire de la partie de boîtier (1, 3). 8. Dispositif de commande de position électromagnétique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'armature mobile (10) est fixée sur un axe d'armature (9) qui passe dans un trou (45) ménagé dans le noyau de bobine (5, 6) et en ce qu'une douille de passage (4), prévue pour l'axe d'armature (9), est placée, d'une manière alignée avec le trou (45), dans une ouverture de la partie de boîtier (1, 3). 9. Dispositif de commande de position électromagnétique suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la douille de passage (4) est maintenue par le noyau de bobine (5, 6) dans la partie de boîtier (1, 3). 10. Dispositif de commande de position électromagnétique suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la douille de passage (4) comporte une partie de tête qui est plus large que l'ouverture de la partie de boîtier (1, 3) et vient se placer dans un évidement approprié de la partie de boîtier (1, 3) et/ou du noyau de bobine (5, 6).