Brevet FR2785031A1 — publié le 20000428

VANNE ELECTROMAGNETIQUE DU TYPE A TIROIR CYLINDRIQUE La présente invention se rapporte à une vanne électromagnétique du type à tiroir cylindrique utilisée pour la commande de débit ou la commande de pression. Une vanne électromagnétique classique d'un tel type comprend, en général, un corps de vanne comportant un orifice d'entrée, un orifice de sortie et un orifice de drainage. Un tiroir cylindrique est ajusté dans le corps de vanne de manière coulissante et est fait pour fonctionner d'une telle façon que le tiroir cylindrique est en état d'équilibre en étant soumis à une force de sortie d'un solénoïde linéaire et une force de sollicitation quelconque d'un ressort, d'une pression hydraulique au niveau de l'orifice de sortie, et la somme de la pression hydraulique au niveau de 1'orifice de sortie et la force de sollicitation du ressort. Une telle structure est décrite, par exemple, dans le Tirage du Brevet Japonais en Attente d'Examen, N Hei. 7-301346 publié non examiné en 1995. Dans la structure précédente, afin d'obtenir les performances désirées de la vanne, des mouvements doux du tiroir cylindrique et d'un piston plongeur à partir duquel la force de sortie du solénoïde linéaire est recueillie sont des facteurs essentiels, qui sont établis en étant soumis à un alignement coaxial entre le tiroir cylindrique et le piston plongeur. Afin de réaliser un tel alignement coaxial dans la vanne électromagnétique classique, une partie d'engagement pour alignement est prévue entre une enveloppe du solénoïde linéaire et le corps de vanne. Toutefois, dans cette configuration, une grande précision dimensionnelle plus élevée est demandée pour chacun de l'enveloppe et des parties ou éléments apparentés par lesquels le plongeur est réalisé pour tre en alignement avec l'enveloppe. Ceci constitue un obstacle à la réduction du coût de production de la vanne électromagnétique classique. De plus, afin d'éviter un engagement direct du piston plongeur avec une culasse quand un courant électrique circulant à travers un enroulement du solénoïde linéaire atteint sa valeur maximum, un élément de butée qui est formé de matériau non magnétique est prévu entre le piston plongeur et la culasse, ce qui nuit aussi à la réduction de coût de la vanne classique. C'est en conséquence un but de la présente invention de proposer une vanne électromagnétique du type à tiroir cylindrique qui soit exempte des inconvénients précédents. C'est un autre but de la présente invention de proposer une vanne électromagnétique du type à tiroir cylindrique à un coût plus faible dans laquelle un tiroir cylindrique et un piston plongeur sont alignés coaxialement. Afin d'accomplir ou d'atteindre les buts précédents, la présente invention propose une vanne électromagnétique du type à tiroir cylindrique qui comprend : un corps de vanne formé avec un alésage à l'intérieur, un orifice d'entrée, un orifice de sortie et un orifice de drainage, l'orifice d'entrée, l'orifice de sortie et l'orifice de drainage étant en communication fluide avec l'alésage ; un tiroir cylindrique ajusté de manière coulissante dans l'alésage et qui est placé dans une condition d'équilibre par une force de sortie d'un solénoïde linéaire et une force de sollicitation d'un ressort, le tiroir cylindrique étant déplacé pour une commande inverse proportionnelle d'une zone d'ouverture d'un passage s'étendant de l'orifice d'entrée à l'orifice de sortie par rapport à une zone d'ouverture d'un passage s'étendant de l'orifice de sortie à l'orifice de drainage, le solénoïde linéaire comportant une culasse arrière qui est configurée par une bobine en résine autour de laquelle un enroulement est formé et un piston plongeur ajusté dans la bobine en résine d'une manière mobile, le solénoïde linéaire comportant une culasse avant qui est positionnée dans la bobine en résine de façon à tre en alignement coaxial à la fois avec la culasse arrière et une extrémité de liaison du corps de vanne, la culasse avant, la culasse arrière et la bobine en résine étant configurées en une structure intégrée grâce au moulage par insertion ; et une partie facilitant l'alignement prévue entre la culasse avant et le corps de vanne. Les buts énoncés ci-dessus et la description suivante deviendront apparents en se référant aux dessins annexés, dans lesquels des références numériques identiques indiquent des éléments identiques, et dans lesquels : La figure 1 est une vue en coupe d'une vanne électromagnétique du type à tiroir cylindrique en conformité avec un mode de réalisation de la présente invention ; et La figure 2 est une vue agrandie de la partie principale de la vanne électromagnétique du type à tiroir cylindrique montrée sur la figure 1. En se référant aux figures 1 et 2, une vanne électromagnétique du type à tiroir cylindrique 10, qui est utilisée pour la pression, est illustrée ou décrite de façon simplifiée. La vanne électromagnétique du type à tiroir cylindrique 10, qui est simplement appelée par la suite vanne 10, inclut une partie de vanne à tiroir cylindrique 20 et une partie de solénoïde linéaire 30. La partie de vanne à tiroir cylindrique 20 inclut un corps de vanne 21 formé intérieurement avec un alésage, un tiroir cylindrique 22 ajusté de façon coulissante dans l'alésage du corps de vanne et un ressort 23 sollicitant ou décentrant le tiroir cylindrique 22 vers la partie de solénoïde linéaire 30. Le corps de vanne 21 présente un orifice d'entrée 21a auquel un fluide sous pression est fourni depuis une source hydraulique (non représentée), un orifice de sortie 21b qui en communication fluide avec un actionneur hydraulique (non représenté), un orifice de drainage 21c qui est en communication fluide avec un réservoir (non représenté), et un orifice de communication 21d qui est également en communication fluide avec le réservoir. Le tiroir cylindrique 22 est formé avec une paire de surfaces de grand rayon espacées axialement 22a et 22b, une surface de petit rayon 22c, et un passage 22d traversant la surface 22b pour établir une communication fluide continue entre l'orifice de sortie 21b et une chambre de pression hydraulique 24 définie entre les surfaces 22b et 22c. La partie de solénoïde linéaire 30 comporte une enveloppe 31 formée de métal magnétique, une bobine 32 formée d'un matériau non magnétique ou résine, un enroulement 33 formé sur la bobine en résine 32, une culasse avant 34 formée d'un métal magnétique et placée à l'intérieur de la bobine 32, une culasse arrière 35 formée d'un matériau magnétique placée dans la bobine 32, un piston plongeur 36 formé d'un matériau magnétique et ajusté de manière coulissante dans la culasse arrière 35, une butée 37 formée d'un matériau non magnétique et un connecteur 38 prévu à l'extérieur de l'enveloppe 31. La bobine 32, la culasse avant 34 et la culasse arrière 35 sont formées en une configuration intégrée au moyen du procédé de moulage par insertion d'une manière telle que pendant le processus de moulage, la culasse avant 34 et la culasse arrière 35 sont amenées en alignement coaxial. La bobine 32 est munie d'une butée complète 32a se prolongeant vers l'intérieur en direction radiale et se terminant dans un espace formé entre les extrémités en opposition des culasses 34 et 35. La butée 32a de la bobine 32 sert à interrompre une association magnétique entre les extrémités en opposition des culasses respectives 34 et 35 et à définir une position limite du piston plongeur 36 de façon à empcher un engagement de celui-ci avec la culasse avant 34 lorsque le piston plongeur 36 est déplacé vers la culasse avant 34 par une force d'attraction magnétique résultant de la mise sous tension de la bobine 33. Une partie facilitant l'alignement'A'est prévue entre la culasse avant 34 et le corps de vanne 21 afin d'établir un alignement coaxial entre le tiroir cylindrique 22 et le piston plongeur 36 subséquent à l'alignement coaxial du tiroir cylindrique 22, de la culasse avant 34, et de la culasse arrière 35. Pendant que la bobine 33 de la partie de solénoïde linéaire 30 n'est pas sous tension, ainsi qu'illustré sur la figure 1, contre la pression du fluide dans la chambre 24, le ressort 23 sollicite le tiroir cylindrique 22 et le piston plongeur 36 en direction de la droite de telle manière qu'une extrémité distale du tiroir cylindrique 22 est en contact permanent avec une extrémité gauche du piston plongeur 36 dont l'extrémité droite est en contact avec la butée 37. Dans les conditions illustrées sur la figure 1, une zone de passage du fluide qui se prolonge de l'orifice d'entrée 21a à l'orifice de sortie 21b prend la valeur maximum, alors qu'une zone de passage de l'orifice de drainage 21c qui se prolonge de l'orifice de sortie 21b à l'orifice de drainage 21c prend la valeur minimum qui est indicative d'un état d'interruption entre elles. La pression hydraulique au niveau de l'orifice de sortie 21b est égale à celle à 1'orifice d'entrée 21a. Lorsque la bobine 33 de la partie de solnoide linéaire 30 est sous tension, un flux magnétique circule de la culasse arrière 35 à la culasse avant 34 à travers le piston plongeur 36, ce qui provoque une attraction du piston plongeur 36 vers la culasse avant 34, déplaçant de ce fait le piston plongeur 36 et le tiroir cylindrique 22 en direction de la gauche sur la figure 1. Ensuite, la zone du passage de 1'orifice d'entrée 21a vers l'orifice de sortie 21b diminue, alors que la zone du passage de 1'orifice de sortie 21b vers l'orifice de drainage 21c augmente. Ainsi, le tiroir cylindrique 22 et le piston plongeur 36 sont déplacés vers une position à laquelle la force de sollicitation du ressort 23 et la somme de la force d'attraction appliquée au piston plongeur 36 et la pression hydraulique dans la chambre 24, d'où il résulte que la pression hydraulique au niveau de l'orifice de sortie 21b, est abaissée jusqu'à une valeur qui correspond à la force d'attraction appliquée au piston plongeur 36. Du fait que la force d'attraction appliquée au piston plongeur 36 est proportionnelle à une valeur de courant électrique qui traverse la bobine 33, la pression hydraulique au niveau de l'orifice de sortie 21b peut tre commandée en ajustant la valeur du courant électrique passant à travers la bobine 33. Au lieu de la vanne électromagnétique du type à tiroir cylindrique illustrée, le concept de la présente invention peut bien sûr tre appliqué à un dispositif similaire destiné à la commande de débit. Conformément à la présente invention, dans la vanne électromagnétique du type à tiroir cylindrique, le solénoïde linéaire comporte une culasse arrière qui est configurée par une bobine en résine autour de laquelle un enroulement est formé et un piston plongeur est ajusté dans la bobine en résine de façon mobile, une culasse avant qui est positionnée dans la bobine en résine de façon à tre en alignement coaxial à la fois avec la culasse arrière et une extrémité de liaison du corps de vanne, la culasse avant, la culasse arrière, et la bobine en résine étant configurées en une structure intégrée par moulage par insertion, et une partie facilitant l'alignement prévue entre la culasse avant et le corps de vanne. Ainsi, un tel alignement coaxial entre le tiroir cylindrique et le piston plongeur est établi correctement mme si d'autres éléments ou composants apparentés incluant l'enveloppe du solénoïde linéaire ne sont pas produits avec une haute précision, ce qui assure l'abaissement du coût de production de la vanne électromagnétique du type à tiroir cylindrique. De plus, l'élément de butée destiné à empcher le mouvement excessif du piston plongeur vers la culasse avant est formé intégralement avec la bobine en résine, ce qui permet une réduction de coût de la vanne électromagnétique du type à tiroir cylindrique en comparaison avec un cas dans lequel la butée est séparée de la bobine en résine avant que la vanne électromagnétique du type à tiroir cylindrique soit assemblée. Il sera apparent à l'homme de l'art que les modes de réalisation décrits ci-dessus sont seulement représentatifs d'un parmi les nombreux modes de réalisation spécifiques possibles de la présente invention. D'autres dispositions nombreuses et variées peuvent tre aisément imaginées par l'homme de l'art sans sortir de l'esprit et de la portée de l'invention tel que cela est défini dans les revendications suivantes. REVENDICATIONS 1. Vanne électromagnétique du type à tiroir cylindrique comprenant : un corps de vanne formé avec un alésage à l'intérieur, un orifice d'entrée, un orifice de sortie et un orifice de drainage, l'orifice d'entrée, l'orifice de sortie et l'orifice de drainage étant en communication fluide avec l'alésage ; un tiroir cylindrique ajusté dans l'alésage de manière coulissante et qui est en condition d'équilibre sous une force de sortie d'un solénoïde linéaire et une force de sollicitation d'un ressort, le tiroir cylindrique étant déplacé pour une commande inverse proportionnelle d'une zone d'ouverture d'un passage s'étendant de l'orifice d'entrée à 1'orifice de sortie par rapport à une zone d'ouverture d'un passage s'étendant de l'orifice de sortie à l'orifice de drainage, le solénoide linéaire comportant une culasse arrière qui est configurée par une bobine en résine autour de laquelle un enroulement est formé et un piston plongeur ajusté dans la bobine en résine de manière mobile, le solénoïde linéaire comportant une culasse avant qui est positionnée dans la bobine en résine de façon à tre en alignement coaxial à la fois avec la culasse arrière et une extrémité de liaison du corps de vanne, la culasse avant, la culasse arrière et la bobine en résine étant configurées en une structure intégrée grâce au moulage par insertion ; et une partie facilitant l'alignement prévue entre la culasse avant et le corps de vanne. 2. Vanne électromagnétique du type à tiroir cylindrique selon la revendication 1 comprenant en outre un élément de butée pour réguler le mouvement de coulissement du piston plongeur vers la culasse avant, l'élément de butée étant formé intégralement avec la bobine en résine et se prolongeant vers l'intérieur dans sa direction radiale de façon à se terminer entre les extrémités en opposition des culasses respectives avant et arrière.