Brevet FR2799302A1 — publié le 20010406

La présente invention concerne un actionneur électrique. Plus particulièrement, I'invention se rapporte à un actionneur électri- que à deux positions actives stables et une position de repos, comprenant une armature mobile reliée à un organe à actionner, tel qu'une soupape de moteur de véhicule automobile. On connaît déjà dans l'état de la technique, des actionneurs de ce type dans lesquels l'armature est disposée dans l'entrefer séparant un premier et un second électroaimants placés en regard l'un de l'autre et est associée à deux organes élastiques disposés de part et d'autre de cette armature, pour solliciter celle-ci en position de repos, les électroaimants étant reliés à des moyens d'alimentation de ceux-ci, pour, en coopération avec les organes élastiques, dé- placer et maintenir alternativement cette armature dans des positions actives stables contre le premier et le second électroaimants. On pourra par exemple se reporter aux documents EP-A-0 376 716 et EP-A-0 662 697. On sait en effet que le pilotage électrique des soupapes des moteurs de véhicules automobiles permet de mieux gérer le remplissage de ceux-ci, ce qui'se traduit notamment par des économies de carburant. Le principe de fonctionnement d'un tel actionneur est basé sur I'utilisation d'un système oscillant harmonique piloté par deux électroaimants in- dépendants. Chaque soupape du moteur est reliée à une armature en équilibre en- tre deux ressorts de compression. Après une phase d'initialisation qui consiste par exemple à comman- der alternativement les électroaimants à la fréquence propre du système arma- ture-organe à actionner, I'armature est collée contre l'un des électroaimants de l'actionneur selon que l'on souhaite maintenir la soupape ouverte ou fermée. Bien entendu, si les moyens d'alimentation des électroaimants sont capables de fournir des courants importants, il est également possible de coller I'armature contre un électroaimant en une seule fois sans procéder à une mise en oscillation du système à sa fréquence propre. L'énergie nécessaire au déplacement de l'armature et de la soupape est alors stockée dans le ressort en compression qui se détend dès que l'on coupe l'alimentation de l'électroaimant actif. Chaque électroaimant est commandé individuellement. Même si certains regroupements peuvent être trouvés, le nombre de composants électroniques nécessaires aux moyens d'alimentation de ces élec- troaimants reste très important et non compatible avec les exigences de fiabilité d'une fonction de distribution moteur. Le câblage de raccordement des électroaimants dégrade également la fiabilité de l'actionneur. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, I'invention a pour objet un actionneur électrique à deux positions actives stables et une position de repos, comprenant une armature mobile reliée à un organe à actionner, tel qu'une soupape de moteur de véhicule automobile, I'armature étant disposée dans l'entrefer séparant un premier et un second électroaimants placés en regard l'un de l'autre et étant associée à deux organes élastiques disposés de part et d'autre de cette armature pour solliciter celle-ci en position de repos, les électroaimants étant reliés à des moyens d'ali- mentation de ceux-ci, pour, en coopération avec les organes élastiques, dépla- cer et maintenir alternativement cette armature dans des positions actives sta- bles contre le premier et le second électroaimants, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation des électroaimants sont formés par une source d'alimen- tation commune de ceux-ci pilotant en même temps leur alimentation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant au dessin an- nexé qui représente un schéma synoptique illustrant la structure et le fonction- nement d'un actionneur selon l'invention. On a en effet représenté sur cette figure, un actionneur électrique à deux positions actives stables et une position de repos, cet actionneur étant dé- signé par la référence générale 1. Cet actionneur comporte en fait une armature mobile désignée par la référence générale 2, qui est reliée à un organe à actionner tel que par exemple une soupape de moteur de véhicule automobile, désignée par la référence géné- rale 3. L'armature est alors disposée dans l'entrefer séparant un premier et un second électroaimants, désignés par les références 4 et 5 sur cette figure, placés en regard l'un de l'autre. L'armature 2 est également associée à deux organes élastiques dési- gnés par les références générales 6 et 7 sur cette figure, et constitués par exem- ple par des ressorts disposés de part et d'autre-de cette armature pour solliciter celle-ci en position de repos. Les électroaimants sont reliés à des moyens d'alimentation électrique de ceux-ci désignés par la référence générale 8, pour, en coopération avec les organes élastiques, déplacer et maintenir alternativement l'armature 2 dans des positions actives stables contre le premier et le second électroaimants. Un capteur de position désigné par la référence générale 9 est égale- ment associé à cette armature, ce capteur de position étant relié aux moyens d'alimentation 8 des électroaimants pour assurer un pilotage correct de l'alimentation de ceux-ci, c'est-à-dire couper ou établir cette alimentation lorsque l'on souhaite faire passer l'armature et donc la soupape entre leurs positions sta- bles. Selon l'invention, les moyens d'alimentation des électroaimants sont formés par une source d'alimentation commune de ceux-ci pilotant en même temps leur alimentation, ces électroaimants étant alors raccordés en parallèle ou en série aux bornes de la source d'alimentation commune 8. On a en effet représenté sur cette figure, un raccordement en série de bobines 10 et 1 1 respectivement des électroaimants 4 et 5. On conçoit alors que ces électroaimants sont alimentés en même temps et qu'il est possible d'utiliser des moyens communs d'alimentation et de raccordement de ceux-ci. Cette structure permet une diminution très importante du nombre de composants électroniques de puissance et une simplification du câblage utilisé, avec un impact coût et fiabilité très net. De plus, dans l'actionneur selon l'invention, la position de repos de l'armature 2 est décalée par rapport au plan d'équilibre des forces magnétiques opposées d'attraction de celle-ci engendrées par les électroaimants lorsque ceux-ci sont alimentés. C'est ainsi par exemple que les organes élastiques constitués par les ressorts 6 et 7, peuvent être symétriques, tandis que les électroaimants respecti- vement 4 et 5, présentent une dissymétrie de manière à engendrer des forces magnétiques opposées d'attraction dissymétriques sur l'armature 2 pour permet- tre à cette armature de se déplacer vers l'un des électroaimants à la mise sous tension de ceux-ci. Un exemple de réalisation de cette dissymétrie des électroaimants consiste à utiliser dans ceux-ci, des bobines 10 et 1 1 présentant des nombres de spires différents. On conçoit alors que lors de la mise sous tension des bobines, l'armature est attirée vers l'un des électroaimants, les forces d'attraction exer- cées par cet électroaimant sur l'armature étant plus importantes que celles en- gendrées par l'autre électroaimant en raison des nombres de spires différents des bobines de ceux-ci. Bien entendu, d'autres modes de réalisation de cette dissymétrie peu- vent être envisagés. Ainsi par exemple, les électroaimants 4,5 peuvent également être sy- métriques, tandis que les organes élastiques constitués par les ressorts 6 et 7 peuvent présenter une dissymétrie de manière à définir une position de repos de l'armature décalée par rapport au plan de symétrie des électroaimants pour per- mettre à l'armature de se déplacer vers l'un de ceux-ci. L'armature est alors plus proche de l'un des électroaimants lors de la mise sous tension des bobines de ceux-ci, ce qui permet son déplacement vers celui-ci. Bien entendu également, des moyens de blindage magnétique peu- vent être associés à ces électroaimants. La phase d'initialisation de ce système consiste alors également à alimenter les électroaimants de manière à amener l'armature contre l'un de ceux- ci, soit directement si les moyens d'alimentation sont capables de fournir des courants importants pour coller l'armature en une seule fois contre I'électroaimant correspondant, soit indirectement par mise en oscillation du sys- tème en le commandant à sa fréquence propre. On conçoit alors que cet actionneur présente un certain nombre d'avantages par rapport à ceux de l'état de la technique dans la mesure o les moyens d'alimentation uniques des deux électroaimants peuvent être utilisés en association avec des moyens de câblage uniques de ceux-ci à ces moyens, ce qui permet de réduire le nombre de composants utilisés et de simplifier le raccor- dement de ces électroaimants à ces moyens d'alimentation afin de réduire le coût de cette fonction et d'en augmenter la fiabilité. REVENDICATIONS 1. Actionneur électrique à deux positions actives stables et une posi- tion de repos, comprenant une armature mobile (2) reliée à un organe à action- ner (3), tel qu'une soupape de moteur de véhicule automobile, I'armature (2) étant disposée dans l'entrefer séparant un premier et un second électroaimants (4,5) placés en regard l'un de l'autre et étant associée à deux organes élastiques (6,7) disposés de part et d'autre de cette armature (2) pour solliciter celle-ci en position de repos, les électroaimants (4,5) étant reliés à des moyens d'alimenta- tion (8) de ceux-ci, pour, en coopération avec les organes élastiques (6, 7) dépla- cer et maintenir alternativement cette armature (2) dans des positions actives stables contre le premier et le second électroaimants (4,5), caractérisé en ce que les moyens d'alimentation des électroaimants sont formés par une source (8) d'alimentation commune de ceux-ci pilotant en même temps leur alimentation. 2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la posi- tion de repos de l'armature (2) est décalée par rapport au plan d'équilibre des forces magnétiques opposées d'attraction de celle-ci engendrées par les électro- aimants (4,5) lorsque ceux-ci sont alimentés. 3. Actionneur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les orga- nes élastiques (6,7) sont symétriques et en ce que les électroaimants (4, 5) pré- sentent une dissymétrie de manière à engendrer des forces magnétiques oppo- sées d'attraction dissymétriques sur l'armature (2) pour permettre à cette arma- ture de se déplacer vers l'un des électroaimants. 4. Actionneur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les élec- troaimants (4,5) comportent des bobines (10,11) présentant des nombres de spi- res différents. 5. Actionneur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les élec- troaimants (4,5) sont symétriques et en ce que les organes élastiques (6, 7) pré- sentent une dissymétrie de manière à définir une position de repos de l'armature décalée par rapport au plan de symétrie des électroaimants pour permettre à I'armature (2) de se déplacer vers l'un des électroaimants. 6. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que l'armature (2) est associée à un capteur de position (9) raccordé aux moyens d'alimentation (8) des électroaimants afin de piloter l'alimentation de ceux-ci. 7. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électroaimants (4,5) sont associés à des moyens de blindage magnétique. 8. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électroaimants (4,5) sont raccordés en série aux bor- nes de la source d'alimentation commune (8). 9. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, ca- ractérisé en ce que les électroaimants (4,5) sont raccordés en parallèle aux bor- nes de la source d'alimentation commune (8).