Brevet FR2833677A1 — publié le 20030620

La présente invention concerne, de façon générale, les électrovalves hydrauliques proportionnelles. Plus précisément, l'invention concerne une électrovalve proportionnelle, comprenant un corps, une tête, un alésage percé dans le corps suivant une direction axiale, un équipage mobile, un bobinage électromagnétique annulaire, un circuit de rebouclage de flux magnétique, et un ressort de rappel, la tête étant fixée au corps dans le prolongement de ce corps et renfermant le bobinage et le circuit de rebouclage de flux, l'équipage mobile comprenant lui-même au moins un noyau plongeur appartenant au circuit de rebouclage et un tiroir solidaire du noyau en translation axiale, le corps étant percé de canaux s'ouvrant dans l'alésage et incluant une première paire de canaux appartenant à une première voie de communication pour un fluide hydraulique, le tiroir étant monté coulissant dans l'alésage du corps pour établir ou interrompre sélectivement la première voie de communication, le bobinage entourant le noyau plongeur et exerçant sélectivement sur lui une force magnétique axiale, et le ressort liant l'équipage mobile au corps et le sollicitant en permanence vers une position de repos. Les électrovalves proportionnelles répondant à cette définition sont bien connues de l'homme de l'art et sont largement utilisées dans l'industrie automobile et dans l'aviation pour piloter les circuits hydrauliques les plus divers. Par définition, une telle électrovalve proportionnelle peut être commandée par un signal modulé ou progressif de manière que la première voie de communication offre au fluide hydraulique une perte de charge réglable pour un débit déterminé du fluide à travers cette voie. La sophistication croissante des multiples systèmes de commande utilisés sur les véhicules automobiles fait naître, pour ces électrovalves, de nouveaux besoins en matière de performances. La présente invention, qui se situe précisément dans ce contexte, a pour but de proposer une électrovalve proportionnelle conçue pour offrir à un fluide hydraulique deux voies de communication différentes, sur chacune desquelles ce fluide peut subir une perte de charge réglable de façon précise sur une grande dynamique. A cette fin, l'électrovalve de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisée en ce que les canaux du corps forment une deuxième paire de canaux appartenant à une deuxième voie de communication pour le fluide hydraulique, en ce que la force magnétique sélectivement exercée par le bobinage sur le noyau est sélectivement dirigée suivant une première ou une deuxième orientations axiales mutuellement opposées, et en ce que l'équipage mobile est monté coulissant entre des première et deuxième positions actives disposées de part et d'autre de sa position de repos, les première et deuxième voies étant respectivement établie et interrompue dans la première position axiale de l'équipage mobile, et respectivement interrompue et établie dans la deuxième position axiale de l'équipage mobile. Dans une forme d'exécution possible de l'invention, les première et deuxième voies sont interrompues dans la position de repos de l'équipage mobile. Le noyau peut s'étendre suivant un plan radial médian en position de repos de l'équipage mobile et le circuit de rebouclage de flux magnétique peut comprendre des première et deuxième pièces polaires extrêmes respectivement disposées d'un premier côté et d'un deuxième côté du plan radial médian, et au moins une pièce polaire intermédiaire disposée dans le plan radial médian. Dans le cas où le noyau s'étend effectivement suivant un plan radial médian en position de repos de l'équipage mobile, il est possible de prévoir que ce noyau comprenne essentiellement un aimant permanent, et que le bobinage comprenne des première et deuxième bobines mutuellement alignées, respectivement disposées d'un premier côté et d'un deuxième côté du plan radial médian, et présentant des premier et deuxième sens d'enroulement respectifs opposés. Le ressort prend de préférence la forme d'un diaphragme dont une partie périphérique est fixée au corps et/ou à la tête, et dont une partie centrale est rendue solidaire du tiroir et du noyau, ce ressort prenant avantageusement la forme d'un disque plan. Dans ce cas, le ressort prend par exemple au moins appui, par une partie intermédiaire entre ses parties centrale et périphérique, sur un épaulement du corps pour la première position de l'équipage mobile et/ou sur un épaulement de la première pièce polaire pour la deuxième position de l'équipage mobile. L'équipage mobile comprend éventuellement une tige reliant ensemble le noyau, le ressort et le tiroir, le ressort opérant un centrage radial de la tige. Si c'est le cas, l'équipage mobile peut aussi comprendre une entretoise tubulaire disposée autour de la tige pour maintenir le ressort et le noyau sur la tige à distance l'un de l'autre, une extrémité de l'entretoise étant par exemple montée à coulissement de centrage dans un logement axial de la deuxième pièce polaire extrême. Le tiroir est avantageusement creux, la tige pouvant ainsi être reliée à une extrémité du tiroir qui est distante de la tête. En plus des composants déjà mentionnés, le circuit de rebouclage de flux magnétique comprend utilement un capot cylindrique formant une enveloppe pour la tête. Selon un premier mode de réalisation possible, l'électrovalve de l'invention peut comprendre un tube d'étanchéité entourant de façon étanche les deux pièces polaires extrêmes et le noyau, et formant barrière d'étanchéité pour le fluide hydraulique vis-à-vis du bobinage et de chaque pièce polaire intermédiaire. Selon un second mode de réalisation possible de l'électrovalve de l'invention, le bobinage et les pièces polaires sont noyés dans un matériau de remplissage formant barrière d'étanchéité pour le fluide hydraulique vis-à-vis du capot. De préférence, chaque canal de la première paire de canaux est distinct de chaque canal de la deuxième paire de canaux, l'électrovalve présentant donc au moins quatre canaux. L'électrovalve proportionnelle ainsi définie est particulièrement applicable au pilotage d'un vérin de suspension hydraulique d'un véhicule automobile. Dans cette application, la première voie de communication est sélectivement établie entre une source de fluide hydraulique à haute pression et le vérin, et la deuxième voie de communication est sélectivement établie entre le vérin et un réservoir de fluide hydraulique à basse pression. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la Figure 1 est une vue en coupe d'une électrovalve proportionnelle conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, cette électrovalve étant représentée dans une configuration pour laquelle l'équipage mobile est dans sa position de repos ; - la Figure 2 est une vue en coupe partielle de l'électrovalve illustrée à la figure 1, l'équipage mobile étant représenté dans sa première position axiale ; - la Figure 3 est une vue en coupe partielle de l'électrovalve illustrée à la figure 1, l'équipage mobile étant représenté dans sa deuxième position axiale ; - la Figure 4 est une vue en coupe d'une électrovalve proportionnelle conforme à un second mode de réalisation de l'invention, cette électrovalve étant représentée dans une configuration pour laquelle l'équipage mobile est dans sa position de repos ; et - la Figure 5 est une vue en coupe schématique partielle d'une variante possible de tiroir et de corps pour une électrovalve conforme à l'invention. Par souci de clarté, certains des composants d'électrovalve représentés sur les dessins annexés sont repérés à la fois par leur référence propre et par la référence qui est affectée au groupe structurel ou fonctionnel auquel appartient ce composant, cette dernière référence étant placée entre parenthèses. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne une électrovalve proportionnelle, comprenant principalement un corps 1, une tête 2, un alésage 10 percé dans le corps 1 suivant une direction axiale X, un équipage mobile 3, un bobinage électromagnétique annulaire 4, un circuit 5 de rebouclage de flux magnétique, et un ressort de rappel 6. La tête 2 est fixée au corps 1 dans le prolongement de ce dernier et renferme le bobinage 4 et le circuit 5 de rebouclage de flux. L'équipage mobile 3 comprend notamment un noyau plongeur 31, qui participe à la constitution du circuit de rebouclage 5, et un tiroir 32 qui est solidaire du noyau 31 en translation axiale. Le corps 1 est percé de canaux tels que lla, llb et 12a, 12b qui s'ouvrent dans l'alésage 10. Ces canaux forment notamment une paire de canaux, tels que lla, llb, qui font partie d'une voie de communication 11 pour le fluide hydraulique dont l'électrovalve doit contrôler le débit entre une source de pression relativement haute et une source de pression relativement basse. Le contrôle de ce débit est plus précisément effectué par le tiroir 32 qui est monté coulissant dans l'alésage 10 du corps 1 et qui présente des passages tels que 321 et 322, dont chacun est susceptible de faire communiquer deux canaux entre eux. Ce tiroir 32 peut ainsi, à volonté, soit interrompre la voie de communication 11, soit l'établir en offrant au fluide hydraulique un passage plus ou moins facile, c'est-à-dire avec une perte de charge plus ou moins élevée. Le bobinage 4 entoure le noyau plongeur 31 et exerce sur lui une force magnétique axiale qui peut être réglée à volonté. Enfin, le ressort 6 lie l'équipage mobile 3 au corps 1 et sollicite en permanence l'équipage mobile vers la position de repos qu'illustrent les figures 1 et 4. Selon l'invention, les canaux lla, llb et 12a, 12b percés dans le corps forment en réalité au moins deux paires de canaux, à savoir lla, llb d'une part et 12a, 12b d'autre part, chaque paire de canaux appartenant à une voie de communication correspondante pour le fluide hydraulique, à savoir la voie de communication 11 déjà mentionnée, et la voie de communication 12. D'autre part, la force magnétique que le bobinage 4 peut exercer sur le noyau 31 peut être dirigée suivant deux orientations mutuellement opposées, XI et X2, dirigées suivant l'axe X de l'électrovalve. Enfin, l'équipage mobile 3 est monté coulissant entre deux positions axiales actives disposées de part et d'autre de sa position de repos, chaque voie de communication étant interrompue dans l'une des positions axiales de l'équipage mobile tandis que l'autre voie de communication est alors établie. Plus précisément, la première voie de communication 11 est établie dans la première position axiale de l'équipage mobile 3 visible sur la figure 2, la deuxième voie de communication 12 étant en revanche interrompue dans cette même position de l'équipage mobile 3. Inversement, la deuxième voie de communication 12 est établie dans la deuxième position axiale de l'équipage mobile 3 visible sur la figure 3, la première voie de communication 11 étant en revanche interrompue dans cette même position de l'équipage mobile 3. Comme le montrent les figures 1 et 4, les deux voies de communication 11 et 12 sont interrompues dans la position de repos de l'équipage mobile 3. Dans les deux modes de réalisation illustrés, le noyau 31, en position de repos de l'équipage mobile 3, s'étend suivant le plan radial médian M de la tête. Le circuit 5 de rebouclage de flux magnétique comprend une ou plusieurs pièces polaires intermédiaires 53 disposées dans le plan radial médian M, deux pièces polaires extrêmes, 51 et 52, disposées de part et d'autre du plan M, c'est-à-dire respectivement du côté Ml et du côté M2 de ce plan, et un capot cylindrique 54 qui forme une enveloppe pour la tête 2. Le bobinage 4 est alimenté à partir de la broche de connexion 40 et comprend deux bobines, 41 et 42, mutuellement alignées et respectivement disposées du côté Ml et du côté M2 du plan radial médian M. Les bobines 41 et 42 présentent des sens d'enroulement respectifs opposés, et le noyau 31 est essentiellement constitué par un aimant permanent, de sorte qu'il peut être simultanément attiré par l'une des bobines et repoussé par l'autre suivant l'orientation XI ou suivant l'orientation X2. Le ressort 6 prend la forme d'un diaphragme, et par exemple celle d'un disque plan. Ce ressort 6 est fixé au corps 1 et/ou à la tête 2 par sa partie périphérique 60, et rendu solidaire du tiroir 32 et du noyau 31 par sa partie centrale 62. Dans la première position active de l'équipage mobile (figure 2), le ressort 6 peut prendre appui sur un épaulement 15 du corps 1 par une partie intermédiaire 61, disposée entre les parties centrale 62 et périphérique 60 de ce ressort. De même, le ressort 6 peut prendre appui, par sa partie intermédiaire 61, sur un épaulement 515 de la pièce polaire inférieure 51 pour la deuxième position de l'équipage mobile 3 (figure 3). De préférence, l'équipage mobile 3 comprend par ailleurs une tige 33 et une entretoise tubulaire 34. La tige 33 est centrée radialement par le ressort 6 et relie ensemble le noyau 31, le ressort 6 et le tiroir 32. L'entretoise 34 est disposée autour de la tige 33 et maintient le ressort 6 et le noyau 31 sur la tige 33 à distance l'un de l'autre. Une extrémité 340 de l'entretoise 34 est montée à coulissement de centrage dans un logement axial 525 de la pièce polaire supérieure 52 pour parfaire le guidage du noyau 31. Comme le montrent les figures 1 à 4, le tiroir 32 est creux et la tige 33 est reliée à une extrémité 320 du tiroir 32 qui est distante de la tête 2. Le tiroir 32 peut ainsi être percé d'un orifice 323 débouchant à l'extérieur du corps 1 pour permettre l'évacuation de toute éventuelle fuite de fluide hydraulique se manifestant par la présence de fluide dans l'alésage 10. Dans son premier mode de réalisation, qu'illustre la figure 1, l'électrovalve de l'invention comprend un tube d'étanchéité 21, qui entoure de façon étanche les deux pièces polaires extrêmes 51,52 et le noyau 31, et qui forme barrière d'étanchéité pour le fluide hydraulique vis-à-vis du bobinage 4 et de chaque pièce polaire intermédiaire 53. Dans le second mode de réalisation de l'électrovalve de l'invention, illustré à la figure 4, le bobinage 4 et les pièces polaires 51 à 53 sont noyés dans un matériau de remplissage 22 qui forme barrière d'étanchéité pour le fluide hydraulique vis-à-vis du capot 54. L'électrovalve de l'invention est particulièrement applicable au pilotage d'un vérin de suspension hydraulique d'un véhicule automobile. Dans ce cas, la voie de communication 11 est établie, sur commande et de façon régulée, entre une source de fluide hydraulique à haute pression, telle qu'une pompe P, et le vérin V pour permettre l'actionnement de ce vérin, et la voie de communication 12 est établie, sur commande et de façon régulée, entre le vérin V et un réservoir de fluide hydraulique à basse pression R pour permettre le retour du vérin V. Les figures 1 à 4 représentent des modes de réalisation préférés de l'invention, dans lesquels chaque canal de la première paire de canaux 11a et llb est distinct de chaque canal de la deuxième paire de canaux 12a et 12b, l'électrovalve comprenant donc au moins quatre canaux distincts. Néanmoins, comme le montre schématiquement la figure 5, les canaux llb et 12a pourraient éventuellement être réunis en un seul canal 121, la première paire de canaux étant alors constituée par les canaux 11a et 121, et la deuxième paire de canaux étant constituée par les canaux 121 et 12b. REVENDICATIONS 1. Electrovalve proportionnelle, comprenant un corps (1), une tête (2), un alésage (10) percé dans le corps (1) suivant une direction axiale (X), un équipage mobile (3), un bobinage électromagnétique annulaire (4), un circuit de rebouclage (5) de flux magnétique, et un ressort de rappel (6), la tête (2) étant fixée au corps (1) dans le prolongement de ce corps et renfermant le bobinage (4) et le circuit (5) de rebouclage de flux, l'équipage mobile (3) comprenant lui-même au moins un noyau plongeur (31) appartenant au circuit de rebouclage (5) et un tiroir (32) solidaire du noyau (31) en translation axiale, le corps (1) étant percé de canaux (lla, llb ; 12a, 12b) s'ouvrant dans l'alésage (10) et incluant une première paire de canaux (lla, llb) appartenant à une première voie de communication (11) pour un fluide hydraulique, le tiroir (32) étant monté coulissant dans l'alésage (10) du corps (1) pour établir ou interrompre sélectivement la première voie de communication (11), le bobinage (4) entourant le noyau plongeur (31) et exerçant sélectivement sur lui une force magnétique axiale, et le ressort (6) liant l'équipage mobile (3) au corps (1) et le sollicitant en permanence vers une position de repos, caractérisée en ce que les canaux (lla, llb ; 12a, 12b) du corps forment une deuxième paire de canaux (12a, 12b) appartenant à une deuxième voie de communication (12) pour le fluide hydraulique, en ce que la force magnétique sélectivement exercée par le bobinage (4) sur le noyau (31) est sélectivement dirigée suivant une première ou une deuxième orientations axiales (XI, X2) mutuellement opposées, et en ce que l'équipage mobile (3) est monté coulissant entre des première et deuxième positions actives disposées de part et d'autre de sa position de repos, les première et deuxième voies (11,12) étant respectivement établie et interrompue dans la première position axiale de l'équipage mobile (3), et respectivement interrompue et établie dans la deuxième position axiale de l'équipage mobile (3). 2. Electrovalve proportionnelle suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les première et deuxième voies (11,12) sont interrompues dans la position de repos de l'équipage mobile (3). 3. Electrovalve proportionnelle suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le noyau (31) s'étend suivant un plan radial médian (M) en position de repos de l'équipage mobile (3) et en ce que le circuit (5) de rebouclage de flux magnétique comprend des première et deuxième pièces polaires extrêmes (51, 52) respectivement disposées d'un premier côté (Ml) et d'un deuxième côté (M2) du plan radial médian (M), et au moins une pièce polaire intermédiaire (53) disposée dans le plan radial médian (M). 4. Electrovalve proportionnelle suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le noyau (31) s'étend suivant un plan radial médian (M) en position de repos de l'équipage mobile (3) et comprend essentiellement un aimant permanent, et en ce que le bobinage (4) comprend des première et deuxième bobines (41,42) mutuellement alignées, respectivement disposées d'un premier côté (Ml) et d'un deuxième côté (M2) du plan radial médian (M), et présentant des premier et deuxième sens d'enroulement respectifs opposés. 5. Electrovalve proportionnelle suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ressort (6) prend la forme d'un diaphragme dont une partie périphérique (60) est fixée au corps (1) et/ou à la tête (2), et dont une partie centrale (62) est rendue solidaire du tiroir (32) et du noyau (31). 6. Electrovalve proportionnelle suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le ressort (6) prend la forme d'un disque plan. 7. Electrovalve proportionnelle suivant la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que le ressort (6) prend au moins appui, par une partie intermédiaire (61) entre ses parties centrale (62) et périphérique (60), sur un épaulement (15) du corps (1) pour la première position de l'équipage mobile et/ou sur un épaulement (515) de la première pièce polaire (51) pour la deuxième position de l'équipage mobile. 8. Electrovalve proportionnelle suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que l'équipage mobile (3) comprend une tige (33) reliant ensemble le noyau (31), le ressort (6) et le tiroir (32), le ressort (6) opérant un centrage radial de la tige (33). 9. Electrovalve proportionnelle suivant les revendications 3 et 8, caractérisée en ce que l'équipage mobile (3) comprend une entretoise tubulaire (34) disposée autour de la tige (33) pour maintenir le ressort (6) et le noyau (31) sur la tige (33) à distance l'un de l'autre, et en ce qu'une extrémité (340) de l'entretoise (34) est montée à coulissement de centrage dans un logement axial (525) de la deuxième pièce polaire extrême (52). 10. Electrovalve proportionnelle suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisée en ce que le tiroir (32) est creux et en ce que la tige (33) est reliée à une extrémité (320) du tiroir (32) qui est distante de la tête (2). 11. Electrovalve proportionnelle suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le circuit (5) de rebouclage de flux magnétique comprend un capot cylindrique (54) formant une enveloppe pour la tête (2). 12. Electrovalve proportionnelle suivant les revendications 3 et 11, caractérisée en ce qu'elle comprend un tube d'étanchéité (21) entourant de façon étanche les deux pièces polaires extrêmes (51,52) et le noyau (31), et formant barrière d'étanchéité pour le fluide hydraulique vis-à-vis du bobinage (4) et de chaque pièce polaire intermédiaire (53). 13. Electrovalve proportionnelle suivant les revendications 3 et 11r caractérisée en ce que le bobinage (4) et les pièces polaires (51 à 53) sont noyés dans un matériau de remplissage (22) formant barrière d'étanchéité pour le fluide hydraulique vis-à-vis du capot (54). 14. Electrovalve proportionnelle suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque canal de la première paire de canaux (lla, llb) est distinct de chaque canal de la deuxième paire de canaux (12a, 12b). 15. Application d'une électrovalve proportionnelle suivant l'une quelconque des revendications précédentes au pilotage d'un vérin de suspension hydraulique (V) d'un véhicule automobile, dans laquelle la première voie de communication (11) est sélectivement établie entre une source de fluide hydraulique à haute pression (P) et le vérin (V), et dans laquelle la deuxième voie de communication (12) est sélectivement établie entre le vérin (V) et un réservoir de fluide hydraulique à basse pression (R).