Brevet FR2855234A1 — publié le 20041126

Domaine de l'invention La présente invention concerne une soupape de commande d'un fluide, notamment pour commander un gaz, comprenant un boîtier recevant notamment une unité d'actionnement électromagnétique d'un 5 organe d'obturation de soupape coulissant axialement dans un manchon de guidage et coopérant avec un siège de soupape pour commander une veine de fluide à travers au moins un orifice d'une plaque de soupape suivie par un silencieux essentiellement tubulaire. On connaît une telle soupape utilisée par exemple comme l0 soupape de commande de gaz d'une pile à combustible ou d'un moteur à gaz pour réguler un débit d'hydrogène ou d'un gaz naturel sous pression (gaz CNG). Etat de la technique La soupape connue comprend un boîtier logeant une unité 15 d'actionnement électromagnétique d'un organe d'obturation de soupape coulissant axialement dans un manchon de guidage. L'organe d'obturation de soupape coopère avec un siège de soupape réalisé sur la plaque de soupape sous la forme d'un siège plat. La plaque de soupape comporte un canal de sortie relié au 20 côté de sortie de la soupape. En aval de la plaque de soupape il y a un silencieux qui se termine à niveau avec le manchon de guidage ou est constitué par la zone d'extrémité de celui-ci. Ce silencieux réduit les bruits de fonctionnement mais cela malheureusement seulement de manière limitée. 25 Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une soupape de commande de fluide, définie ci-dessus, caractérisée en ce que le silencieux est une pièce qui dépasse le manchon de guidage dans la direction axiale. Cette soupape a l'avantage vis-à-vis de celle de l'état de la technique d'être d'un fonctionnement plus silencieux car l'élément tubulaire formant le silencieux selon cette réalisation a de préférence une longueur supérieure au diamètre de l'élément tubulaire, et du fait de sa plus grande longueur le silencieux a des caractéristiques d'amortissement plus 35 importantes. La soupape selon l'invention convient notamment pour la régulation du débit massique de gaz tels que l'hydrogène et du gaz naturel et à cet effet elle peut s'utiliser dans une pile à combustible d'un véhicule automobile ou encore dans le cas d'un moteur à gaz pour un véhicule. Dans ce mode de réalisation préférentiel de la soupape selon l'invention, le silencieux poursuit la pièce emboutie par emboutissage s profond et formant le siège de soupape. Le silencieux peut être fixé à cette pièce emboutie ou être réalisé en une seule partie avec cette pièce. Dans le cas d'une réalisation en une seule partie, le silencieux est une pièce obtenue par emboutissage profond, ayant une forme de pot et comportant une plaque de fond constituant le siège plat du siège l0 de soupape. La paroi latérale de la pièce en forme de pot obtenue par emboutissage profond rejoint alors la plaque de fond et constitue le silencieux tubulaire. Une telle pièce obtenue par emboutissage profond peut être fixée par un mécanisme d'accrochage constitué par exemple d'une rainure annulaire et d'un bourrelet annulaire correspondant du manchon 15 de guidage pour l'organe d'obturation de soupape sur lequel se bloque le manchon de guidage de l'organe d'obturation de soupape. Le silencieux peut également être constitué par un simple élément tubulaire soudé à la plaque de soupape. Dans ce cas, la plaque de soupape est fabriquée de préférence en une seule partie avec le manchon 20 de guidage constituant la pièce obtenue par emboutissage profond pour l'organe d'obturation de soupape; cela correspond à une construction compacte. Le silencieux peut également être constitué par un élément tubulaire accroché par un bourrelet annulaire et une rainure annulaire correspondante sur la pièce obtenue par emboutissage profond, cette 25 dernière ayant une plaque de soupape avec un siège plat pour l'organe d'obturation de soupape et à cette pièce se fixe une autre pièce obtenue par emboutissage profond et formant le manchon de guidage de l'organe d'obturation de soupape. En variante, on peut également réaliser le silencieux en 30 matière plastique et/ou en métal et le fixer au côté extérieur du boîtier de soupape et cela par exemple par un mécanisme de serrage ou d'encliquetage. Si le silencieux est fixé au côté extérieur du boîtier, il peut par exemple comporter une collerette annulalre qui vient dans une cavité correspondante du boîtier pour s'y accrocher et venir contre un joint tori35 que. Pour réduire encore plus le bruit, le silencieux peut être muni d'un enrobage de matière plastique constituant une couche d'isolation. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de quatre exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une soupape à gaz équipée d'un silencieux, - la figure 2 est une vue à échelle agrandie de la zone II de la figure 1, - la figure 3 montre un second mode de réalisation d'un silencieux d'une soupape selon l'invention, - la figure 4 est une coupe longitudinale d'un troisième mode de réalisation d'une soupape selon l'invention, - la figure 5 montre un quatrième mode de réalisation d'une soupape avec un silencieux selon l'invention. Description des modes de réalisation La figure 1 montre une soupape à gaz 6 destinée à une pile à combustible ou à un moteur à gaz d'un véhicule automobile et servant à réguler le débit d'hydrogène ou d'un gaz naturel sous pression (gaz CNG) entre un côté d'entrée 1 et un côté de sortie 12. La soupape 10 comprend un boîtier 13 en plusieurs parties 20 recevant une bobine électromagnétique 14 entourant un manchon de guidage 15 obtenu par emboutissage profond. Un bouchon essentiellement tubulalre 16 est bloqué dans le manchon de guidage 15; il sert à la fixation d'un ressort hélicoïdal 17 fonctionnant comme ressort de précontrainte dont le côté opposé à celui du côté d'entrée 1l porte un induit 18 25 guidé en coulissement axial dans le manchon de guidage 15. L'induit 18 est de forme tubulaire et constitue un organe d'obturation de soupape dont la face frontale coopère avec un siège de soupape 21 en forme de siège plat; ce siège est représenté de manière plus détaillée à la figure 2. L'organe d'obturation de soupape 18 comprend 30 également un volume intérieur 22 relié au côté d'entrée 1 1 de la soupape et d'o partent des perçages de sortie 23, dirigés radialement. Ces perçages communiquent avec un volume à haute pression 24 délimité radialement par le manchon de guidage 15. Dans la direction radiale de l'organe d'obturation de soupape 18, un perçage de sortie 20 relie le vo35 lume intérieur 22 à la face frontale de l'organe d'obturation de soupape 18 qui coopère avec le siège plat 21. Comme le montre de manière plus détaillée la figure 2, le siège de soupape 21 est réalisé sur la plaque de fond 25 d'une pièce es- sentiellement en forme de pot 26 obtenue par emboutissage profond. La plaque de fond 25 est munie d'orifices 27 en forme de buses de sorte que lorsque l'organe d'obturation de soupape 18 est ouvert, une veine de gaz passe de la chambre à haute pression 24 et de la face frontale de l'organe d'obturation de soupape 18 à travers les orifices 27 en forme de buses dans la direction du côté de sortie 12 de la soupape 10. La pièce en forme de pot 26 obtenue par emboutissage profond comprend en outre une zone cylindrique 28 qui se poursuit par un silencieux 29 de forme tubulaire ou qui fait partie de cette zone 28. Le silencieux 29 est réalisé en une seule 10 partie avec la pièce 26 obtenue par emboutissage profond. Le côté extérieur de la zone cylindrique 28 comporte en outre une rainure annulaire 30 dans laquelle vient prendre un bourrelet annulaire 31 du manchon de guidage 15 de sorte que la pièce en forme de pot 26 obtenue par emboutissage profond est accrochée et bloquée dans le 15 manchon de guidage 15. Le silencieux a une longueur correspondant sensiblement à quatre fois son diamètre. A la périphérie du manchon de guidage 15 et dans la zone du silencieux 29 qui dépasse du manchon de guidage 15, la soupape 10 est munie d'un enrobage injecté de matière plastique 32 qui sert à réduire 20 encore plus le bruit lors du fonctionnement de la soupape 10. La figure 3 montre une variante de réalisation d'une zone de siège de soupape correspondant à une soupape telle que celle représentée à la figure 1. Cette zone de siège de soupape comprend également une pièce en forme de pot 35 obtenue par emboutissage profond et ayant une 25 plaque de fond 25 munie d'un siège de soupape 21 ainsi que d'orifices 27 en forme de buses; cette pièce est accrochée au manchon de guidage 15 de I'organe d'obturation de soupape 18. La pièce en forme de pot 35 obtenue par emboutissage profond comprend une zone cylindrique 36 dans laquelle est réalisée une rai30 nure annulaire 30. Un bourrelet annulaire 31 de forme correspondante du manchon de guidage 15 pénètre dans cette rainure annulaire. Le côté extérieur de la zone cylindrique 36 comporte un autre bourrelet annulaire 37 correspondant à la rainure annulaire 30. Un silencieux 38, 38' constitué par une pièce moulée en matière plastique est accroché à cet autre bourrelet annulaire par une rainure annulaire 39 de forme correspondante. Le côté intérieur du silencieux 38, 38' est soit parallèle à la zone cylindrique 36 de la pièce emboutie 35, c'est-à-dire également de forme cylindrique, ou encore il peut avoir une forme allant en s'évasant légère- ment en direction des orifices 27. Suivant la forme de réalisation des figures 1 et 2, la silencieux 38, 38' est constitué par une pièce qui dépasse le manchon de guidage 15 dans la direction axiale. La figure 4 montre un autre mode de réalisation d'une sou5 pape à gaz 40 qui pour l'essentiel correspond à la soupape à gaz de la figure 1 en s'en distinguant par la pièce en forme de pot 41 obtenue par emboutissage profond dont le bord se termine sensiblement au niveau du bord du manchon de guidage 15. La pièce emboutie 41 qui forme le siège de soupape 21 est fixée dans le manchon de soupape 15 à l'aide d'un diso0 positif d'accrochage non représenté. Une plaque de fond 42 de la pièce emboutie 41 servant de plaque de soupape comporte des orifices 27 qui peuvent être fermés à l'aide de l'organe d'obturation de soupape 18. Ces orifices permettent de commander le flux de gaz de la chambre à haute pression 24 vers le côté de sortie 12 de la soupape 40. Le côté extérieur du boîtier 13 de la soupape 40 comporte une cavité 45 de forme annulaire recevant un joint torique 43. Une collerette annulaire 46 d'un silencieux 44 tubulaire formé d'une pièce en matière plastique injectée s'appuie contre ce joint torique pour être accrochée au boîtier 13. Le silencieux 44 dépasse de la face frontale du manchon de 20 guidage 15 dans la direction axiale et cela d'une longueur correspondant sensiblement à trois fois le diamètre du manchon de guidage. La figure 5 montre une autre variante de réalisation d'une soupape à gaz représentée simplement de manière partielle. Cette soupape à gaz est réalisée comme la soupape à gaz de la figure 1 en s'en distin25 guant toutefois en ce que le manchon de guidage en forme de pot 51 est constitué par une pièce obtenue par emboutissage profond, pour l'organe d'obturation de soupape ou I'induit 18, dont la zone de fond forme une plaque de soupape 52 servant de siège de soupape 21 pour l'organe d'obturation de soupape 18. La plaque de fond 52 est réalisée en une 30 seule pièce avec le manchon de guidage 51. Dans la zone du bord de la plaque de fond 52, le manchon de guidage en forme de pot 51 est soudé par un cordon de soudure 54 à un silencieux tubulaire 53 qui est lui-même en saillie par rapport au manchon de guidage 51 et a une longueur correspondant sensiblement au 35 double du diamètre. Le manchon de guidage 51 et le silencieux 53 sont munis d'un même enrobage en matière plastique injectée 55. REVENDICATIONS 1 ) Soupape de commande d'un fluide, notamment pour commander un gaz, comprenant un boîtier (13) recevant notamment une unité d'actionnement électromagnétique (14) d'un organe d'obturation de sou5 pape (18) coulissant axialement dans un manchon de guidage (15, 51) et coopérant avec un siège de soupape (21) pour commander une veine de fluide à travers au moins un orifice (27) d'une plaque de soupape (25, 42, 52) suivie par un silencieux essentiellement tubulaire (29, 38, 38', 44, 53), caractérisée en ce que le silencieux (29, 38, 38', 44, 53) est une pièce qui dépasse le manchon de guidage (15, 51) dans la direction axiale. 2 ) Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que l5 le silencieux (29, 38, 38', 53) se poursuit par une pièce obtenue par emboutissage profond (26, 35, 53) formant la plaque de soupape (25, 52). 3 ) Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que le silencieux (29) est réalisé en une seule partie avec la pièce obtenue par emboutissage profond (26). 4 ) Soupape selon la revendication 2, caracterisee en ce que le silencieux (38, 38') est accroché à un bourrelet annulaire (37) ou à une rainure annulaire de la pièce obtenue par emboutissage profond (35). 5 ) Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le silencieux (53) est soudé à la plaque de soupape (52). 6 ) Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le silencieux (44) est fixé au côté extérieur du boîtier de soupape (13). 35 7 ) Soupape selon la revendication 1, caractérisee en ce que le silencieux (29, 53) est muni au moins par zones de matière plastique injectée (32, 55).