Brevet FR2866939A1 — publié le 20050902

Domaine de l'invention La présente invention concerne une soupape comprenant un organe d'obturation coopérant avec un actionneur et avec un siège de soupape. Etat de la technique On connaît déjà des soupapes comprenant un organe d'obturation dont une extrémité coopère avec un actionneur et l'autre extrémité coopère avec un siège de soupape. Le boîtier de la soupape comporte une chambre d'actionneur et une chambre de pression. La chambre d'actionneur est reliée par un canal de guidage à la cham Dre de pression. L'organe d'obturation de la soupape est monté dans le anal de guidage; entre le canal de guidage et l'organe d'obturation de soupape on réalise un intervalle de guidage étroit et de grande longueur axiale pour assurer l'étanchéité de la chambre de pression pour que le fluide sous pression ne puisse passer de la chambre de pression dans la chambre de l'actionneur. L'intervalle de guidage étroit sert par exemple à l'alignement précis de l'induit par rapport au pot magnétique et l'organe d'obturation de soupape par rapport au siège de soupape. Dans le cas de telles soupapes, le siège, le canal de guidage et l'organe d'obturation de soupape doivent être ajustés exactement par leurs positions et leurs formes. Les défauts de rotondité et de positionnement se traduisent par une soupape non étanche voire même une soupape qui risque de se gripper. Du fait de ces conditions très strictes, les soupapes sont très compliquées et très coûteuses à fabriquer. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une soupape du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que l'organe d'obturation de soupape est réalisé en deux parties comprenant un premier segment et un second s g- ment, le seconcl segment de l'organe d'obturation de soupape pouvant coulisser transversalement à la direction d'ouverture de l'organe d'obturation de soupape. La soupape selon l'invention telle que définie ci-dessus présente l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique d'autoriser de ma- nière simple une diminution des coûts de fabrication du fait de la réali- sation de l'organe de fermeture de soupape en deux parties, à savoir un premier segment et un second segment, le second segment pouvant coulisser transversalement par rapport à la direction d'ouverture sur le premier segment. Cela permet de diminuer considérablement les con di- tions de tolérances de formes et de positions de sorte que les composants de la soupape peuvent être réalisés plus simplement et ainsi à un moindre coût. Il est particulièrement avantageux que la soupape co rnporte un boîtier avec une chambre d'actionneur et une chambre de pression, le premier segment de l'organe d'obturation de soupape passant de la chambre d'actionneur à travers un canal de guidage pour arriver dans la chambre de pression. De façon très avantageuse, le second segment de l'organe d'obturation de soupape est installé dans la chambre de pression. Il est également avantageux de prévoir un intervalle de guidage étroit entre le premier segment de l'organe d'obturation de sou-pape et le canal de guidage de manière à réaliser l'étanchéité de la chambre de pression. Suivant un autre développement avantageux, l'actionneur est un électroaimant comprenant une bobine d'excitation et un induit, ce qui constitue un mode de réalisation particulièrement économique de l'actionneur. Il est également avantageux que le premier segment de l'organe d'obturation s'applique par un premier épaulement à son ex- trémité tournée vers le second segment contre un second épaulement prévu sur l'extrémité du second segment tourné vers le premier segment de l'organe d'obturation de soupape; cela permet un mouvement transversal guidé du second segment de l'organe d'obturation de soupape. Il est avantageux de prévoir un élément de ressort qui pousse le second segment de l'organe d'obturation avec son second épaulement contre le premier épaulement du premier segment ce qui garantit ainsi que le second segment reste toujours appliqué contre le premier segment de l'organe d'obturation. Ainsi, la course du prem: er segment d'obturation est transmise intégralement au second segment de l'organe d'obturation. Il est en outre avantageux que l'élément de ressort entoure de manière annulaire le second segment de l'organe d'obturaton en ayant un intervalle annulaire prédéfini entre l'élément de ressort et le second segment de l'organe d'obturation, car de cette manière on li- mite la mobilité transversale du second segment de l'organe d'obturation à la dimension de cet intervalle annulaire. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de maniêre plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans le dessin annexé dans lequel l'unique figure est une vue en coupe d'une soupape. Description du mode de réalisation La figure 1 montre une soupape selon l'invention par exemple intégrée dans un dispositif de commande d'une soupape d'échange de gaz d'un moteur à cornbustion interne réalisé sous la forme d'un distributeur à tiroir à 2/2 voies pour commander par exemple un piston hydraulique actionnant une soupape d'échange de gaz. Le document DE 198 26 047 Al décrit à titre d'exemple un dispositif de commande d'une soupape d'échange de gaz. Mais la soupape selon l'invention peut aussi s'utiliser de façon générale pour commander un débit volumique. La soupape selon l'invention se compose d'un boîtier 1 logeant un actionneur 2 pour déplacer axialement un organe d'obturation de soupape 3. L'actionneur 2 est par exemple un électro- aimant 4 composé d'une bobine d'excitation 5 et d'un induit magnétique 6. L'organe d'obturation de soupape 3 peut également être commandé expressément par un autre actionneur comme actionneur électromagnétique. L'électroaimant 4 muni de sa bobine d'excitation 5 et de l'induit 6 est logé dans un pot 8 qui fait par exemple partie du boîtier 1. L'induit 6 est entouré dans le pot magnétique 8 par la bobine d'excitation 5 suivant une disposition annulaire. La bobine d'excitation 5 est séparée de manière hermétiquement étanche de l'induit 6 par une paroi annulaire 7. Le boîtier 1 comporte une chambre d'actionneur 10 et une chambre de pression 11. La chambre d'actionneur 10 est séparée de la chambre de pression 11 par le fond 9 du pot magnétique 8. La soupape selon l'invention comporte un canal d'entrée 15 et un canal de sortie 16. Le canal d'entrée 15 et le canal de sortie 16 communiquent dans le sens de l'écoulement avec la chambre de pression 11 du boîtier 1. En amont, le canal d'entrée 15 est relié par exemple à une conduite de pression 17 et le canal de sortie 16 est relié en aval à une conduite de commande 18. La conduite de pression 17 est par exemple reliée en amont à une pompe haute pression 39 qui fournit un fluide sous pression, par exemple de l'huile, sous haute pression, à un piston hydraulique 33 en passant par la soupape selon l'invention et la conduite de commande 18. Ce piston hydraulique peut commander une soupape d'échange de gaz. La conduite de commande 18 est par exemple reliée au piston hydraulique 33 en aval. Selon l'invention, l'organe d'obturation de soupape 3 est formé de deux parties; il se compose d'un premier segment d'organe de fermeture 3.1 et d'un second segment d'organe de fermeture 3.2; le second segment d'organe de fermeture 3.2 peut coulisser transversale- ment à l'axe de soupape 25. Cela permet de compenser les défauts d'excentricité liés à la fabrication. L'élément de ressort 23 limite la mobilité du second segment d'organe d'obturation 3.2 transversalement à l'axe 25 de la sou-pape de façon à avoir un certain intervalle annulaire 28 entre l'élément de ressort 23 et le second segment d'organe d'obturation 3.2. De cette manière, le second segment d'organe d'obturation 3.2 peut coulisser transversalement à l'axe de soupape 25 de la mesure de l'intervalle annulaire 28. Le premier segment 3.1 coopère avec l'actionneur 2 et le second segment 3. 2 coopère avec un siège de soupape 12. Le siège de soupape 12 est prévu à l'extrémité du canal de sortie 16 tournée vers la chambre de pression 11. Le siège de sou-pape 12 a par exemple une forme conique; l'extrémité du second segment 3.2 de l'organe d'obturation, tournée vers le siège de soupape:2, a par exemple une forme sphérique et constitue un siège sphère-cône avec le siège de soupape 12. Mais on peut également prévoir expressément un siège cône-cône ou un siège analogue. Le siège sphère-cône ou cône-cône réalise un contact linéaire entre l'organe d'obturation de sou-pape et le siège de soupape 12 garantissant une très bonne étanchéité de la soupape à l'état fermé. L'organe d'obturation de soupape 3 est par exemple réalisé avec une forme cylindrique comme tige et/ou comme corps creux. Le premier segment 3.1 de l'organe d'obturation de sou-pape est par exemple relié mécaniquement à l'induit 6 et partant de. la chambre d'actionneur 10 il passe un canal de guidage 13 dans le fond 9 du pot magnétique 8 pour arriver dans la chambre de pression 11. Le premier segment 3.1 de l'organe d'obturation de soupape est guidé dans le canal de guidage 13. Le diamètre du canal de guidage 13 est au moins par segments juste légèrement:supérieur au diamètre du premier segment 3.1 de l'organe d'obturation de soupape de façon à former un intervalle de guidage 29 très étroit entre le canal de guidage 13 et le premier segment 3.1. L'intervalle de guidage étroit 29 a pour fonction de positionner précisément l'induit 6 par rapport à la position du pot magnétique 8 et de le guider. De plus, l'intervalle de guidage étroit assure l'étanchéité de la chambre de pression 11 par rapport à la chambre d'actionneur 10. Le second segment 3.2 de l'organe d'obturation de sou-pape est installé dans la chambre de pression 11; le premier segment 3.1 s'appuie par sa surface frontale contre l'extrémité du second seg- ment 3.2. Le premier segment 3.1 de l'organe d'obturation de soupape comporte par exemple à son extrémité tournée vers le second segment 3.2 de cet organe d'obturation de soupape, un premier épaulement 21; le second segment 3.2 comporte à son extrémité tournée vers le premier segment 3.1 un second épaulement 22. L'élément de ressort 23 installé dans la chambre de pression 11 s'appuie par sa première extrémité contre le second épaulement 22 du second segment 3.1 de l'organe d'obturation de soupape; par sa première extrémité l'élément de ressort s'appuie contre la surface frontale 24 de la chambre de pression 11 entourant suivant une forme an- nulaire le siège de soupape 12 en étant précontraint entre le second épaulement 22 et la surface frontale 24. L'élément de ressort 23 est constitué par exemple par un ressort hélicoïdal entourant de façon annulaire le second segment 3.2 de l'organe d'obturation de soupa-De. L'élément de ressort 23 pousse le second segment 3.2 par son second épaulement 22 contre le premier épaulement 21 du premier segment 3.1 de l'organe d'obturation de soupape. L'élément de ressort 23 exe:-ce toujours une poussée sur le second épaulement 22 du second segment 3.2 pour que celui-ci s'appuie toujours contre le premier épaulement 21 du premier segment 3.1. On garantit ainsi la transmission totale de la course de l'actionneur 2 par le premier segment 3.1 au second segment 3.2. L'induit 6, le canal de guidage 13, le premier segment 3.1, le second segment 3.2 de l'organe d'obturation de soupa.De, l'élément de ressort 23 et le siège de soupape 12 sont installés par exemple de manière concentrique par rapport à l'axe de soupape 25; l'actionneur 2 peut déplacer l'organe d'obturation de soupape 3 par son premier segment 3.1 et son second segment 3.1 pour ouvrir et fermer la soupape dans la direction de l'axe de soupape 25. Les défauts d'excentricité liés à la fabrication peuvent être compensés par la possi- 2o bilité de coulissement du premier segment 3.1 et du second segment 3.2 de l'organe d'obturation de soupape transversalement à la direction d'ouverture 25 de l'organe d'obturation 3. La direction d'ouverture et la direction de fermeture de l'organe d'obturation de soupape 3 sont ainsi dirigées suivant l'axe de soupape 25. La soupape selon l'invention est par exemple ouverte lorsque l'actionneur 2 est coupé et elle est fermée lorsque l'actionneurr 2 est commandé. L'inverse est également: possible. Lorsque la bobine d'excitation 5 est alimentée en courant elle engendre un champ magnétique dans le pot magnétique 8. Ce champ magnétique tire l'induit 6 par exemple en direction du fond 9 du pot magnétique 8. Comme le premier segment 3.1 de l'organe d'obturation de soupape est couplé mécaniquement à l'induit 6, le premier segment 3.1 exécute la même course que l'induit 6 en direction du siège de soupape 12 et transmet cette course complètement au second segment 3.2 en agissant contre la force développée par l'élément de res- 2866939 7 sort 23. Pendant ce mouvement de fermeture, le second segment 3.2 est centré par le siège de soupape 12, par exemple de forme conique, et peut ainsi exécuter un mouvement de compensation transversalement par rapport à l'axe de soupape 25. Lors de ce mouvement de compen- sation, le second épaulement 22 du second segment 3.2 glisse sur le premier épaulement 21 du premier segment 3.1, transversalement par rapport à l'axe de soupape 25. Dès que l'organe d'obturation de soupape 3 s'applique contre le siège de soupape 12 par le second segment 3.2. la soupape est fermée et le fluide sous pression ne peut plus passer de la chambre de pression 11 dans le canal de sortie 16. Lorsqu'on coupe l'alimentation électrique de la bob ne d'excitation 5, on fait disparaître le champ magnétique et l'organe d'obturation de soupape 3 est soulevé du siège de soupape 12 par l'élément de ressort 23 fonctionnant comme ressort de rappel pour être reconduit dans sa position de sortie; la soupape est ainsi de nouveau ouverte. Lorsque la soupape est ouverte, le fluide sous pression passe du canal d'entrée 15 dans la chambre de pression 11 et de là dans le canal de sortie 16 et dans la conduite de commande 18. La réalisation de l'organe d'obturation de soupape 3 en deux parties et la mobilité transversale du second segment 3.2 de l'organe d'obturation de soupape permet de compenser de fortes différences de formes et de positions par exemple au niveau du boîtier 1, du canal de guidage 13, du siège de soupape 12 ou de l'organe d'obturation de soupape 3; ainsi il n'est plus nécessaire de respecter les tolérances strictes de formes et de positions, ce qui permet de diminuer les coûts de fabrication de la soupape. Vis-à-vis de l'état de la technique on supprime ainsi les tolérances de formes et de positions strictes et on se satisfait de tolérances de formes et de positions moins sévères. REVENDICATIONS 1 ) Soupape comprenant un organe d'obturation coopérant avec un actionneur et avec un siège de soupape, caractérisée en ce que l'organe d'obturation de soupape (3) est réalisé en deux parties comprenant un premier segment (3.1) et un second segment (3.2), le second segment (3.2) de l'organe d'obturation de soupape pouvant coulisser transversalement à la direction d'ouverture (25) de l'organe d'obturation de soupape (3). 2 ) Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' elle comprend un boîtier ayant une chambre d'actionneur (10) et une chambre de pression (11). 3 ) Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que le premier segment (3.1) traverse un canal de guidage (13) pour arriver jusque dans la chambre de pression (11). 4 ) Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que le second segment (3.2) de l'organe d'obturation de soupape est placé dans la chambre de pression (11). 5 ) Soupape selon la revendication 3, caractérisée par un intervalle de guidage étroit (29) entre le premier segment (3.1) de l'organe d'obturation de soupape et le canal de guidage (13) pour rée di-30 ser l'étanchéité de la chambre de pression (11). 6 ) Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'actionneur (2) est un électroaimant (4) comprenant une bobine 35 d'excitation (5) et un induit magnétique (6). 7 ) Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier segment (3.1) comporte un premier épaulement (21) son extrémité tournée vers le second segment (3.2) de l'organe d'obturation de soupape et le second segment (3.2) comporte un second épaulement (22) à son extrémité tournée vers le premier segment (3.1). 8 ) Soupape selon les revendications 5 et 7, caractérisée par un élément de ressort (23) qui pousse le second segment (3.2) par son second épaulement (22) contre le premier épaulement (21) du premier segment (3.1) de l'organe d'obturation de soupape. 9 ) Soupape selon les revendications 7 et 8, caractérisée en ce que l'élément de ressort (23) entoure suivant une forme annulaire le second segment (3.2) de l'organe d'obturation de soupape et un intervalle annulaire (28) prédéfini est prévu entre l'élément de ressort (23) et le second segment d'organe d'obturation (3.2) .