Brevet FR2872243A1 — publié le 20051230

Domaine de l'invention La présente invention concerne une électrovanne comportant un élément de soupape mobile longitudinalement dans un in-sert de vanne et coopérant avec, un siège de soupape, formé dans un corps de vanne l'élément de soupape étant commandé en position de montage dans le sens de la fermeture du siège de soupape par un actionneur électromagnétique, dans laquelle au moins une partie de l'élément de soupape se trouve dans une chambre de soupape délimitée par l'insert de vanne dans la zone du siège de soupape et l'extrémité de l'élément de soupape opposée à la chambre de soupape coopère avec un induit. Etat de la technique Selon le document DE 100 36 576 Al on connaît une électrovanne ou vanne à commande électromagnétique utilisée dans des installations ou systèmes de freins hydrauliques de véhicules automobiles. La vanne comporte un insert de vanne muni d'un perçage longitudinal. Cet insert est relié à un chapeau de vanne. Le chapeau de vanne reçoit un induit mobile dans la direction longitudinale correspondant à la direction axiale de la vanne. Cet induit coopère avec un poussoir de soupape également guidé de manière mobile dans la direction longitudinale dans l'insert de vanne. L'induit et le poussoir de soupape ou élément de soupape sont reliés de manière à coopérer pour transmettre tout mouvement de l'induit dans le sens de fermeture d'un siège de soupape au poussoir ou élément de soupape comportant un organe de fermeture et de fermer ainsi le siège de soupape lorsque l'organe de fermeture ou d'obturation vient contre le siège de soupape. Le poussoir de soupape ou élément de soupape est guidé avec un faible jeu radial sur toute la longueur du perçage longitudinal de l'insert de vanne et du côté de l'enveloppe, cet élément comporte au moins deux canaux séparés l'un de l'autre. Une chambre de soupape qui loge le siège de soupape de la vanne est reliée de manière à conduire le liquide vers les cavités à l'intérieur du chapeau de vanne pour refouler le reste d'air du chapeau de vanne par les canaux. En outre, lorsque le courant est coupé, la vanne est maintenue en position ouverte par des ressorts ou un ressort de rappel et le ressort ou le dispositif à ressort réalisé sous la forme d'un ressort de pression est logé dans la chambre de soupape. Ce montage du dispo- sitif à ressort garantit un montage simple de la vanne. Cela signifie que l'induit à aimantation douce, et dont la masse est relativement importante par rapport à celle de l'élément de soupape, et ce dernier réalisé en une matière amagnétique, ne sont pas reliés, mais se touchent lorsque la vanne est coupée du courant. Le ressort de compression et la force hydraulique agissant sur l'élément de soupape soulèvent celui-ci par rapport au siège de soupape et le poussent contre l'induit qui est alors lui-même poussé contre la butée de fin de course réalisée dans le chapeau de la vanne. Lorsque la vanne est alimentée en courant, le champ ma- gnétique engendré par l'actionneur électromagnétique tire l'induit contre le siège de soupape et pousse l'élément de soupape dans la direction axiale de manière étanche contre le siège de soupape. Mais l'inconvénient est qu'entre l'induit et l'élément de soupape un mouvement relatif peut exister à la fois dans la direction axiale et dans la direction radiale pendant le fonctionnement de la vanne, si bien que la position de l'élément de soupape n'est pas définie exactement par rapport à la position de l'induit pour toute la plage de fonctionnement; du fait de sa faible masse, pendant le fonctionnement, l'élément de soupape subit des vibrations et effectue des mouvements très dynamiques qui influencent de manière négative la caractéristique de commande et de régulation de la vanne. Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne donc une électrovanne du type défi-ni ci-dessus caractérisée en ce que l'élément de soupape est relié à l'induit par un dispositif de liaison de façon à coopérer pour interdire tout mouvement relatif entre l'induit et l'élément de soupape dans la direction axiale de l'élément de soupape et dans la direction radiale de la zone d'appui entre l'induit et l'élément de soupape. Ainsi la vanne selon l'invention ayant un positionnement de l'élément de soupape fixé de manière déterminée dans toute la plage de fonctionnement de la vanne par rapport à l'induit, évite les mouvements relatifs entre l'induit et l'élément de soupape dans la direction axiale et dans la direction radiale, d'une manière simple et efficace, contrairement aux vannes de l'état de la technique. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - le dispositif de liaison s'oppose à un mouvement de basculement entre l'induit et l'élément de siège, - le dispositif de liaison comprend au moins un élément de liaison en io forme de broche relié respectivement à l'induit et à l'élément de sou- pape, - l'élément de liaison en forme de broche a chaque fois une extrémité adaptée dans un perçage de l'induit et dans un perçage de l'élément de soupape, - le perçage de l'induit et/ ou le perçage de l'élément de soupape sont des perçages étagés, avec une première zone du perçage de l'induit tournée vers la surface frontale de l'induit ou du perçage de l'élément de soupape dont le diamètre est supérieur à celui de l'élément de liaison, - l'élément de liaison fait corps avec l'induit ou l'élément de soupape. - le dispositif de liaison est réalisé pour que l'induit et l'élément de soupape s'appliquent essentiellement sans jeu l'un contre l'autre. Comme déjà indiqué, cela résulte de la liaison entre l'élément de soupape et de l'induit par un dipositif de liaison en coopé- ration évitant tout mouvement relatif entre l'induit et l'élément de sou- pape dans la direction axiale de l'élément de soupape et dans sa direction radiale, c'est-à-dire perpendiculairement à la direction d'actionnement de l'élément de soupape. Cela signifie que l'élément de soupape habituellement beaucoup plus léger n'aura plus de degré de liberté dans la direction axiale par rapport à l'induit plus lourd, et en outre le degré de liberté en translation du mouvement de l'élément de soupape transversalement à la direction de mouvement habituelle est limité ou complètement supprimé. Ainsi, la position de l'élément de soupape par rapport à la posi- tion de l'induit sera parfaitement définie d'une manière univoque dans la vanne. De plus, on réduit ou on élimine les vibrations et autres mouvements fortement dynamiques de l'élément de soupape pendant le fonctionnement de la vanne grâce à la liaison à l'induit offrant une inertie beaucoup plus grande, par comparaison aux vannes habituelles. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation d'une électrovanne selon l'invention représentée schématiquement de manière simplifiée dans l'unique figure qui est une coupe longitudinale de la vanne dont l'élément de soupape est relié à l'induit par un dispositif de liaison. Description du mode de réalisation La figure montre une partie d'une vanne à commande électromagnétique 1 ou encore appelée électrovanne, représentée schématiquement en coupe longitudinale. La vanne 1 comporte un élément de soupape 5 logé dans un insert de vanne 2 et coopérant avec un siège de soupape 4 réalisé dans le corps de vanne 3. Le secteur de l'élément de soupape 5 tourné vers le siège de soupape 4 se trouve dans la chambre de soupape 7 délimitée par l'insert de vanne 2 au niveau du siège de soupape 4 et dont les dimensions sont présentées de manière plus détaillée par le rectangle tracé en trait mixte à la figure. La partie de l'élément de soupape 5 associé à la chambre de soupape 7 présente un premier secteur cylindrique 5A suivi d'un second secteur cylindrique 5B de diamètre réduit. Ce dernier est lui-même suivi d'un secteur tronconique 5C raccordé au secteur cylindrique 5B. Le secteur tronconique 5C se poursuit par un troisième secteur cylindrique 5D se terminant par un secteur 5E en forme de calotte sphérique. Le secteur 5E en forme de calotte sphérique de l'élément de soupape 5 coopère avec le siège de soupape 4 de forme conique de façon que lorsque l'élément de soupape 5 vient en appui contre le siège de soupape 4 on a un effet d'étanchéité permettant de séparer la zone d'alimentation 8 de la chambre de soupape 7 et la zone de sortie 9 de cette chambre 7 lorsque le siège de soupape 4 est fermé. La vanne 1 se comporte en outre d'un module hydraulique lA représenté à la figure et d'un module électrique non représenté. Ce module électrique est engagé sur le module hydraulique 1A. Il se compose de façon connue d'une bobine avec un enroulement électrique et un anneau formant un étrier pour commander l'induit 10 du module hydraulique lA comme un actionneur électromagnétique contre la pression hydraulique régnant dans la zone d'alimentation 8 et dans la chambre de soupape 7, dans le sens de fermeture du siège de soupape 4. L'induit 10 est guidé en mouvement longitudinal principalement dans un insert de vanne 2 relié solidairement au chapeau de vanne 11; l'extrémité du chapeau de vanne 11 non tournée vers l'insert 2 comporte une butée 6 limitant la course de commande axiale de l'induit 10 dans le chapeau 11 dans la direction opposée au siège de soupape 4. Lorsque la vanne 1 n'est pas alimentée électriquement, l'élément de soupape 5 est écarté du siège de soupape 4 en direction de l'espace mort 13 délimité entre le chapeau de vanne 11 et l'induit 10 par la pression régnant dans la zone d'alimentation 8 et dans la cham- bre de soupape 7, cette pression étant appliquée dans la chambre de soupape 7 et sur la surface active de l'élément de soupape 5 tourné vers la zone d'alimentation 8. Ainsi, l'induit s'écarte de l'insert de vanne 2 pour être poussé contre le chapeau 11 dans la zone de l'espace mort 13 et venir s'appuyer contre la butée 6. Dans cette position de l'élément de soupape 5 et de l'induit 10, l'élément de soupape 5 libère le siège de soupape 4 c'est-à-dire que le secteur en forme de calotte sphérique 5E de l'élément de soupape 5 libère le siège et permet à la zone d'alimentation 8 de communiquer avec la zone de sortie 9. Dans l'état de fonctionnement évoqué ci-dessus de la vanne 1, le liquide hydraulique peut passer par la vanne 1 c'est-à-dire que partant de la zone d'alimentation 8 de la chambre de soupape 7, le liquide peut passer par le siège de soupape 4 et arriver dans la zone de sortie de la vanne 1 et ainsi dans la partie d'un système ABS (Système Antiblocage), d'un système TCS (Système de Commande de Traction) ou d'un système ESP (Programme de Stabilisation Electronique) reliée à la zone de sortie 9. Pour fermer le siège de soupape 4 on alimente de façon connue le module électrique de la vanne 1 installé sur le chapeau de vanne 11 de façon à générer une force électromagnétique qui déplace l'induit 10 de sa position représentée à la figure en direction du siège de soupape 4 et applique le secteur en forme de calotte sphérique 5E de l'élément de soupape 5 de manière étanche contre le siège de soupape 4 du corps de vanne 3 pour fermer la vanne 1. A ce moment, le liquide actif ne peut plus traverser la chambre de soupape 7. Dans cet état de la vanne 1, la zone d'alimentation 8 est séparée de la zone de sortie 9 et le liquide hydraulique ne peut plus traverser la vanne 1 même s'il y a une différence de pression positive entre la zone d'alimentation 8 et la zone de sortie 9. Il y aura alors dans la vanne 1 une différence de pression positive si la pression de la zone d'alimentation 8 est supérieure à celle de la zone de sortie 9 dans la vanne 1. Cela résulte du fait que la zone d'alimentation 8 est coupée de la zone de sortie 9 en cas de différence de pression positive par rapport à la zone de sortie 9 par un clapet antiretour 14. En cas de différence de pression négative c'est-à-dire en cas de pression régnant dans la zone de sortie 9 qui dépasse celle de la zone d'alimentation 8 le clapet antiretour 15 est ouvert. Pour la vanne 1 représentée à la figure, la chambre 7 est traversée par du liquide actif à partir de la zone d'alimentation 8 lorsque le siège de soupape 4 est ouvert en direction de la zone de sortie 9 (dans le cas de la vanne 1 appliquée à un système ABS d'un véhicule automobile) le liquide hydraulique est du liquide de frein. Le volume mort 13 de la vanne entre l'induit 10 et le cha- peau de vanne 11 ainsi qu'entre l'élément de soupape 5 et l'insert de vanne 2 et les canaux 12A et les rainures de poussoir 12B sont réunis de sorte que toutes les cavités à l'intérieur de la vanne 1 c'est-à-dire au niveau de l'insert de vanne 2 et du dôme de vanne 11 sont évacuées pendant la phase d'évacuation de la vanne 1 et sont remplies pendant la phase de remplissage avec du liquide actif qui arrive habituellement par la zone d'alimentation 8 dans la vanne 1. L'élément de soupape 5 s'applique par son extrémité non tournée contre le siège de soupape 4 contre la surface frontale 15 de l'induit 10, surface tournée vers l'élément de soupape 5; l'élément de soupape est en outre relié à l'induit 10 par un dispositif de liaison 16 de façon à coopérer pour éliminer tout mouvement relatif entre l'induit 10 et l'élément de soupape 5 dans la direction axiale de cet élément 5 et dans la direction radiale c'est-à-dire perpendiculairement à la direction d'actionnement de l'induit 10. Le dispositif de liaison 16 est constitué principalement par un élément de liaison 17 en forme de broche relié à la fois à l'induit 10 et à l'élément de soupape 5 de préférence en étant engagé de force dans des perçages borgnes 18, 19 réalisés dans l'induit 10 et dans l'élément de soupape 5. La longueur de l'élément de liaison 17 en forme de broche et la profondeur respective des perçages borgnes 18, 19 sont définis pour que l'élément de soupape 5 s'applique sans laisser d'intervalle ou pratiquement sans jeu contre la surface frontale de l'induit 10. Le perçage borgne 19 de l'élément de soupape 5 est réalisé sous la forme d'un perçage étagé ; les zones 19A, 19B du perçage borgne 19 de l'élément de soupape 5 tourné vers l'induit 10 ont un dia-mètre supérieur à celui de l'élément de liaison 17 en forme de broche. La zone 19C du perçage borgne 19 de l'élément de soupape 5 a un dia- mètre tel que l'élément de liaison 17 en forme de broche puisse être adapté ou engagé de force comme cela est représenté à la figure dans le perçage borgne 19 et qu'à l'état monté, on a une liaison ferme entre l'élément de soupape 5 et l'élément de liaison 17 en forme de broche. Les zones 19A, 19B de diamètre agrandi du perçage bor- gne 19 de l'élément de soupape 5 sont prévues pour permettre de régler la longueur dite libre de l'élément de liaison en forme de broche 17; on peut ainsi adapter l'effet de la liaison entre l'induit 10 et l'élément de soupape 5 à chaque application et cela de manière optimale. En plus du choix du diamètre de l'élément de liaison 17 en forme de broche et du module d'élasticité de la matière de l'élément de liaison 17 grâce à la longueur libre, choisie de manière appropriée de l'élément de liaison 17 en forme de broche, on peut donner à cette liaison entre l'induit 10 et l'élément de soupape 5, une zone de flexion pour que les déviations de trajet liées à la fabrication entre le guidage de l'induit 10 dans le cha- peau de vanne 11 et l'élément de soupape 5 dans l'insert de vanne 2 puissent être compensées dans la zone de liaison entre l'induit 10 et l'élément de soupape 5. Ainsi l'élément de soupape 5 s'applique contre le siège de soupape 4 du corps de vanne 3 en étant soumis à de faibles efforts latéraux, de façon souhaitée, pour fermer le siège de soupape 4 avec le secteur 5E en forme de calotte sphérique. La vanne 1 présente ainsi une durée de vie très grande et assure en outre une excellente étanchéité. De plus, on cherche une rigidité aussi élevée que possible du dispositif de liaison 16 pour fixer de manière univoque la position de l'élément de soupape 5 par rapport à celle de l'induit 10 et pour éviter des vibrations ainsi que d'autres mouvements fortement dynamiques de l'élément de soupape 5 du fait de la masse importante de l'induit 10 et de l'inertie importante qui en résulte pour l'induit 10. Cela signifie que le dispositif de liaison 16 dans la zone comprise entre l'induit 10 et l'élément de soupape 5 doit être réalisé en tenant compte des deux exigences décrites ci-dessus ainsi que de l'application respective. Dans un autre exemple de réalisation de l'invention, non représenté dans les dessins d'un dispositif de soupape, il est prévu que l'élément de liaison en forme de broche du dispositif de liaison soit fasse une seule pièce avec l'induit ou avec l'élément de soupape pour être enfoncé de force dans un perçage borgne correspondant de l'élément de soupape 5 ou de l'induit 10 pour réaliser la liaison entre l'induit et l'élément de soupape. De plus, selon un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, à la fois le perçage borgne de l'induit et celui de l'élément de soupape ont chaque fois une zone de grand diamètre, agrandie, pour avoir la longueur de broche, libre pour l'élément de liaison, et pouvoir régler cette longueur de façon décrite, pour utiliser la rigidité du dispo- sitif de liaison par une adaptation géométrique appropriée au niveau de l'induit et au niveau de l'élément de soupape et ainsi une sélection appropriée de matière à laquelle la présente invention peut s'appliquer ou être optimisée. Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'objet de l'invention, l'élément de liaison en forme de broche est réalisé avec une zone de diamètre réduit dans la zone d'application de l'induit contre l'élément de soupape 5 par rapport aux perçages réalisés dans l'induit et dans l'élément de soupape avec un diamètre réduit pour avoir la longueur de broche, libre souhaitée pour l'élément de soupape. On peut io prévoir à cet effet que les perçages soient réalisés sous la forme de perçages normaux c'est-à-dire non pas de perçages étagés ou en combinai-son avec le secteur à diamètre réduit de l'élément de liaison, en plus comme foret étagé ; cela offre un autre degré de liberté pour la conception de la rigidité du dispositif de liaison entre l'induit et l'élément de soupape 5. REVENDICATIONS 1 ) Electrovanne (1) comportant un élément de soupape (5) mobile longitudinalement dans un insert de vanne (2) et coopérant avec, un siège de soupape (4), formé dans un corps de vanne (3) l'élément de soupape (5) étant commandé en position de montage dans le sens de la fermeture du siège de soupape (4) par un actionneur électromagnétique, dans laquelle au moins une partie de l'élément de soupape (5) se trouve dans une chambre de soupape (7) délimitée par l'insert de vanne (2) dans la zone du siège de soupape (4) et l'extrémité de l'élément de soupape (5) opposée à la chambre de soupape (7) coopère avec un induit (10), caractérisée en ce que l'élément de soupape (5) est relié à l'induit (10) par un dispositif de liai-son (16) de façon à coopérer pour interdire tout mouvement relatif entre l'induit (10) et l'élément de soupape (5) dans la direction axiale de l'élément de soupape (5) et dans la direction radiale de la zone d'appui entre l'induit (10) et l'élément de soupape (5) . 2 ) Electrovanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de liaison (16) s'oppose à un mouvement de basculement entre l'induit (10) et l'élément de siège (5). 3 ) Electrovanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de liaison (16) comprend au moins un élément de liaison (17) en forme de broche relié respectivement à l'induit (10) et à l'élément de soupape (5). 4 ) Electrovanne selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'élément de liaison (17) en forme de broche a chaque fois une extrémité adaptée dans un perçage (18) de l'induit (10) et dans un perçage (19) de l'élément de soupape (5). 5 ) Electrovanne selon la revendication 4, caractérisée en ce que le perçage (18) de l'induit (10) et/ ou le perçage (19) de l'élément de soupape sont des perçages étagés, avec une première zone du perçage de l'induit (10) tournée vers la surface frontale (15) de l'induit (10) ou du perçage (19) de l'élément de soupape (5) dont le diamètre est supérieur à celui de l'élément de liaison (17). 6 ) Electrovanne selon la revendication 3, 10 caractérisé en ce que l'élément de liaison fait corps avec l'induit ou l'élément de soupape. 7 ) Electrovanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de liaison (16) est réalisé pour que l'induit (10) et l'élément de soupape (5) s'appliquent essentiellement sans jeu l'un contre l'autre.