Brevet FR2872249A1 — publié le 20051230

Domaine de l'invention La présente invention concerne une électrovanne comportant un élément de soupape guidé longitudinalement dans un insert de vanne et coopérant avec un siège de soupape réalisé dans un corps de vanne et qui, en position de montage, est actionné dans le sens de fermeture du siège de soupape par un actionneur électromagnétique, au moins une partie de l'élément de soupape se trouvant dans une chambre de soupape délimitée par l'insert de vanne au niveau du siège de soupape. Etat de la technique Selon le document DE 100 36 576 Al on connaît une soupape à commande électromagnétique (ou vanne électromagnétique ou électrovanne) utilisée pour commander et réguler des installations de freins hydrauliques de véhicules automobiles. La vanne comporte un insert muni d'un perçage longitudinal. L'insert est relié à un chapeau recevant un induit mobile longitudinalement. L'induit coopère avec un poussoir de soupape ou élément de soupape lui-même guidé longitudinalement dans l'insert de vanne. La coopération entre l'élément de sou-pape et l'induit est telle qu'un mouvement dans le sens de fermeture d'un siège de soupape est transmis à la tige de soupape munie d'un organe d'obturation. La tige de soupape est guidée sur toute sa longueur dans le perçage longitudinal de l'insert de vanne avec un faible jeu radial, et l'enveloppe comporte au moins deux canaux séparés l'un de l'autre. Une chambre de soupape dans la vanne ou une chambre de soupape délimitée par l'insert de vanne de vanne au niveau du siège de soupape est reliée par des canaux de passage de fluide avec des cavités du chapeau, ce qui permet de refouler à travers les canaux l'air résiduel du chapeau. Lorsque la vanne est coupée du courant, un dispositif à ressort ou un ressort de rappel la maintient en position ouverte; le dis-positif à ressort comporte un ressort de compression ou de rappel logé dans la chambre de soupape. L'installation du ressort de compression dans la chambre de soupape simplifie le montage de la vanne. Le ressort de rappel doit avant tout maintenir ouvert le siège de soupape de la vanne pendant une phase d'évacuation et une phase de remplissage consécutive du système de frein. L'installation du dispositif à ressort dans la chambre de soupape de la vanne présente toutefois l'inconvénient d'être soumise à des influences statiques et dynamiques engendrées lorsque le siège de soupape est ouvert par le liquide actif qui traverse la chambre de sou-pape, et qui détériorent le fonctionnement de la vanne dans les états de fonctionnement particulièrement défavorables. Ces influences, entre autres occasionnées par le passage du fluide dans la chambre de sou-pape et les efforts engendrés par le passage du fluide et sa déviation sur les spires du ressort de compression, ont des effets pouvant varier considérablement dans toute la plage de fonctionnement de la vanne et qui non prévisibles, ne peuvent être que très difficilement maîtrisés. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une vanne du type défini ci-dessus, non équipée de dispositif à ressort comme cela est connu de l'état de la technique, pour éviter de manière simple les inconvénients des effets du passage du fluide dans la chambre de soupape sur les spires du ressort, qui détériorent le fonctionne- ment de la vanne. Exposés et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne une vanne du type défini ci-dessus caractérisée en ce que la zone d'alimentation de la chambre de soupape et sa zone de sortie sont positionnées l'une par rapport à l'autre pour que lorsque la chambre de soupape est traversée par le fluide, il s'établit une dépression nécessaire à l'évacuation du gaz se trouvant dans des cavités communiquant avec la chambre de soupape. Il est par exemple prévu que la sortie du fluide de la chambre de soupape soit dirigée pour que le passage du fluide soit for- terrent dévié dans la chambre de soupape. La dépression ainsi engendrée dans la zone de plus grand rayon de courbure de la déviation du flux crée une dépression qui renforce l'évacuation des cavités de la vanne. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, - les liaisons entre les cavités et la chambre de soupape ont des sections de passage assurant l'évacuation des cavités par le passage du fluide dans la chambre de soupape pratiquement sans perte de charge, - les zones d'alimentation et de sortie sont positionnées pour que le passage du fluide dans la chambre de soupape subisse une déviation importante de préférence de plus de 90 , - le maximum de la déviation de la veine de fluide se produit dans l'embouchure d'une des liaisons entre la cavité et la chambre de soupape, - la cavité reliée à la chambre de soupape par les liaisons est délimitée par l'induit et un chapeau de vanne relié à l'insert de vanne et entourant l'induit, - les liaisons entre la cavité et la chambre de soupape sont formées par des perçages longitudinaux de l'induit et de l'élément de sou-pape, perçages essentiellement dirigés dans la direction axiale et se couvrant, ainsi qu'une zone de perçage transversal réalisée dans l'élément de soupape, - la liaison se compose d'un perçage longitudinal de l'induit et d'au moins un canal délimité par l'élément de soupape et l'insert de vanne, l'élément de soupape ayant un enfoncement dans son extrémité tournée vers l'induit pour relier le perçage longitudinal de l'induit et le canal. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de deux exemples de réalisation représentés d'une électrovanne à exécution par déviation de fluide dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'une vanne se- lon l'invention comportant un élément de soupape percé, - la figure 2 montre un second mode de réalisation d'un élément de soupape d'une vanne selon l'invention, - la figure 3 montre une autre vue en trois dimensions de l'élément de soupape de la figure 2. Description des modes de réalisation Une partie d'une vanne à commande électromagnétique ou électrovanne 1 est représentée schématiquement en coupe longitudinale à la figure 1. La vanne 1 est munie d'un élément de soupape mo- bile longitudinalement dans un insert de vanne 2 et coopérant avec un siège de soupape 4 réalisé dans le corps de vanne 3. La zone de l'élément de soupape 5 tournée vers le siège de soupape est logée dans une chambre de soupape 7 délimitée par l'in-sert de vanne 2 au niveau du siège de soupape 4; les dimensions de cette chambre de soupape sont soulignées à la figure 1 par un rectangle en trait mixte; la zone de l'élément de soupape 5 logé dans la chambre de soupape 7 comprend un premier secteur cylindrique 5A suivi d'un second secteur cylindrique 5B de diamètre réduit par rapport au premier secteur 5A; le second secteur cylindrique 5B se poursuit par un secteur tronconique 5C qui se poursuit lui-même par un troisième secteur cylindrique 5D se terminant par un secteur en forme de calotte sphérique 5E. Le secteur en forme de calotte sphérique 5E 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 est appliqué contre le siège de soupape 4, on a une étanchéité séparant la zone d'alimentation 8 de la chambre de soupape 7 de sa zone de sortie 9 lorsque le siège de sou-pape 4 est fermé. La vanne 1 se compose principalement du module hydraulique lA représenté à la figure 1 et d'un module électrique non re- présenté engagé sur le module hydraulique 1A. Ce module électrique comporte une bobine avec un enroulement électrique et une rondelle formant étrier pour actionner un induit 10 du module hydraulique 1A comme actionneur électromagnétique dans le sens de fermeture du siège de soupape 4 contre la pression régnant dans la zone d'alimentation 8 et la chambre de soupape 7. L'induit 10 est guidé de manière mobile dans la direction longitudinale dans le chapeau 11 relié à l'insert de vanne 2. L'induit comporte un perçage longitudinal 12 communiquant avec le perçage longitudinal 13 de l'élément de soupape 5 pour faire ainsi communiquer le volume mort 14 et la chambre de soupape 7. Le perçage longitudinal 13 de l'élément de soupape 5 est un perçage étagé ; dans sa zone 13A tournée vers l'induit 10, le perçage a un diamètre plus grand que dans sa zone 13B tournée vers la chambre de soupape 7. La zone 13B du perçage longitudinal 13 de l'élément de soupape 5, du côté de la chambre de soupape 7 débouche dans une zone 16 à perçage transversal de l'élément de soupape 5 faisant communiquer le perçage longitudinal 13 et la chambre de soupape 7. Lorsque la vanne 1 est coupée de l'alimentation, l'élément de soupape 5 est déplacé du siège de soupape 4 en direction du volume mort 14 sous l'effet des pressions régnant alors dans la zone d'alimentation 8 et dans la chambre de soupape 7 et s'appliquant sur les surfaces hydrauliques actives de l'élément de soupape 5 et de l'induit 10; ainsi l'induit 10 est écarté de l'insert de vanne 2 et au ni-veau du volume mort 14, l'insert est poussé contre le chapeau de vanne 11 et s'applique contre celui-ci. Dans cette position de l'élément de soupape 5 ou le secteur en forme de calotte sphérique 5E de l'élément de soupape 5 dégagent le siège de soupape 4 si bien que la zone d'alimentation 8 est reliée à la zone de sortie 9. Dans cet état de la vanne 1, le fluide actif peut passer par la vanne 1, c'est-à-dire que partant de la zone d'alimentation 8 de la chambre de soupape 7 il peut traverser le siège de soupape 4 et passer dans la zone de sortie de la vanne 1 et arriver dans un système relié à la zone de sortie 9 tel qu'un système ABS (Système antiblocage), un système TCS (Système de contrôle de traction) ou un système ESP (Programme de stabilisation électronique). Pour fermer le siège de soupape 4 on alimente le module électrique de la vanne 1 engagé sur le chapeau 11 pour qu'il génère une force électromagnétique déplaçant l'induit 10 de sa position représentée à la figure 1 en direction du siège de soupape 4 et appliquer 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 de manière à fermer la vanne 1 et à interdire le fluide actif de traverser la chambre de soupape 7. Dans cet état de la vanne 1, la zone d'alimentation 8 est coupée de la zone de sortie 9 et le fluide actif ne peut traverser la vanne 1 si entre la zone d'alimentation 8 et la zone de sortie 9 il y a une diffé- rence de pression positive. Dans la vanne 1 on aura une différence de pression positive si la pression dans la zone d'alimentation 8 est supérieure à celle de la zone de sortie 9 de la vanne 1. Cela provient du fait que la zone d'alimentation 8 en cas de différence de pression positive est séparée de la zone de sortie 9 par un clapet d'arrêt 15; en cas de différence de pression négative c'est-à-dire si la pression dans la zone de sortie 9 est supérieure à celle de la zone d'alimentation 8, le clapet d'arrêt 15 s'ouvre. Dans la vanne 1 représentée à la figure 1, lorsque le siège de soupape 4 est ouvert, la chambre de soupape 7 est traversée par le fluide ou fluide actif venant de la zone d'alimentation 8 en direction de la zone de sortie 9; dans le cas d'une vanne 1 appliquée à un système ABS d'un véhicule automobile, le fluide actif est le liquide de frein. La zone d'alimentation 8 de la vanne 1 passe principale- ment dans la direction axiale de la vanne 1 de sorte que le fluide actif de la zone d'alimentation 8 traverse principalement l'insert de vanne 2 dans la direction axiale et lorsque le siège de soupape 4 est ouvert, il arrive dans la zone du siège de soupape 4 entre le secteur en forme de calotte sphérique 5E de l'élément de soupape 5 et le corps de vanne 3 en suivant l'angle d'inclinaison du siège de soupape 4, conique pour passer sur l'élément de soupape 5 et arriver dans la chambre de sou-pape 7. Dans la chambre de soupape 7, le fluide après avoir suivi un certain chemin dévié, passe principalement dans la direction axiale de la vanne 1 tout d'abord en direction du premier secteur cylindrique 5A de l'élément de soupape 5 avant d'arriver dans l'embouchure de la zone de sortie 9 pour quitter la chambre de soupape 7 par la zone de sortie 9. A la sortie de la chambre de soupape 7 dans la zone de sortie 9, le fluide est dirigé principalement dans la direction axiale de la vanne 1 partant du siège de soupape 4 vers le premier secteur cylindrique 5A de l'élément de soupape 5 de la chambre de soupape 7 en subissant des déviations importantes. Du fait de ces déviations importantes du flux de fluide actif, déviations qui sont supérieures à 90 , au niveau du plus grand rayon ou rayon extérieur de la veine de fluide actif dans l'embouchure de la zone 16 du perçage transversal de l'élément de soupape 5, on aura une dépression permettant d'évacuer de manière simple l'air qui se trouve dans le volume mort 14, le perçage longitudinal 12 de l'induit 10 et le perçage longitudinal 13 de l'élément de soupape 5 ainsi que la zone de perçage transversal 16 de l'élément de soupape; cette évacuation se fait par le passage du fluide actif dans la chambre de soupape 7 qui permet alors de remplir les cavités de la vanne 1 avec du fluide actif. A la fois le perçage longitudinal 12 de l'induit 10 et le perçage longitudinal 13 ainsi que la zone de perçage transversal 16 de l'élément de soupape 5 ont des diamètres de perçage suffisamment grands pour que les volumes d'air se trouvant dans le volume mort 7, le perçage longitudinal 12, le perçage longitudinal 13 et la zone de perçage transversal 16 ne puissent être aspirés pratiquement sans perte de charge de l'intérieur de la vanne 1 permettant au fluide actif arrivant dans la vanne 1 de remplir rapidement toutes les cavités évacuées de la vanne 1. Les figures 2 et 3 montrent un second exemple de réalisation d'un l'élément de soupape 5 selon l'invention qui correspond à une variante de l'élément de soupape 5 représenté à la figure 1. L'élément de soupape présenté seul selon une représentation tridimensionnelle aux figures 2 et 3 ne comporte pas le perçage longitudinal 13 ni la zone de perçage transversal 16 comme à la figure 1; en revanche, la périphérie extérieure du premier secteur cylindrique 5A comporte quatre dégagements concaves 51-54 délimités chaque fois par deux segments de guidage 511, 522, 533, 544. L'élément de sou-pape 5 est guidé par les segments de guidage 511-544 dans l'insert de vanne 2; les dégagements 51-54 de l'élément de soupape 5 entre les segments de guidage 511-544 forment avec le côté intérieur de l'insert de vanne 2 des canaux dirigés axialement dans la vanne 1. Ces canaux débouchent au niveau du second secteur cylindrique 5B de l'élément de soupape 5 dans la chambre de soupape 7. Au niveau de son extrémité tournée vers l'induit 10, l'élément de soupape 5 comporte un enfoncement frontal 6 pour que lorsque l'élément de soupape 5 est monté, il subsiste entre la face fron- tale de l'induit 10 tournée vers l'élément de soupape 5 et cet élément de soupape 5, une cavité à l'intérieur de la vanne 1. La cavité ou l'enfoncement 6 relie le perçage longitudinal 12 de l'induit 10 aux canaux formés entre l'élément de soupape 5 et l'insert de vanne 2 dans la zone des dégagements 51-54 permettant un échange entre le perçage longitudinal 12 de l'induit 10 ou le volume mort 14, et la chambre de soupape 7. Comme l'élément de soupape 5 représenté à la figure 1 comporte à sa périphérie extérieure du premier secteur cylindrique 5A lo également des segments de guidage 511-544 comme ceux représentés aux figures 2 et 3 et des dégagements convexes 51-54, le mode de réalisation de l'élément de soupape 5 représenté aux figures 2 et 3 ne comportant pas de perçage longitudinal 13 ni de zone à perçage transversal 16, est d'une fabrication beaucoup plus simple et plus économique. REVENDICATIONS 1 ) Electrovanne (1) comportant un élément de soupape (5) guidé longitudinalement dans un insert de vanne (2) et coopérant avec un siège de soupape (4) réalisé dans un corps de vanne (3) et qui, en position de montage, est actionné dans le sens de fermeture du siège de soupape (4) par un actionneur électromagnétique, au moins une partie de l'élément de soupape (5) se trouvant dans une chambre de soupape (7) délimitée par l'insert de vanne (2) au niveau du siège de soupape (4), caractérisée en ce qu' une zone d'alimentation (8) de la chambre de soupape (7) et sa zone de sortie (9) sont positionnées l'une par rapport à l'autre pour que lorsque la chambre de soupape (7) est traversée par le fluide, il s'établit une dé-pression nécessaire à l'évacuation du gaz se trouvant dans des cavités (12, 13, 14, 16) communiquant avec la chambre de soupape (7). 2 ) Electrovanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les liaisons (12, 13, 16) entre les cavités (14) et la chambre de soupape (7) ont des sections de passage assurant l'évacuation des cavités (14) par le passage du fluide dans la chambre de soupape (7) pratiquement sans perte de charge. 3 ) Electrovanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les zones d'alimentation (8) et de sortie (9) sont positionnées pour que le passage du fluide dans la chambre de soupape (7) subisse une déviation importante de préférence de plus de 90 . 4 ) Electrovanne selon la revendication 3, caractérisée en ce que le maximum de la déviation de la veine de fluide se produit dans l'embouchure d'une des liaisons (16) entre la cavité (14) et la chambre de soupape (7). 5 ) Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que la cavité (14) reliée à la chambre de soupape (7) par les liaisons (12, 13, 16) est délimitée par l'induit (10) et un chapeau de vanne (11) relié à l'insert de vanne (2) et entourant l'induit (10). 6 ) Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que les liaisons entre la cavité (14) et la chambre de soupape (7) sont for- mées par des perçages longitudinaux (12, 13) de l'induit (10) et de l'élément de soupape (5), perçages essentiellement dirigés dans la direction axiale et se couvrant, ainsi qu'une zone de perçage transversal (16) réalisée dans l'élément de soupape (5). 7 ) Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que la liaison se compose d'un perçage longitudinal (12) de l'induit (10) et d'au moins un canal délimité par l'élément de soupape (5) et l'insert de vanne (2), l'élément de soupape (5) ayant un enfoncement (6) dans son extrémité tournée vers l'induit (10) pour relier le perçage longitudinal (12) de l'induit (10) et le canal.