Brevet FR2879714A1 — publié le 20060623

Domaine de l'invention La présente invention concerne une soupape électromagnétique notamment pour une installation d'injection de carburant d'un véhicule automobile comportant un boîtier et un induit entre lesquels il y a un volume annulaire, l'induit étant mobile suivant un mouvement de va-et- vient sensiblement parallèle à l'axe. Etat de la technique On connaît de façon générale une telle soupape électromagnétique. Le mouvement de va et vient de l'induit entraîne la soupape à l'état ouvert et à l'état fermé. A l'état ouvert, un fluide notamment du carburant passe par le volume annulaire. Lorsque la soupape se ferme, le passage du fluide est arrêté brutalement. Il est connu que cela peut se traduire par un effet de cavitation. L'effet de cavitation signifie le développement d'une cavité engendrée par exemple par un liquide en mouvement rapide si bien que la chute de la pression développe de la vapeur. Lors de l'effondrement ou de l'implosion des cavités de vapeur encore appelées bulles de cavitation de l'énergie est libérée. Si à ce moment les bulles de cavitation se trouvent au voisinage de la surface de la matière de l'induit ou du boîtier de la soupape, cela endommage la matière. Cet effet est appelé érosion par cavitation. Il est également connu d'éviter l'érosion par cavitation en revêtant la surface de matière de couches particulièrement dures. Mais cela ne peut apparemment se faire qu'avec des moyens importants liés à la fabrication de la soupape électromagnétique. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une sou-pape électromagnétique qui ne risque pas d'être exposée à l'endommagement de la matière par effet de cavitation sans nécessiter pour cela la mise en oeuvre de moyens importants. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne une soupape électromagnétique du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que le volume annulaire a une section sensiblement en forme de rectangle alignée dans la direction de l'axe, cette section étant principalement délimitée par la surface du cylindre et par la surface frontale du boîtier ainsi que par une surface enveloppe et une surface annulaire de l'induit, et la longueur (a) de la surface enveloppe dans la direction de l'axe et la longueur (b) de la surface annu- laire de l'induit dans la direction transversale à l'axe sont dans un rapport de l'ordre de 2 (a/b 2). Selon l'invention, on réalise le volume annulaire compris entre l'induit et le boîtier de la soupape avec une section correspondant sensiblement à un rectangle allongé dans la direction de l'axe. Ainsi, lors du passage de la soupape de son état ouvert à son état fermé, la veine de fluide est transférée suivant un tourbillon dans le volume annulaire. Les bulles de cavitation qui se développent le cas échéant à cause du passage brusque à l'état fermé sont prises par ce tourbillon. Il en résulte l'avantage que les bulles de cavitation ne peuvent arriver à la surface de la matière de l'induit ou du boîtier mais restent toujours dans le tourbillon et se trouvent ainsi à l'intérieur du volume annulaire. Lors de l'impulsion des bulles de cavitation, on ne risque pas d'endommager la surface de la matière de l'induit ou du boîtier. Avantageusement, le passage entre la surface frontale et la surface cylindrique du boîtier a un rayon R1 aussi grand que possible, et le passage entre la surface annulaire et la surface enveloppe de l'induit a un rayon R2. Le développement du volume annulaire selon l'invention crée ainsi une sorte de chambre d'impulsion pour les éventuelles bulles de cavitation qui se développent. Les bulles de cavitation implosent ainsi dans cette chambre d'implosion et ne risquent pas d'endommager la sur- face de l'induit ou du boîtier de la soupape. La réalisation du volume annulaire selon l'invention évite ainsi d'endommager la matière sans nécessiter de couches supplémentaires dures ou de moyens analogues. Selon un développement avantageux de l'invention, la partie du volume annulaire formée par le boîtier de la soupape a de préférence le plus grand rayon possible. Ainsi, le tourbillon évoqué ci-dessus se développe de façon garantie dans le volume annulaire. Il est particulièrement avantageux que les parties de l'induit délimitant le volume annulaire présentent un rayon de courbure. Selon un autre développement avantageux de l'invention, il est prévu au moins une arête de décrochage qui améliore d'autant le développement du tourbillon. Ainsi, l'induit a une surface enveloppe extérieure et une surface frontale, et le passage de la surface frontale à la surface enveloppe intérieure et/ ou la surface annulaire à la surface enveloppe extérieure comporte une arête de décrochage. De préférence, l'arête de décrochage a une surface dont les jonctions avec les surfaces adjacentes dans la direction de l'axe et sensiblement perpendiculairement à cet axe correspondent chaque fois à une distance (c, d), les distances (c, d) étant dans un rapport supérieur à 3 (d/c > 3). En outre, la plus courte distance (c) des deux distances (c, d) est tournée vers la surface frontale ou la surface enveloppe extérieure de l'induit. Enfin, avantageusement, la surface annulaire et/ou la sur-face enveloppe intérieure de l'induit font un angle (w) par rapport à l'axe ou sont perpendiculaires à celui-ci. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière dé- taillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation d'une soupape électromagnétique selon l'invention, - la figure 2 montre un agrandissement schématique du volume annulaire de la soupape de la figure 1, et - les figures 3a, 3b montrent le détail schématique de l'agrandissement de la figure 2. Description d'un mode de réalisation de l'invention La figure 1 montre une soupape électromagnétique 10 ayant une forme essentiellement symétrique en rotation par rapport à l'axe 11. La vue en coupe de la figure 1 passe ainsi par l'axe 11. La soupape 10 peut être par exemple la soupape de commande d'une installation d'injection de carburant en particulier équipant un véhicule automobile. La soupape 10 se compose d'un boîtier 12 logeant une bobine électromagnétique 13 et un induit 14. Un volume annulaire 15 existe entre l'induit 14 et le boîtier 12. Le volume annulaire 15 reçoit un liquide. Lorsque la sou-pape 10 est utilisée dans une installation d'injection de carburant, le liquide ou fluide est un carburant. L'induit 14 est mobile suivant un mouvement alternatif dans la direction de l'axe 11. La soupape 10 peut ainsi s'ouvrir et se fer-mer. La figure 1 montre la soupape 10 à l'état ouvert. La figure 2 montre à échelle agrandie le volume annulaire 15 avec l'induit 14 et le boîtier 12. La figure 2 montre la soupape 10 à l'état ouvert. Dans cet état ouvert, la surface frontale 16 de l'induit 14 di- rigée transversalement par rapport à l'axe 11 et la surface frontale 17 du boîtier 12 située en regard sont écartées l'un de l'autre pour former un intervalle radial. Lorsque la soupape 10 est fermée, il subsiste un intervalle résiduel entre les surfaces frontales 16 et 17 évitant que les deux surfaces frontales 16, 17 ne soient collées par effet magnétique. La figure 2 montre un intervalle annulaire entre la surface enveloppe 18 de l'induit 14 et la surface cylindrique 19 en regard du boîtier 12. Cet intervalle annulaire existe que la soupape 10 soit à l'état ou-vert ou à l'état fermé. Cela se traduit par un mouvement du fluide ou liquide dans le volume annulaire 15, dans l'intervalle annulaire et dans l'intervalle radial. Comme déjà indiqué, le volume annulaire 15 est formé entre l'induit 14 et le boîtier 12. Selon la figure 2, le boîtier 12 présente la surface cylindrique 19 déjà évoquée alignée sensiblement parallèlement à l'axe 11 et qui s'étend dans la zone du volume annulaire 15. En outre, le boîtier 12 comporte également la surface frontale 17 déjà évoquée. Cette surface est sensiblement perpendiculaire à l'axe 11 et s'étend également dans la zone du volume annulaire 15. Dans cette zone du volume annulaire 15, les deux surfaces 17, 19 se rejoignent. Selon la figure 2 cette jonction correspond à un rayon de courbure R1. L'induit 14 comporte la surface enveloppe 18 déjà évoquée alignée sensiblement parallèlement à l'axe 11. Pour former le volume annulaire 15, cette surface 18 se poursuit par une surface annulaire 20 sensiblement transversale à la surface enveloppe 18 et ainsi alignée sensiblement transversalement par rapport à l'axe 11. En outre, l'induit 14 comporte la surface frontale 16 déjà évoquée. Pour former le volume annulaire 15, cette surface frontale 16 se poursuit par une surface enveloppe 21 sensiblement transversale à la surface frontale 16 et ainsi alignée sensiblement parallèlement à l'axe 11. Suivant la figure 2, les deux surfa- ces 20, 21 se rejoignent. La jonction se fait suivant un rayon R2. Selon la figure 2, la surface frontale 16 est écartée de la surface annulaire 20 de l'induit 14 d'une distance (a) dans la direction de l'axe 11. La surface enveloppe 21 est écartée de la surface enveloppe 18 de la distance (b) dans la direction transversale à l'axe 11. Le rapport des distances a, b est choisi pour que la section du volume annulaire 15 dans la direction de l'axe 11 correspond à un rectangle allongé à deux coins arrondis. De préférence, pour cela le rapport des distances a, b est choisi sensiblement égal à 2 c'est-à-dire a/b 2. Cela se réalise par exemple pour une distance (a) comprise entre 0, 8 mm et 1,2 mm notamment égale à 1,0 mm et une distance (b) comprise entre 0,4 mm et 0,6 mm et notamment égale à 0,5 mm. Il est en outre prévu que le rayon R1 soit supérieur au rayon R2. Le rayon R1 doit être choisi aussi grand que possible. Le rayon R1 est par exemple compris entre 0,5 et 0,7 mm et notamment égal à 0,6 mm alors que le rayon R2 est compris entre 0,15 mm et 0,3 mm et notamment égal à 0, 2 mm. La transition entre la surface frontale 16 et la surface enveloppe 21 de l'actionneur 14 est représentée à la figure 3 de façon agrandie pour le détail X. Cette vue agrandie montre que la surface frontale 16 rejoint tout d'abord une surface 22 pour rejoindre ensuite la surface enveloppe 21. La ligne de transition entre la surface frontale 16 et la sur-face 22 est distante de la distance (c) par rapport à la ligne de transition entre la surface 22 et la surface enveloppe 21, cette distance étant mesurée transversalement par rapport à l'axe 11. Dans la direction parallèle à l'axe 11, les lignes de transition évoquées ci-dessus ont une distance (d). La figure 3 montre en outre que la surface enveloppe 21 n'est pas exactement parallèle à l'axe 11 mais fait un angle w par rapport à l'axe 11. Le rapport des deux distances (d) et (c) est supérieur à 3. On a ainsi d/c > 3. La distance (c) est de préférence comprise entre 0 mm et 0,03 mm et la distance (d) comprise entre 0 mm et 0,1 mm. L'angle w est de préférence compris entre -5 et +5 et il est de préférence égal à -5 . La figure 3b montre le passage entre la surface annulaire 20 de l'actionneur 14 et la surface enveloppe 18 à échelle agrandie correspondant au détail Y. Ce passage est réalisé par une surface 23. A la figure 3, on a représenté des distances correspondantes c, d et un angle correspondant w. Pour ces distances et cet angle de la figure 3b, on a les mêmes conditions que pour les distances correspondantes et l'angle de la figure 3a et pour plus de détails, on se reportera à la description de la figure 3a. A la figure 3b, la distance c est mesurée dans la direction parallèle à l'axe 11 et la distance d dans la direction transversale à l'axe 11. En outre, l'angle w est mesuré entre la surface 20 et la direction transversale à l'axe 11. Les surfaces 22, 23 des figures 3a, 3b sont toujours disposées pour que la distance c la plus courte soit chaque fois voisine de l'intervalle directement adjacent. La surface 22 est ainsi associée à l'intervalle annulaire formé par les surfaces 16, 17 alors que la surface 23 est associée à l'intervalle annulaire formé par les surfaces 18, 19. Les surfaces 22, 23 constituent ainsi des arêtes de décrochage pour ces intervalles. Pendant le fonctionnement de la soupape 10, on rencontre des vitesses d'écoulement élevées du fluide dans ces intervalles. Lorsque la soupape 10 passe à l'état fermé, ces vitesses d'écoulement augmentent en fonction de la réduction géométrique de l'intervalle. La réalisation telle que décrite du volume annulaire 15 transforme instantanément l'écoulement en un tourbillon. Cela provient en particulier du grand rayon R1 du boîtier 12. On renforce ainsi l'effet des arêtes de décrochage des figures 3a, 3b. Dans la mesure où des bulles de cavitation se développent, elles seront prises par le tourbillon généré dans le volume annulaire 15. Les bulles de cavitation implosent dans ce tourbillon à l'intérieur du volume annulaire 15 et non sur la paroi de l'induit 14 ou du boîtier 12. On évite ainsi d'endommager la matière par érosion par cavitation. REVENDICATIONS 1 ) Soupape électromagnétique (10) notamment pour une installation d'injection de carburant d'un véhicule automobile comportant un boîtier (12), un induit (14) et entre eux un volume annulaire (15), l'induit (14) étant mobile suivant un mouvement de va-et-vient sensible- ment parallèle à l'axe (11), caractérisée en ce que le volume annulaire (15) a une section sensiblement en forme de rectangle alignée dans la direction de l'axe (11) de la soupape (10), et principalement délimitée par la surface (19) du cylindre et par la surface frontale (17) du boîtier (12) ainsi que par une surface enveloppe (21) et une surface annulaire (20) de l'induit (14), et la longueur (a) de la surface enveloppe (21) dans la direction de l'axe (11) et la largueur (b) de la surface annulaire (20) de l'induit (14) dans la direc- tion transversale à l'axe (11) sont dans un rapport de l'ordre de 2 (a/b 2). 2 ) Soupape (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le passage entre la surface frontale (17) et la surface cylindrique (19) du boîtier (12) a un rayon (R1) aussi grand que possible. 3 ) Soupape (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le passage entre la surface annulaire (20) et la surface enveloppe (21) de l'induit (14) a un rayon (R2). 4 ) Soupape (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'induit (14) a une surface enveloppe extérieure (18) et une surface frontale (16), et le passage de la surface frontale (16) à la surface enveloppe intérieure (21) et/ou la surface annulaire (20) à la surface enveloppe extérieure (18) comporte une arête de décrochage. 5 ) Soupape (10) selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'arête de décrochage a une surface (22, 23) dont les jonctions avec les surfaces adjacentes dans la direction de l'axe (11) et sensiblement perpendiculairement à cet axe correspondent chaque fois à une distance (c, d), les distances (c, d) étant dans un rapport supérieur à 3 (d/c > 3) . 6 ) Soupape (10) selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que la plus courte distance (c) des deux distances (c, d) est tournée vers la surface frontale (16) ou la surface enveloppe extérieure (18) de l'induit (14). 7 ) Soupape (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface annulaire (20) et/ ou la surface enveloppe intérieure (21) de 15 l'induit (14) font un angle (w) par rapport à l'axe (11) ou sont perpendiculaires à celui-ci.