Brevet FR2956465A1 — publié le 20110819

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une soupape électromagnétique ayant un corps de soupape en plusieurs parties pour commander le passage d'un fluide. Etat de la technique Les soupapes électromagnétiques fermées en l'absence de courant et servant à commander un fluide sont connues selon différentes réalisations décrites dans l'état de la technique et en particulier comme soupapes de sortie pour les dispositifs ABS/TCS/ESP équipant les véhicules automobiles. Ces soupapes électromagnétiques ont un organe de soupape relié à l'induit ainsi qu'un noyau polaire. Un élément de rappel est prévu entre le noyau polaire et l'induit. L'organe de sou-pape libère alors le passage dans le siège de soupape ou le ferme de nouveau. Une telle électrovanne est par exemple connue selon le docu- ment DE 10 2007 031 981 Al. Exposé et avantages de l'invention L'invention a pour objet une soupape électromagnétique pour la commande d'un fluide comprenant : - un induit, - un noyau polaire avec un entrefer entre l'induit et le noyau polaire, - un corps de soupape relié à l'induit et mobile en commun avec l'induit, - un organe de soupape au moins en deux parties comprenant un élément intérieur et un élément extérieur entourant au moins par- tiellement l'élément intérieur, * l'élément intérieur ayant un passage muni d'un siège de soupape, * l'organe de soupape libérant ou fermant le passage au niveau du siège de soupape, et * un élément de rappel exerçant une force de rappel sur l'organe de soupape pour rappeler l'organe de soupape en position fermée, - l'élément extérieur ayant une zone de base et une zone latérale, la zone de base comportant un passage pour l'organe de soupape, et - le passage de l'élément intérieur est dirigé vers le côté intérieur de l'élément extérieur et lorsque la soupape électromagnétique est ou- 2 verte, la déviation du liquide se fait au niveau du côté intérieur de l'élément extérieur. La soupape électromagnétique selon l'invention offre l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique d'avoir un corps de soupape en plusieurs parties. Le corps de soupape en plusieurs parties évite notamment un traitement globalement coûteux, demandant beaucoup de temps. De telles électrovannes constituant les composants de grandes séries, on aura ainsi des avantages de technique de fabrication et d'économie de prix. Ce résultat provient en outre de ce que le corps de soupape est formé au moins en deux parties avec un élément intérieur et un élément extérieur entourant au moins en partie l'élément intérieur. L'élément intérieur comporte un passage muni d'un siège de sou-pape. L'organe de soupape libère le passage du siège de soupape ou le ferme de nouveau. L'élément extérieur du corps de soupape en plu- sieurs parties comporte une zone de base et une zone latérale, la zone de base formant un passage pour l'organe de soupape. L'orifice de pas-sage dans l'élément intérieur est dirigé pour que l'orifice traversant soit dirigé vers le côté intérieur de l'élément extérieur et lorsque l'électrovanne est ouverte, le côté intérieur de l'élément extérieur assure une déviation du fluide, de préférence de 180°. Cela permet selon l'invention de fabriquer un corps de soupape très simple sans utiliser des procédés de fabrication avec usinage par enlèvement de copeaux et qui sont compliqués. Le corps de soupape selon l'invention peut en outre avoir grâce à la réalisation en plusieurs parties, des pièces sépa- rées ayant une forme géométrique relativement simple et réduisant ainsi le coût de fabrication. De manière préférentielle, entre les différents composants du corps de soupape, sont reliés chaque fois par une liaison pressée. En particulier, entre l'élément intérieur et l'élément extérieur, il est prévu une liaison pressée particulièrement simple à réaliser et qui garantit de manière simple la fonction d'étanchéité. Selon un autre développement de l'invention, l'élément extérieur du corps de soupape est en une seule pièce. Cela permet de développer le corps de soupape en deux parties avec l'élément intérieur et l'élément extérieur en une seule pièce. Cette alternative est particuliè- 3 rement avantageuse car il suffit de deux pièces, ce qui permet néanmoins une fabrication géométrique simple. En particulier, l'élément extérieur est réalisé comme pièce de transformation, notamment de préférence comme pièce d'emboutissage profond. De manière préféren- tielle, l'élément extérieur est réalisé pratiquement en forme de pot. Selon une autre variante de l'invention, le corps de sou-pape est en trois parties comprenant l'élément intérieur et un élément extérieur en deux parties. Cela permet une construction particulière-ment simple et économique du corps de soupape. L'élément extérieur a de préférence un manchon et un disque anti-rebondissement installé sur le manchon et ainsi l'élément extérieur constitue une structure pratiquement en forme de pot. Le disque anti-rebondissement est logé de préférence dans une cavité du manchon. Cela permet un montage simple entre le manchon et le disque. De manière particulièrement avantageuse, les disques anti-rebondissement ont un jeu radial dans la cavité et en même temps aussi un jeu axial, ce qui permet une compensation remarquable des tolérances de fabrication. Pour avoir une construction aussi compacte que possible du corps de soupape, de manière préférentielle entre l'élément intérieur et l'élément extérieur, on aura un grand nombre d'orifices de sortie pour évacuer hors du corps de soupape le liquide arrivant par une électrovanne ouverte. Les orifices de sortie sont de préférence parallèles les uns aux autres et répartis de manière équidistante le long de la péri- phérie de la soupape électromagnétique. De manière particulièrement préférentielle, on a trois ou quatre orifices de sortie. En outre, de manière préférentielle, le corps de soupape comporte un orifice d'alimentation pour fournir le fluide et cet orifice est dirigé radialement vers l'axe de la soupape électromagnétique. Le fluide peut ainsi arriver radialement par rapport au corps de soupape pour être d'abord dévié de 90° dans le corps de soupape, puis lorsque la sou-pape est ouverte, passer par le passage pour arriver sur le côté intérieur de l'élément extérieur et être dévié au niveau du côté intérieur, sur environ 180° puis être évacué du corps de soupape. 4 De manière préférentielle, l'électrovanne comporte un groupe d'induit comprenant l'organe de soupape, l'induit, l'élément de rappel et une pièce de poussée. Cela permet de pré-assembler le groupe d'induit. Le poussoir sert notamment à régler la course de l'induit. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation de soupape électromagnétique selon l'invention représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un premier exemple de réalisation d'une soupape électromagnétique, - la figure 2 est une vue en coupe schématique selon la ligne II-II de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe schématique d'un second mode de réalisation d'une soupape électromagnétique selon l'invention, et - la figure 4 est une vue de détail à échelle agrandie de la liaison entre deux pièces d'un élément extérieur du corps de soupape de la figure 3. Description de modes de réalisation préférentiels de l'invention Une soupape électromagnétique 1 selon un premier mode de réalisation préférentiel sera décrite ci-après de manière détaillée en référence aux figures 1 et 2. Selon la figure 1, la soupape électromagnétique (ou électrovanne) 1 comporte un ensemble d'induit pré-assemblé 2 et un noyau polaire 41 avec sur celui-ci un manchon 41a réalisé sous la forme d'un prolongement. L'ensemble d'induit 2 comprend un induit 4, un organe de soupape 3, un élément de rappel 7 et un poussoir 5. Le poussoir 5 est appliqué contre le noyau polaire 41 entouré par la bobine 42 et un entrefer 51 existe entre l'induit 4 et le noyau polaire 41. Pour actionner la soupape électromagnétique 1, on déplace l'organe de soupape 3 en direction de l'axe X de la soupape électromagnétique vers le noyau polaire 41 et lors de la coupure, l'élément de rappel 7 ramène l'organe de soupape de nouveau dans sa position de sortie montrée à la figure 1. Comme cela apparaît en outre à la figure 1, la soupape électromagnétique 1 comporte un corps de soupape 10 en deux parties dans le premier exemple de réalisation. Le corps de soupape 10 en deux parties comprend un élément intérieur 11 et un élément extérieur 12. L'élément intérieur 11 et l'élément extérieur 12 sont reliés l'un à l'autre de manière étanche au fluide par un ajustement pressé. Un passage 15 5 est réalisé dans l'élément intérieur 11 avec un siège de soupape 16. Le siège de soupape 16 est libéré ou fermé par une zone partielle allongée 3a de l'organe de soupape 3. L'élément extérieur 12 comporte une zone de base 21 et une zone latérale 22. La référence 14 désigne un orifice d'alimentation dans le corps de soupape 10 ; l'orifice d'alimentation 14 est réalisé par deux ouvertures, l'une dans l'élément extérieur 12 et l'autre, dans l'élément intérieur 11. Le perçage traversant ayant réalisé l'orifice traversant 15 est fermé de manière étanche au fluide par une bille 13. Comme cela apparaît en outre à la figure 1, entre l'élément intérieur 11 et l'élément extérieur 12, il y a un espace de soupape 17 en aval du passage 15 selon le sens de passage du fluide. Coaxialement à l'axe X, quatre orifices de sortie 18 partent de la chambre de soupape 17 ; ces orifices sont répartis de manière régulière à la périphérie du corps de soupape 10 et cela à la même distance. La figure 2 montre cette disposition par sa vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1. Il faut remarquer que la ligne de coupe de la figure 1 a été choisie au ni-veau de l'axe X de manière à pouvoir représenter l'orifice d'alimentation 14 et une rainure longitudinale d'induit 4a. Comme cela apparaît en outre à la figure 1, l'élément extérieur 12 en forme de pot comporte un passage central 20 dans lequel passe la zone partielle 3a de l'organe de soupape 3. Un intervalle est prévu entre le passage 20 et la zone partielle 3a pour garantir la mobilité de l'organe de soupape 3. Lors de l'actionnement de la soupape électromagnétique 1, l'induit 4 est attiré en direction du noyau polaire 41, ce qui réduit l'entrefer 51. L'organe de soupape 3 se soulève ainsi du siège de sou-pape 16 et libère la communication entre l'orifice d'alimentation 14 et la chambre de soupape 17 permettant au fluide de passer dans la chambre de soupape 17. Le côté intérieur 21a de l'élément extérieur 12 fonctionne alors comme élément anti rebondissement et dévie le fluide qui arrive de 180° dans les quatre orifices de sortie 18. Le fluide est ain- 6 si fourni radialement à l'axe X par l'orifice d'alimentation 14 pour être dévié dans l'élément intérieur 11, de 90° en direction du passage 15 puis à travers l'élément extérieur 12, pour être dévié de 180° dans les orifices de sortie 18. Pour fermer la soupape électromagnétique, on coupe l'alimentation de la bobine 42 si bien que l'élément de rappel 7 qui s'appuie contre le poussoir 5 rappelle l'organe de soupape 3 de nouveau dans sa position de sortie présentée à la figure 1. Comme le corps de soupape 10 est en plusieurs parties, on évite toute fabrication complexe avec enlèvement de copeaux. L'élément extérieur 12 peut être constitué par une pièce de transformation, ce qui limite l'usinage avec enlèvement de copeaux de l'élément intérieur 11. En outre, on peut fixer le corps de soupape 10 sur le manchon 41a du noyau polaire 41 par une liaison pressée. Comme cela apparaît en outre à la figure 1, la zone latérale 22 de l'élément extérieur 12 entoure pratiquement complète- ment l'élément intérieur 11, ce qui permet de réaliser une étanchéité suffisante entre l'élément intérieur 11 et l'élément extérieur 12 de sorte qu'il n'y a aucune fuite entre l'orifice d'alimentation 14 et la chambre de soupape 17. On peut limiter de manière simple la hauteur de la course de l'induit 4 par la profondeur d'enfoncement librement choisie de l'organe de soupape 3 dans l'induit 4 et compenser ainsi rapidement et simplement les écarts liés aux tolérances. Comme les orifices de sortie 18 se trouvent sur le côté extérieur de l'élément intérieur 11, on peut les réaliser sans difficulté par usinage, par exemple par fraisage des orifices de sortie contrairement à l'état de la technique nécessitant des perçages profonds de faible dia-mètre (rapport entre la longueur du perçage et le diamètre du perçage : environ 5/1). Les figures 3 et 4 montrent un second exemple de réalisation d'une soupape électromagnétique 1 selon l'invention ; dans ces fi- gures, on a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes éléments ou des éléments de même fonction que dans le premier exemple de réalisation. Selon la figure 3, la soupape électromagnétique 1 du second exemple de réalisation comporte, contrairement au premier exemple de réalisation, un corps de soupape 10 en trois parties. Le corps de soupape 10 se compose d'un élément intérieur 11 et d'un élé- 7 ment extérieur 12 en deux parties avec un manchon 12a et une rondelle de rebondissement 8. La rondelle de rebondissement 8 est reliée au manchon 12a qui a une forme étagée. L'extrémité du manchon 12a tournée vers le noyau polaire 41 a une cavité 23. La rondelle anti- rebondissement 8 a une zone en forme de bride 9, périphérique, dirigée radialement vers l'extérieur et qui, comme cela apparaît à la figure 4, se loge dans la cavité 23. Comme cela apparaît également à la figure 4, entre l'élément extérieur 12 et la zone de bride 9, on a à la fois un intervalle radial 31 et un intervalle axial 32 lorsque l'ensemble est monté. L'intervalle axial 32 est dirigé dans la direction axiale X et se trouve entre le manchon 41a du noyau polaire et la zone de bride 9. Ainsi dans le cas d'un corps de soupape en trois parties 10, le manchon 12a et le disque brise-jet 8 pourront être fabriqués de manière économique comme pièce de transformation, notamment par emboutissage profond. L'invention permet ainsi de fabriquer une soupape électromagnétique ayant un corps de soupape simplifié de manière considérable et qui est certes en plusieurs parties mais dont les moyens de fabrication sont réduits de manière significative. En outre, la course de la soupape électromagnétique se règle également par la profondeur d'enfoncement de l'élément intérieur 11 dans l'élément extérieur 12. Le jeu radial et le jeu axial au niveau de la zone de bride 9 du disque anti rebondissement 8 permettent le coulissement avec tolérance du disque 8. Cela permet en outre de prévoir un intervalle étroit entre la zone partielle 3a de l'organe de soupape 3 et le passage 20 dans le disque 8, ce qui évite qu'un débattement radial de l'organe de sou-pape 3, du fait des tolérances, ne grippe ou ne rende difficile le fonctionnement de l'organe de soupape 3 dans l'ouverture 20.30 NOMENCLATURE 1 Soupape électromagnétique 2 Ensemble pré-assemblé de l'induit 3 Organe de soupape 3a Zone partielle 4 Induit 5 Poussoir 7 Elément de rappel 8 Disque 9 Zone de bride 10 Corps de soupape 11 Elément intérieur 12 Elément extérieur 12a Manchon 13 Bille 14 Orifice d'alimentation 15 Passage 16 Siège de soupape 17 Chambre de soupape 18a Orifices de sortie 20 Passage central 21 Zone de base 21a Côté intérieur 22 Zone latérale 23 Cavité 32 Intervalle axial 41 Noyau polaire 41a Manchon 42 Bobine 51 Entrefer X Axe35 REVENDICATIONS1 °) Soupape électromagnétique pour la commande d'un fluide comprenant : - un induit (4), - un noyau polaire (41) avec un entrefer (51) entre l'induit (4) et le noyau polaire (41), - un organe de soupape (3) relié à l'induit (4) et mobile en commun avec l'induit (4), - un corps de soupape (10) au moins en deux parties comprenant un élément intérieur (11) et un élément extérieur (12) entourant au moins partiellement l'élément intérieur (11), * l'élément intérieur (11) ayant un passage (15) muni d'un siège de soupape (16), * l'organe de soupape (3) libérant ou fermant le passage (15) au ni- veau du siège de soupape (16), et * un élément de rappel (7) exerçant une force de rappel sur l'organe de soupape (3) pour rappeler l'organe de soupape (3) en position fermée, - l'élément extérieur (12) ayant une zone de base (21) et une zone latérale (22), la zone de base (21) comportant un passage (20) pour l'organe de soupape (3), et - le passage (15) de l'élément intérieur (11) est dirigé vers le côté intérieur de l'élément extérieur (12) et lorsque la soupape électromagnétique est ouverte, la déviation du liquide se fait au niveau du côté intérieur de l'élément extérieur (12). 2°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée par une liaison pressée entre l'élément intérieur (11) et l'élément extérieur (12). 3°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément extérieur (12) est un composant de base en une seule partie.35 10 4°) Soupape électromagnétique selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'élément extérieur (12) est principalement réalisé sous la forme d'un pot. 5°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le corps de soupape (10) est réalisé en trois parties comprenant l'élément intérieur (11) et un élément extérieur (12) en deux parties, l'élément extérieur ayant un manchon (12a) et un disque antirebondissement (8). 6°) Soupape électromagnétique selon la revendication 5, caractérisée en ce que le disque anti-rebondissement (8) est placé dans une cavité (23) du manchon (12a). 7°) Soupape électromagnétique selon la revendication 6, caractérisée en ce que le disque anti-rebondissement (8) présente dans la cavité (23) un jeu radial (31) et un jeu axial (32). 8°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée par plusieurs orifices de sortie (18) entre l'élément intérieur (11) et l'élément extérieur (12). 9°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée par un orifice d'alimentation (14) dans le corps de soupape (10) dirigé radialement vers l'axe (X) du corps de soupape (10). 10°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée parun ensemble d'induit (2) comprenant l'organe de soupape (3), l'induit (4), l'élément de rappel (7) et un poussoir (5).5