Brevet FR2956717A1 — publié le 20110826

Domaine de l'invention La présente invention concerne une soupape électromagnétique fermée en l'absence de courant et commandant un fluide. Etat de la technique De telles soupapes électromagnétiques fermées en l'absence de courant et servant à commander un fluide sont connues selon l'état de la technique dans différentes formes de réalisations en particulier comme soupapes ou électrovannes de sortie dans des dispositifs ABS/TCS/ESP équipant des 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 soupape libère le passage équipé d'un siège de soupape ou referme celui-ci. Une telle soupape électromagnétique est par exemple connue selon le document DE 10 2007 031 981 Al. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne une soupape électromagnétique pour commander un fluide comprenant : - un induit, - un organe de soupape relié à l'induit et mobile en commun avec l'induit, - un corps de soupape muni d'un orifice de passage, formant un siège de soupape, * l'organe de soupape libérant ou fermant l'orifice de passage du siège de soupape, - un élément de rappel exerçant une force de rappel sur l'organe de soupape pour le rappeler en position fermée, - une chicane montée dans le corps de soupape pour dévier une veine 30 de fluide, * la chicane ayant une ouverture traversée de manière mobile au moins par une partie de zone de l'organe de soupape, et * la partie de l'organe de soupape comporte une installation de déviation de veine de fluide. 2 La soupape électromagnétique selon l'invention a l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique que la forme de l'organe de soupape dévie une partie de la veine de fluide et réduit de manière considérable le passage du fluide à travers l'intervalle. L'installation de déviation de la veine de fluide assure la déviation de cette veine avant que celle-ci n'arrive sur la chicane et protège en outre l'intervalle entre l'organe de soupape et la chicane de sorte que la quantité de fluide passant entre la chicane et l'organe de soupape est réduite au minimum vers la chambre de l'induit. Cela réduit considérablement les forces de rappel exercées sur l'induit ce qui améliore de manière importante la possibilité de réglage de la soupape électromagnétique. Néanmoins le mouvement d'ouverture et de fermeture de l'organe de soupape n'est pas réduit ou limité par l'installation de déviation de la veine de fluide qui ne gêne pas la compensation du décalage axial dans la direction radiale et le basculement de l'organe de soupape par rapport à la chicane. Selon un développement préférentiel de l'invention, l'installation de déviation de la veine de fluide comporte plusieurs éléments déflecteurs séparés fixés à l'organe de soupape. Il en résulte une construction simple, compacte et très résistante, n'occasionnant aucun affaiblissement du diamètre de l'organe de soupape. En outre la chicane comporte des dégagements au niveau de son orifice, le nombre et la forme de ces dégagements correspondant au nombre et à la projection des éléments déflecteurs. La projection montre ainsi le contour des éléments déflecteurs lorsqu'on regarde dans la direction axiale de l'organe de soupape ce qui permet un montage rapide et sans difficulté de l'organe de soupape dans la chicane. Selon un autre développement avantageux de l'invention il est prévu exactement trois éléments de déviation couvrant chacun une plage périphérique d'environ 60°. On arrive ainsi à une couverture de l'intervalle annulaire entre l'organe de soupape et la chicane sur un angle périphérique d'environ 180° ce qui améliore considérablement le comportement fluidique et une partie plus importante du fluide reste dans le volume intérieur entre le corps de soupape et la chicane sans sortir par l'intervalle. 3 De manière préférentielle, la soupape électromagnétique comporte en outre un organe de couverture couvrant les dégagements de l'orifice de la chicane. L'organe de couverture réalisé de préférence en une seule pièce évite pratiquement tout passage de fluide à travers les dégagements couverts du brise-jet et minimise les écoulements perturbateurs à travers l'orifice de la chicane. Selon un développement préférentiel de l'invention, l'organe de couverture comporte une collerette périphérique sur le côté de la chicane tourné vers l'induit. La collerette relie des entretoises axiales de l'organe de couverture de manière à former une seule pièce, elle sert de butée à l'organe de couverture contre la chicane pour éviter en toute sécurité la traversée axiale en direction du siège de soupape de l'organe de soupape. Selon un autre développement de l'invention, l'installation de déviation de la veine de fluide est une pièce distincte fixée à l'organe de soupape. Cela permet une fabrication économique et un montage rapide et simple de l'installation de déviation d'écoulement. Cela permet également un remplacement ou la mise en place ultérieurement de cette pièce sur des organes de soupape existants. De manière préférentielle il subsiste un jeu radial entre l'organe de couverture et l'organe de soupape. Ce jeu radial permet d'absorber les jeux axiaux dans la direction radiale et le basculement de l'organe de soupape dans l'organe de couverture sans limiter la mobilité de l'organe de soupape. En outre l'organe de couverture est fixé à la chicane. On évite ainsi toute expulsion axiale hors de la chicane en direction de l'induit lors du mouvement de l'organe de soupape. Selon un développement préférentiel de l'invention, l'installation de déviation de la veine de fluide a une zone de déviation qui s'élargit vers l'extérieur à partir de la périphérie extérieure de l'organe de soupape. La mise en forme du dispositif de déviation de la veine de fluide, avantageuse du point de vue de la mécanique des fluides, en partant du diamètre extérieur de l'organe de soupape améliore considérablement le rendement de la déviation de la veine de fluide. Il est avantageux dans ce cas de prévoir des arrondis ou des 4 transitions lisses notamment au niveau de passages entre les coins de la périphérie extérieure de l'installation de l'organe de déviation de la veine de fluide. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation d'une soupape électromagnétique selon l'invention représentée dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un exemple de réalisation d'une soupape électromagnétique de commande d'un fluide selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe à échelle agrandie d'une partie de la soupape électromagnétique de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe à échelle agrandie de la soupape électromagnétique coupée sur la ligne B-B de la figure 2, - la figure 4 est une vue en coupe agrandie selon la ligne A-A de la chicane de la figure 2, - la figure 5 montre une autre vue en coupe de la chicane de la figure 4, - la figure 6 est une vue en coupe de la chicane et de l'installation de l'organe de couverture, et - la figure 7 est une vue en perspective agrandie de l'organe de couverture. Description d'un mode de réalisation de l'invention La figure 1 est une vue en coupe schématique d'un exemple de réalisation d'une soupape électromagnétique 1 pour commander un fluide selon l'invention. La soupape électromagnétique 1 comporte un boîtier 40 logeant un induit 2, un organe de soupape 3 ainsi qu'un corps de soupape 4 relié au boîtier 40, coaxialement à l'axe XX. L'ensemble de l'induit comprend l'induit 2 proprement dit, l'organe de soupape 3, un élément de rappel 7 et un poussoir 50 appliqués contre un dispositif de réglage ; l'intervalle de travail 51 est réalisé entre l'induit 2 et le noyau polaire 41. Lorsque la soupape électromagnétique 1 est actionnée, l'organe de soupape 3 est déplacé vers le noyau polaire 41 dans la direction de l'axe XX et lors de la coupure cet organe est rappelé dans sa position de repos par l'élément de rappel 7. Selon la figure 1, le côté extérieur du corps de soupape 4 porte un filtre 45. Le canal d'écoulement 46 réalisé dans le corps de 5 soupape 4 perpendiculairement à l'axe XX est traversé par un fluide passant dans le filtre 45, dans la direction de la flèche P1 pour arriver dans le perçage formant le passage 49 coaxial à l'axe XX. Le corps de soupape 4 comporte plusieurs canaux de passage parallèles au perçage du passage 49 et répartie coaxialement dans la direction périphérique ; la vue en coupe de la figure 1 ne laisse apparaître que l'un des canaux de passage portant alors la référence 47. Le corps de soupape 4 comporte en plus un canal de dérivation 52 pour équilibrer la pression entre le canal de sortie 47 du corps de soupape 4 et l'induit 2 dans le boîtier 40. Une bille 48 ferme l'extrémité du passage 49 à l'opposé de l'organe de soupape 3. L'extrémité du passage 49 du côté de l'organe de soupape 3 constitue l'orifice de passage 5 du corps de soupape 4 en formant un siège de soupape 6. Une extrémité d'une partie 10 de l'organe de soupape 3 s'applique contre le siège de soupape 6 et lorsque la soupape électromagnétique 1 n'est pas alimentée en courant, cette extrémité ferme l'orifice de passage 5 ; lorsque la soupape électromagnétique l est actionnée cette extrémité se soulève du siège 6 et libère le passage. La partie 10 de l'organe de soupape 3 traverse de manière mobile un orifice 9 de la chicane 8 fixée dans le corps de soupape 4. La partie 10 de l'organe de soupape 3 comporte une installation de déviation d'écoulement 11 sur sa périphérie comprenant 3 éléments déflecteurs 12 répartis de manière équiangulaire à la périphérie et dont seuls deux apparaissent à la figure 1. Les éléments déflecteurs 12, la partie 10, l'organe de soupape 3 dévient la veine de fluide qui passe par l'orifice 5 du corps de soupape lorsque la soupape électromagnétique 1 est ouverte ; cette déviation se fait dans la direction radiale vers l'axe XX. Ainsi, on réduit de manière importante la fraction de la veine de fluide traversant l'orifice 9 de la chicane 8 en direction de l'induit 2. De plus, un organe de couverture 14 est prévu entre la partie 10 de l'organe de soupape 3 et la chicane 8 ; cet organe est présenté de manière détaillée à la figure 7. 6 Selon la figure 2, chaque élément déflecteur 12 de l'installation de déviation d'écoulement 11 comprend un corps 21 pratiquement rectangulaire dont la zone extérieure 22 coaxiale à l'axe XX va en diminuant dans la zone de déviation 20 suivant une forme de rampe jusqu'au diamètre D de la partie 10 de l'organe de soupape 3. A la jonction entre la zone extérieure 22 et la zone de déviation 20 ainsi qu'à la jonction entre la zone de déviation 20 et la partie 10 de l'organe de soupape 3 on a des arrondis améliorant l'efficacité de la déviation de la veine de fluide dans la direction des canaux de sortie 47. De plus l'intervalle existant du fait du jeu radial S entre la chicane 8 et la partie 10 de l'organe de soupape 3 est en partie couvert ce qui réduit de manière significative le passage axial du fluide en direction de l'induit 2. L'installation de déviation d'écoulement 11 est réalisée de préférence en une seule pièce avec la partie 10 de l'organe de soupape 3. En variante l'installation de déviation d'écoulement 11 peut également être une pièce distincte fixée à l'organe de soupape 3. Selon la figure 3 qui présente une coupe suivant la ligne A-A de la figure 2, on a des éléments déflecteurs 12 dans la partie 10 de l'organe de soupape 3, suivant une répartition d'intervalle angulaire a de préférence égale à 120°. Chaque élément déflecteur 12 s'étend sur un angle d'environ 60° pour dévier l'écoulement. La figure 4 est une vue en coupe selon la ligne B-B de la figure 2. L'orifice 9 de la chicane 8 comporte précisément trois dégagements 13 correspondant en extension et en répartition angulaire aux éléments déflecteurs ou éléments d'étanchéité 12. Les dimensions géométriques des dégagements 13 et des éléments déflecteurs 12 sont dimensionnés pour former le jeu radial S entre le diamètre extérieur D de la partie 10 de l'organe de soupape 3 et l'orifice 9 de la chicane 8. Le jeu radial S permet de compenser en toute sécurité le décalage axial dans la direction radiale ou le basculement de l'organe de soupape 3 dans l'orifice 9 de la chicane 8 pendant le fonctionnement. De plus le diamètre extérieur des éléments déflecteurs ou éléments d'étanchéité 12 est suffisamment grand pour que le jeu radial nécessaire S au montage et au fonctionnement puisse également compenser le décalage axial et le basculement de l'organe de soupape 3. La forme des dégagements 13 7 correspond ainsi à la projection des éléments déflecteurs ou éléments d'étanchéité 12 augmentée du jeu radial S. Au montage, après introduction de l'organe de soupape 3 dans l'orifice 9 de la chicane 8 comme cela est présenté à la figure 5, on tourne l'organe autour de son axe longitudinal d'un angle égal à la moitié de l'angle de division de 60° par rapport à la chicane 8 suivant un mouvement de type baïonnette. Les éléments déflecteurs ou éléments d'étanchéité 12 de l'installation de déviation d'écoulement 11 sont ainsi positionnés entre les dégagements 13 de la chicane 8 et couvrent l'orifice 9 pratiquement sur une plage angulaire globale de 180° entre les dégagements 13 ; cela minimise le passage du fluide en direction de l'induit 2. Les dégagements 13 alors libres et dégagés sont couverts par l'organe de couverture 14 représenté à la figure 7 ; cet organe comporte une collerette 15 portant trois entretoises axiales 16 et que l'on introduit axialement dans la direction de l'induit 2 dans les dégagements 13 pour les occuper. Chaque entretoise ou branche 16 porte un élément de fixation sous la forme d'un crochet d'enclipage 17. Les crochets d'enclipage 17 bloquent ou sécurisent l'organe de couverture 14 comme cela est représenté à la figure 2 sur le côté de la chicane 8 tourné vers le siège de soupape 6 évitant ainsi que l'organe de couverture 14 ne soit expulsé de la chicane 8 en direction de l'induit 2. L'organe de couverture 14 peut être par exemple réalisé en matière plastique injectée ou en variante, en élastomère. L'organe de couverture 14 peut également se composer en variante de deux ou plusieurs pièces. Pour faciliter le montage de l'organe de couverture 14 axialement le long de l'organe de soupape 3 introduit dans la chicane 8, la distance axiale entre le côté de la chicane 8 tournée vers l'induit et la face frontale 23 de l'organe de soupape 3 tournée vers la chicane 8 (figure 2) est plus grande que la hauteur axiale de l'installation de recouvrement 14. La soupape électromagnétique 1 selon l'invention améliore considérablement l'effet de déviation de la veine de fluide par le dispositif de déviation de veine 11 installé sur la partie 10 de l'organe de soupape 3. De plus l'organe de couverture 14 minimise 8 considérablement le débit de fluide à travers l'orifice 9 de la chicane 8 sans pour autant limiter le mouvement de l'organe de soupape 3 dans le sens de l'ouverture et de la fermeture. Les efforts agissant sur l'induit 2 sont très réduits ce qui aboutit à une possibilité de réglage très amélioré de la soupape électromagnétique 1. lo NOMENCLATURE 1 soupape électromagnétique 2 induit 3 organe de soupape 4 corps de soupape 5 orifice de passage 6 siège de soupape 7 élément de rappel 8 chicane 9 orifice 10 partie de l'organe de partie 11 installation de déviation de veine 12 éléments déflecteurs/éléments d'étanchéité 13 dégagement 14 organe de couverture 15 collerette 16 entretoise 40 boîtier 41 noyau polaire 45 filtre 46 canal d'écoulement 47 canal de sortie 49 passage 50 poussoir 51 intervalle de travail 52 canal de dérivation30 REVENDICATIONS1 °) Soupape électromagnétique pour commander un fluide comprenant : - un induit (2), - un organe de soupape (3) relié à l'induit (2) et mobile en commun 5 avec l'induit (2), - un corps de soupape (4) muni d'un orifice de passage (5) formant un siège de soupape (6), * l'organe de soupape (3) libérant ou fermant l'orifice de passage (5) du siège de soupape (6), 10 - un élément de rappel (7) exerçant une force de rappel sur l'organe de soupape (3) pour le rappeler en position fermée, - une chicane (8) montée dans le corps de soupape (4) pour dévier une veine de fluide, * la chicane (8) ayant une ouverture (9) traversée de manière mobile 15 au moins par une partie de zone (10) de l'organe de soupape (3), et * la partie (10) de l'organe de soupape (3) comporte une installation de déviation de veine de fluide (II). 20 2°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation de déviation de la veine de fluide (11) comporte plusieurs éléments déflecteurs (12) séparés, fixés à l'organe de soupape (3). 25 3°) Soupape électromagnétique selon la revendication 2, caractérisée en ce que la chicane (8) comporte des dégagements (13) au niveau de l'orifice (9) et dont le nombre et la forme correspondent au nombre et à la projection des éléments déflecteurs (12). 30 4°) Soupape électromagnétique selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce qu' elle comporte précisément trois éléments déflecteurs (12) couvrant chacun une zone périphérique d'environ 60°. 35 10 15 2011 5°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' elle comporte un organe de couverture (14) couvrant les dégagements (13) de l'orifice (9) de la chicane (8). 6°) Soupape électromagnétique selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'installation de couverture (14) présente une collerette périphérique (15) prévue sur le côté de la chicane (8) tournée vers l'induit (2). 7°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation de déviation de veine de fluide (11) est une pièce distincte fixée à l'organe de soupape (3). 8°) Soupape électromagnétique selon la revendication 5, caractérisée par un jeu radial entre l'organe de couverture (14) et l'organe de soupape (3). 9°) Soupape électromagnétique selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'organe de couverture (14) est fixé à la chicane (8). 25 10°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation de déviation d'écoulement (11) a une zone de déviation (20) s'étendant en s'élargissant à partir de la périphérie extérieure de l'organe de soupape (3). 30