Brevet FR2956716A1 — publié le 20110826

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une soupape électromagnétique fermée en l'absence de courant pour commander 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 L'invention a pour objet une soupape électromagnétique pour commander un fluide comprenant : - un induit, - un noyau polaire avec un intervalle de travail entre l'induit et le noyau polaire, - un organe de soupape relié à l'induit et solidaire en mouvement de l'induit, - un corps de soupape muni d'un orifice traversant dans lequel est formé un siège de soupape, * l'organe de soupape fermant ou libérant l'orifice traversant par le siège de soupape, - un élément de rappel exerçant une force de rappel sur l'organe de soupape pour rappeler l'organe de soupape en position fermée, - un élément de ressort installé dans l'intervalle de travail et, - un dispositif de réglage en contact avec l'élément de ressort pour régler la force de ressort développée par l'élément de ressort. La soupape électromagnétique de commande d'un fluide selon l'invention a l'avantage de comporter un dispositif de réglage pour 2 soutenir un élément de ressort supplémentaire et elle permet de régler l'action de la force de ressort développée par l'élément de ressort en coopérant avec l'élément de rappel. Le réglage de la force de ressort développée par l'élément de ressort permet de s'opposer à la force croissante de manière exponentielle lorsque l'intervalle axial de travail, diminue lorsque la soupape électromagnétique est commandée. Cela améliore considérablement la possibilité de réglage de la soupape électromagnétique. En outre, cela permet de compenser les écarts dimensionnels propres à chaque soupape électromagnétique et de garantir toujours une force de ressort constante pour l'électrovanne. Selon un développement préférentiel de l'invention, le dispositif de réglage équipe le noyau polaire. Cela permet de réaliser un dispositif de réglage simple et économique comprenant un nombre minimum de pièces et assemblées en un temps de montage bref, tout en permettant un réglage précis ou un calibrage de la soupape électromagnétique. En outre l'élément de ressort peut être constitué par un ressort économique en forme de disque ou ressort Belleville. De façon préférentielle, le dispositif de réglage est prévu dans une cavité centrale du noyau polaire ce qui constitue une construction compacte dont le volume est réduit au minimum. De façon préférentielle, l'élément de ressort comporte un orifice central de forme annulaire. En outre le dispositif de réglage est en contact avec la périphérie intérieure de l'élément de ressort. Cela permet de réaliser l'élément de ressort sous la forme d'un disque à ressort ou rondelle Belleville, annulaire, économique. L'appui de la périphérie intérieure de l'élément de ressort contre le dispositif de réglage et l'appui de sa périphérie extérieure contre l'induit permet un réglage précis de la force de ressort agissant dans le sens de la fermeture exercée par l'élément de ressort. Cela permet de compenser simplement les tolérances de fabrication. Selon un autre développement avantageux de l'invention, le dispositif de réglage est un cylindre plat ou en variante un élément tubulaire. Il en résulte une fabrication simple et économique du dispositif de réglage par un nombre réduit d'étapes de fabrication et 3 d'usinage. En outre le dispositif de réglage peut ainsi coulisser et se bloquer de manière garantie de façon simple et sans nécessiter de dispositif complexe ou d'outils complexes dans la cavité centrale du noyau polaire. Selon un développement préférentiel de l'invention, la soupape électromagnétique comporte un poussoir en contact avec l'élément de rappel. Le poussoir garantit l'appui de l'élément de ressort. En outre le poussoir permet un préassemblage de l'ensemble de l'induit comprenant l'induit proprement dit, l'organe de soupape, l'élément de rappel et le poussoir. Suivant une autre caractéristique préférentielle, le dispositif de réglage est en contact avec le poussoir ce qui permet de réduire dans une très large mesure les influences perturbant le champ magnétique par un réglage approprié de l'élément de rappel ou un réglage de l'intervalle de travail par une épaisseur appropriée de l'élément de ressort. Selon un autre développement avantageux de l'invention, la réunion du dispositif de réglage et de l'induit se fait par un ajustage précis ce qui garantit le fonctionnement et permet un blocage simple du dispositif de réglage avec un outil et une installation de coûts réduits au minimum et ne nécessitant qu'un temps minimum. Selon un développement préférentiel de l'invention, la face frontale du noyau polaire tournée vers l'induit comporte un premier dégagement. Selon un autre développement avantageux de l'invention, la face frontale de l'induit tournée vers le noyau polaire comporte un second dégagement. Les dégagements réalisent des espaces libres économiques pour la déformation de l'élément de ressort. De plus cela augmente seulement légèrement le volume de l'intervalle de travail et réduit de façon significative toute perturbation du circuit magnétique de la soupape électromagnétique. De façon préférentielle les dégagements ont une forme allant en diminuant. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de deux exemples de réalisation d'une soupape électromagnétique pour la commande d'un fluide 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 de commande d'un fluide selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe à l'échelle agrandie d'une partie de 10 la soupape électromagnétique de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 2 d'un second exemple de réalisation de la soupape électromagnétique selon l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention 15 En référence aux figures 1 et 2 on décrira ci-après un premier mode de réalisation d'une soupape électromagnétique de commande d'un fluide selon l'invention. La figure 1 montre schématiquement une vue en coupe d'un premier exemple de réalisation d'une soupape électromagnétique 1 20 de commande d'un fluide selon l'invention. La soupape électromagnétique 1 comporte un boîtier 40 logeant un induit 2, un organe de soupape 3 et un corps de soupape 4 reliés coaxialement au boîtier 40 suivant 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 25 poussoir 50 appliqué contre un dispositif de réglage 12 ; un intervalle de travail 51 subsiste entre l'induit 2 et le noyau polaire 41. Le noyau polaire 41 entouré par une bobine 42 est fixé au boîtier 40 par un cordon de soudure 43. Lorsque la soupape électromagnétique 1 est commandée, l'organe de soupape 3 est déplacé dans la direction de l'axe 30 XX vers le noyau polaire 41 ; lorsque la soupape est coupée, l'élément de rappel 7 remet de nouveau l'organe de soupape dans sa position de repos. Selon la figure 1, le côté extérieur du corps de soupape 4 est équipé d'un filtre 45. Un canal d'alimentation 46 perpendiculaire à 35 l'axe XX dans le corps de soupape 4 est traversé par un fluide passant à 4 travers le filtre 45 dans la direction de la flèche P, pour arriver dans un perçage 49 traversant, coaxial à l'axe XX. Le corps de soupape 4 comporte plusieurs canaux de sortie parallèles au perçage 49 formant le passage et répartis coaxialement dans la direction périphérique ; seul 5 un canal portant la référence 47 apparaît à la figure 1. Le corps de soupape 4 comporte en outre un canal de dérivation 18 pour la compensation de la pression entre le canal de sortie 47 du corps de soupape 4 et l'induit 2 du boîtier 40. Une bille 48 ferme l'extrémité du perçage formant le passage 49 à l'opposé de l'organe de soupape 3. L'extrémité du perçage formant passage 49 tourné vers l'organe de soupape 3 constitue un orifice traversant 5 du corps de soupape 4 avec 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 le ferme lorsque la soupape électromagnétique 1 est coupée du courant en fermant ainsi l'orifice de passage 5 ; lorsque la soupape électromagnétique 1 est commandée, l'organe de soupape se soulève du siège 6 et libère le passage. La partie 10 de l'organe de soupape 3 traverse de manière mobile l'orifice 9 d'une chicane 8 ; la chicane 8 est fixée dans le corps de soupape 4. Un intervalle annulaire 23 de largeur relativement importante existe entre la chicane 8 et la partie 10 pour permettre le mouvement de l'organe de soupape 3 sans le gêner. La chicane 8 dévie de 180° le fluide passant par l'orifice de passage 5 en direction du canal de sortie 47. La soupape électromagnétique 1 selon l'invention comporte en outre un élément de ressort 11 réalisé comme ressort Belleville installé dans l'intervalle de travail 51. Le dispositif de réglage 12 est en contact avec l'élément de ressort 11 pour régler la force développée par l'élément de ressort 11. Selon la figure 2, l'élément de ressort 11 a un orifice central 24 dans lequel arrive la zone d'extrémité 25 du poussoir 50. Par sa périphérie intérieure 11 a, l'élément de ressort 11 s'applique contre la face frontale 26 du dispositif de réglage 12, face tournée vers l'induit 2 et aussi contre la périphérie extérieure 1 lb de l'induit 2. Le dispositif de réglage 12 de ce premier exemple de réalisation se présente sous la forme d'un cylindre plein logé dans la cavité centrale 22 du noyau polaire 41 en étant bloqué sur le noyau polaire 41 par un ajustage 6 pressé. En déplaçant et en positionnant le dispositif de réglage 12 suivant la course de réglage S schématisée par une double flèche dans la cavité 22 du noyau polaire 41 on règle la position du poussoir 50 et ainsi la force développée par l'élément de ressort 11 au montage de la soupape électromagnétique 1, avant de l'installer dans le boîtier 40. Comme cela paraît en outre à la figure 2, la face frontale 17 du noyau polaire 41 tournée vers l'induit 2 a un premier dégagement 19 et la face frontale 18 de l'induit 2 tournée vers le noyau polaire 41 a un second dégagement 20. Les deux dégagements 19, 20 vont en diminuant. Le premier et le second dégagement 19, 20 forment un espace libre ou un espace de déformation pour l'élément de ressort 11 qui lors de l'actionnement de la soupape électromagnétique 1, est poussé ou déformé par sa périphérie extérieure 11 b coaxialement à l'axe XX en direction du noyau polaire 41. Les points d'appui spécifiques de l'élément de ressort 11 assurent une courbe caractéristique de ressort souhaitée, légèrement progressive agissant dans le sens de la fermeture de la soupape. Avec la caractéristique linéaire de la force de ressort de l'élément de rappel 7, la caractéristique de l'élément de ressort 11 en parallèle donne globalement une courbe caractéristique de ressort progressive qui s'oppose à la courbe progressive de la force de l'électro-aimant et améliore ainsi considérablement la possibilité de réglage continu (réglage proportionnel) de la soupape électromagnétique. La figure 3 montre une vue en coupe à échelle agrandie d'une partie d'un second exemple de réalisation de la soupape électromagnétique 1 ; dans cette figure on a utilisé les mêmes références que dans le premier exemple de réalisation pour désigner les mêmes éléments ou des éléments fonctionnellement identiques. Dans ce second exemple de réalisation, le dispositif de réglage 12 est constitué par un élément tubulaire logé dans la cavité 22 du noyau polaire 41. Le dispositif de réglage tubulaire 12 est également bloqué à l'induit 2 par une liaison par la force et au montage de la soupape électromagnétique 1 il coulisse ou se positionne suivant la course de réglage S pour régler ainsi la force développée par l'élément de ressort 11. Le poussoir 50 de ce second exemple de réalisation est allongé et traverse le dispositif de réglage 12 pour s'appuyer contre le fond 21 de la cavité 22 du noyau 7 polaire 41. En variante, le dispositif de réglage 12 peut également être constitué par un manchon fendu. Le dispositif de réglage 12 permet de compenser des écarts dimensionnels ou les tolérances de fabrication de l'élément de ressort 11, par exemple l'épaisseur et la planéité ainsi que les éventuelles barbes qui résultent du procédé de fabrication. L'élément de ressort 11 ainsi fabriqué peut s'utiliser comme pièce de grande série (obtenue par exemple par emboutissage). En outre le montage d'un élément de ressort 11 plus mince réduit l'intervalle de travail 51 et minimise ainsi les influences perturbant le champ magnétique. La soupape électromagnétique 1 selon l'invention dans ces deux exemples de réalisation décrits ci-dessus, offre l'avantage que le dispositif de réglage 12 puisse, par coulissement, régler la force développée par l'élément de ressort 11 en coopérant avec l'élément de rappel 7 et le poussoir 50, le réglage se faisant au moment du montage. Le réglage de la force de ressort qui agit ensuite, de l'élément de ressort 11, est possible et peut s'opposer à l'augmentation exponentielle de la force électromagnétique à mesure que l'intervalle de travail axial 51 diminue lors de l'actionnement de la soupape électromagnétique. Cela améliore considérablement la possibilité de réglage de la soupape électromagnétique 1 et permet une précision de fonctionnement plus grande en tous les points de fonctionnement. De plus, on a une caractéristique de fonctionnement analogue et très largement concordante c'est-à-dire une faible dispersion de charge dans la fabrication des soupapes électromagnétiques.25 NOMENCLATURE 1 soupape électromagnétique 2 induit 3 organe de soupape 4 corps de soupape 8 chicane 9 orifice de la chicane partie de l'organe de soupape 10 11 élément de ressort 11 a périphérie intérieure de l'élément de ressort 1 lb périphérie extérieure de l'élément de ressort 12 dispositif de réglage 18 canal de dérivation 19 dégagement dégagement 22 dégagement 21 fond 22 cavité 20 40 boîtier 41 noyau polaire 42 bobine 43 cordon de soudure 45 filtre 46 canal d'alimentation 47 canal de sortie 48 bille 49 perçage traversant 50 poussoir 51 intervalle de travail REVENDICATIONS1 °) Soupape électromagnétique pour commander un fluide comprenant : - un induit (2), - un noyau polaire (41) avec un intervalle de travail (51) entre l'induit 5 (2) et le noyau polaire (41), - un organe de soupape (3) relié à l'induit (2) et solidaire en mouvement de l'induit (2), - un corps de soupape (4) muni d'un orifice traversant (5) dans lequel est formé un siège de soupape (6), 10 * l'organe de soupape (3) fermant ou libérant l'orifice traversant (5) par le siège de soupape (6), - 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, - un élément de ressort (11) installé dans l'intervalle de travail (51) et, 15 - un dispositif de réglage (12) en contact avec l'élément de ressort (11) pour régler la force de ressort développée par l'élément de ressort (11). 2°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, 20 caractérisée en ce que le dispositif de réglage (12) est prévu sur le noyau polaire (41). 3°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que 25 le dispositif de réglage (12) est logé dans une cavité centrale (22) du noyau polaire (41). 4°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que 30 l'élément de ressort (11) comporte un orifice central (24) et a une forme annulaire et le dispositif de réglage (12) est en contact avec la périphérie intérieure (11 a) de l'élément de ressort (Il). 5°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, 35 caractérisée en ce que 10 le dispositif de réglage (12) est un cylindre plein ou un élément tubulaire. 6°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' il comporte en outre un poussoir (50) en contact avec l'élément de rappel (7). 7°) Soupape électromagnétique selon les revendications 1 et 6, 10 caractérisée en ce que le dispositif de réglage (12) est en contact avec le poussoir (50). 8°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que 15 le dispositif de réglage (12) et le noyau polaire (41) sont réunis par un ajustage pressé. 9°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que 20 la face frontale (17) du noyau polaire (41) tournée vers l'induit (2) a un premier dégagement (19). 10°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que 25 la face frontale (19) de l'induit (2) tournée vers le noyau polaire (41) a un second dégagement (20). 30