Brevet FR3115344A1 — publié le 20220422

L’invention concerne une vanne solénoïde (2) pour circuit de distribution de liquide de nettoyage de véhicule automobile, la vanne comprenant un bobinage (24) entourant un tube (22) comprenant une masselotte (14) connectée à un ressort (18), la masselotte (14) pouvant obturer ou non un conduit d’écoulement de liquide de la vanne, la vanne comprenant plusieurs éléments métalliques (14, au contact les uns des autres, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins une anode sacrificielle (30) présentant une première face (32) en contact avec au moins un des éléments métalliques et une deuxième face (34) en contact avec l’air environnant, l’anode sacrificielle (30) étant réalisé dans un matériau de potentiel électrochimique inférieur aux éléments métalliques de la vanne. Figure pour l’abrégé : figure 1 Vanne solénoïde pour circuit de distribution de liquide de véhicule automobile L’invention concerne les vannes solénoïdes pour circuit de distribution de liquide de véhicule automobile, plus particulièrement celles utilisées dans un circuit de distribution de liquide de lavage de véhicule automobile. Les dispositifs de nettoyage de surfaces de véhicule automobile embarqués sur un véhicule comprennent généralement, au niveau de leur circuit de distribution fluidique, une ou plusieurs vannes permettant ou empêchant le passage de liquide nettoyage. Par exemple, le circuit de distribution fluidique peut comprendre un distributeur de liquide permettant la répartition de liquide de nettoyage provenant du réservoir de liquide de nettoyage à un ensemble de buses de nettoyage disposées devant différentes surfaces à nettoyer (pare-brise, lunette arrière, capteurs, etc.). Il est alors fréquent que des vannes soient placées au niveau de chaque tuyau alimentant les différentes buses afin d’autoriser ou non le passage de liquide. Les vannes solénoïdes (ou vanne électromagnétique) font partie des vannes pouvant être utilisées pour remplir cette fonction. Une vanne solénoïde fonctionne de la manière suivante (nous allons décrire l’exemple d’une vanne solénoïde dite « normalement fermée ») : la vanne comprend un conduit permettant le passage de liquide entre un orifice d’admission de liquide et un autre de refoulement. Ce conduit comprend une zone pouvant être obturée par une masselotte métallique, par exemple en fer doux, pour empêcher l’écoulement de liquide au travers de la vanne. Sans courant électrique, cette masselotte obture le conduit, généralement grâce à un clapet à son extrémité destinée à cela. La masselotte est connectée à un ressort (permettant à celle-ci de continuer à obturer le conduit en la plaquant en position d’obturation et ce malgré l’augmentation de pression due à l’arrivée de liquide) et cet ensemble est placé dans un cylindre métallique autour duquel un fil conducteur est enroulé pour créer une bobine entourant la masselotte. Le fil conducteur est relié par ses deux extrémités à une source d’énergie. Quand un courant électrique est appliqué à la bobine, cela génère un champ électromagnétique agissant sur le ressort et la masselotte pour les déplacer dans le cylindre afin de libérer le conduit et ainsi permettre le passage de liquide. Un arrêt de l’alimentation électrique conduit à un retour à l’état d’obturation. Une vanne solénoïde peut également être « normalement ouverte ». Sa structure est la même que celle décrite précédemment, la différence étant que l’état au repos correspond à la vanne ouverte, l’application de courant dans la bobine permettant de déplacer l’ensemble masselotte/ressort pour le placer en position d’obturation. Le sens du mouvement de la masselotte est du ressort est déterminé par le fait que la bobine exerce une force de traction (pour une vanne normalement fermée) ou de poussée (pour une vanne normalement ouverte), cela dépendant du sens du courant appliqué à l’intérieur de la bobine. L’utilisation d’une vanne solénoïde dans un dispositif de distribution de liquide présente cependant un inconvénient. Comme décrit plus haut, la vanne comprend de nombreux éléments métalliques en contact les uns avec les autres (masselotte, ressort, cylindre, etc.). Les ouvertures et fermetures répétées de la vanne conduisent à l’entrée d’eau à l’intérieur de cette dernière, par exemple par capillarité, par exemple à l’intérieur du cylindre autour de la masselotte. A long terme, cela peut conduire à une oxydation des éléments métalliques de la vanne du fait de la présence d’eau et d’un échauffement régulier dû à l’application d’un courant électrique et par conséquent à un dysfonctionnement de la vanne, ce qui peut conduire à une avarie du dispositif de nettoyage dans son ensemble. Cela est vrai et ce même si les éléments métalliques sont réalisés dans un ou des matériaux difficilement oxydables. En effet, il est fréquent d’utiliser de l’acier inox AISI 430F, très apprécié pour son usinabilité mais plus sujet à l’oxydation que les autres aciers de ce type, et ce malgré sa dénomination. L'invention a notamment pour but de fournir une vanne solénoïde plus résistante à la corrosion que les vannes solénoïdes selon l’art antérieur. A cet effet l’invention a pour objet une vanne solénoïde pour circuit de distribution de liquide de nettoyage de véhicule automobile, la vanne comprenant un bobinage entourant un tube comprenant une masselotte connectée à un ressort, la masselotte pouvant obturer ou non un conduit d’écoulement de liquide de la vanne, la vanne comprenant plusieurs éléments métalliques au contact les uns des autres, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins une anode sacrificielle présentant une première face en contact avec au moins un des éléments métalliques et une deuxième face en contact avec l’air environnant. Ainsi, l’anode sacrificielle, qui est réalisée dans un matériau plus réducteur que les éléments métalliques de la vanne solénoïde, va s’oxyder à la place de ces derniers. Plus précisément, l’anode sacrificielle va s’oxyder au contact d’au moins un élément métallique réalisé dans un matériau plus noble (qui correspond ici à la cathode) et en présence d’un électrolyte (le liquide entré dans la vanne dans le cas présent). Les électrons passent des sites les plus actifs (i.e. de l’anode) vers les sites les moins actifs (i.e. la cathode) où une seconde réaction d’oxydoréduction a lieu mettant en jeu les électrons précédemment libérés par l’anode sacrificielle. Dès lors, les éléments métalliques, qui forment les réducteurs de cette deuxième réaction, ne cèdent pas d’électrons autres que ceux provenant de l’anode sacrificielle. Par conséquent, ils ne s’oxydent pas. Suivant d’autres caractéristiques optionnelles de la vanne prises seules ou en combinaison : - , l’anode sacrificielle peut être réalisé dans un matériau de potentiel électrochimique inférieur aux éléments métalliques de la vanne ; - l’anode sacrificielle peut être en contact avec un support de bobine métallique recouvrant partiellement le bobinage et le tube. Ainsi, l’anode sacrificielle est en contact avec un élément métallique recouvrant plusieurs autres éléments métalliques, ce qui permet d’assurer de manière facilitée le contact entre l’anode sacrificielle et les éléments métalliques ; - la vanne peut comprendre une enveloppe externe en matière plastique confinant les éléments métalliques de la vanne, l’enveloppe externe comprenant au moins une ouverture traversante dans laquelle est maintenue l’anode sacrificielle. Ainsi, les éléments métalliques de la vanne sont protégés des agressions extérieures, par exemple de l’humidité extérieure ; - l’enveloppe externe peut être surmoulée sur les éléments métalliques de la vanne. Il s’agit ici d’une manière économique de concevoir l’enveloppe externe de la vanne solénoïde en assurant un bon confinement des éléments métalliques ; - l’anode sacrificielle peut être maintenue dans l’ouverture traversante par l’enveloppe externe surmoulée. Il s’agit ici d’une fixation sûre et assurant un bon contact entre l’anode sacrificielle et les éléments métalliques de la vanne solénoïde ; - l’anode sacrificielle peut être démontable, notamment pour des opérations de maintenance. Cela permet de continuer à protéger la vanne solénoïde sans avoir à changer l’ensemble mais seulement l’anode sacrificielle ; - l’enveloppe externe peuvent comprendre, au niveau de l’ouverture traversante, des clips de fixation de l’anode sacrificielle. Il s’agit ici d’un mode de fixation réversible simple ; - les éléments métalliques peuvent être réalisés en inox, l’anode sacrificielle étant réalisée dans un matériau choisi parmi le magnésium, le cuivre et le zinc. On obtient ici une combinaison de matériaux ayant des potentiels électrochimiques respectifs éloignés ; et - l’anode sacrificielle est dimensionnée pour empêcher l’oxydation des éléments métalliques sur la durée de vie moyenne d’une vanne solénoïde. Ainsi, on peut éviter des opérations de maintenance sur le long terme. L’invention a également pour objet un circuit de distribution de liquide de nettoyage de véhicule automobile comprenant une vanne solénoïde selon la présente demande. Brève description des figures L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d’une vanne solénoïde selon un premier mode de réalisation de l’invention, et la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d’une vanne solénoïde selon un second mode de réalisation de l’invention. Sur toutes les figures, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références. Les réalisations décrites en faisant référence aux figures sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres modes de réalisation. Description détaillée On se réfère désormais à la figure 1 illustrant une vanne solénoïde 2 destinée à être montée dans un circuit de distribution de liquide de nettoyage de véhicule automobile. La vanne solénoïde 2 comprend un orifice d’entrée de liquide 4 et un orifice de sortie de liquide 6 (ces derniers pourraient être inversés), un conduit s’étendant entre les deux orifices d’entrée 4 et de sortie 6 de liquide. Le conduit comprend une portion 8 de diamètre réduit dont une des extrémités 10 peut être obturée ou non afin d’empêcher ou de permettre le passage de liquide de nettoyage au travers du conduit. L’extrémité 10 peut être obturée par un clapet 12 porté par une masselotte 14. Le clapet 12 peut par exemple être réalisé en polytétrafluoroéthylène et la masselotte en fer doux. L’ensemble formé de la masselotte 14 et du clapet 12 est mobile en translation selon une direction représentée par la flèche 16 afin de laisser passer ou de bloquer le passage du liquide dans le conduit entre l’orifice d’entrée 4 et l’orifice de sortie 6. La masselotte 14 peut être reliée à un ressort 18 dont l’état de compression permet, en l’absence d’apport d’énergie à la vanne solénoïde 2, de maintenir la masselotte en état d’obturation du conduit (vanne normalement fermée) ou en état d’ouverture du conduit (vanne normalement ouverte). Le ressort 18 est relié à un organe d’ajustement 20, par exemple une vis d’ajustement, permettant d’ajuster le positionnement de l’ensemble ressort 18/masselotte 14/ clapet 12. La masselotte 14 est placée dans un tube 22, classiquement métallique, autour duquel s’étend un bobinage 24, classiquement en cuivre, les extrémités du bobinage étant reliés à un connecteur 26 pour alimenter la vanne solénoïde 2 en électricité. L’application d’un courant électrique génère un champ électromagnétique agissant sur le ressort 18 et la masselotte 14 pour les déplacer dans le cylindre 22 afin de libérer ou d’obturer le conduit et ainsi permettre ou non le passage de liquide. Un arrêt de l’alimentation électrique conduit à un retour à l’état initiale de la vanne solénoïde 2. La vanne solénoïde 2 comprend plusieurs éléments métalliques dont peuvent faire partie la masselotte 14, le tube 22, le ressort 18, le bobinage 24 mais également un support de bobine 28. Tous ces éléments métalliques sont en contact les uns avec les autres. L’ouverture de la vanne solénoïde 2 conduit à une entrée de liquide, par exemple par capillarité dans les interstices entres les éléments métalliques, ce qui peut conduire à une oxydation des éléments métalliques. Pour parer à cela, la vanne solénoïde 2 comprend une anode sacrificielle 30 dont au moins une première face 32 est en contact avec un des éléments métalliques et au moins une deuxième face 34 est en contact avec l’air environnant pour assurer un apport en oxygène à l’anode sacrificielle 30. La face 32 de l’anode sacrificielle 30 est par exemple en contact avec le support de bobine 28. L’anode sacrificielle 30 est notamment réalisée dans un matériau de potentiel électrochimique inférieur aux éléments métalliques et ce afin de s’oxyder en lieu et place de ces éléments. Elle peut être réalisée plus particulièrement en magnésium, en cuivre ou encore en zinc, par exemple en collaboration avec des éléments métalliques réalisés en inox. En effet, en présence d’eau, d’air (via la seconde face 34 de l’anode sacrificielle 30), et a fortiori en présence de chaleur due à une alimentation de la vanne solénoïde en électricité, l’anode sacrificielle va s’oxyder au contact d’au moins un élément métallique réalisé dans un matériau plus noble (qui correspond ici à la cathode) et en présence d’un électrolyte (le liquide de nettoyage entré dans la vanne dans le cas présent). Les électrons passent des sites les plus actifs (i.e. de l’anode) vers les sites les moins actifs (i.e. la cathode) où une seconde réaction d’oxydoréduction a lieu mettant en jeu les électrons précédemment libérés par l’anode sacrificielle. Dès lors, les éléments métalliques, qui forment les réducteurs de cette deuxième réaction, ne cèdent pas d’électrons autres que ceux provenant de l’anode sacrificielle. Par conséquent, ils ne s’oxydent pas. Les dimensions de l’anode sacrificielle 30 peuvent être différentes de celle illustrée sur les figures (longueur ou encore épaisseur). Il est préférable de choisir des matériaux ayant des potentiels électrochimiques les plus différents possibles. Sur les exemples illustrés sur les figures, l’anode sacrificielle 30 est en contact, via sa première face 32, avec le support de bobine 28. Ce dernier entoure entre autres le bobinage 24, la masselotte 14, le tube 22 et le ressort 18. Le placement de l’anode sacrificielle 30 contre ce dernier permet de s’assurer facilement d’un contact direct et indirect entre l’anode sacrificielle 30 et les différents éléments métalliques de la vanne solénoïde 2. La position de l’anode sacrificielle 30 sur le support de bobine 28 pourrait être différente de celle illustrée sur les figures. De plus, l’anode sacrificielle 30 pourrait être en contact avec un ou plusieurs autres éléments métalliques, tant qu’elle est en contact avec au moins un élément métallique et que tous les éléments métalliques sont en contact les uns des autres. La vanne solénoïde 2 peut en outre comprendre une enveloppe externe 36 en matière plastique, par exemple en matière thermoplastique, confinant les éléments métalliques de la vanne solénoïde 2. La présence de celle-ci permet d’assurer une protection des éléments métalliques vis-à-vis de l’environnement extérieur de la vanne solénoïde 2. L’enveloppe externe 36 comprend une ouverture traversante dans laquelle est maintenue l’anode sacrificielle 30 pour assurer un contact entre la première face 32 et au moins un élément métallique, le support de bobine 28 sur les figures. Selon une première variante de l’invention, l’enveloppe externe 36 peut être surmoulée sur les éléments métalliques de la vanne solénoïde 2 par un procédé de surmoulage classique connu de l’homme du métier. Cela permet d’assurer la protection susmentionnée de manière économique en fabriquant directement l’enveloppe externe 36 sur le reste de la vanne solénoïde 2. Alternativement, l’enveloppe externe 36 peut être fabriquée, par exemple par moulage par injection, dans un premier temps puis rapportée sur la vanne solénoïde 2 lors de l’assemblage de cette dernière. L’anode sacrificielle 30 peut être maintenue dans l’ouverture par l’enveloppe externe surmoulée. Il est possible de la placer avec les éléments métalliques avant surmoulage de l’enveloppe externe 36 afin d’assurer une cohésion de l’ensemble. Alternativement, elle peut être montée sur la vanne solénoïde 2 après surmoulage de l’enveloppe externe 36 dans l’ouverture traversante. Il est possible de prévoir que laquelle l’anode sacrificielle 30 soit démontable, notamment pour des opérations de maintenance. En effet, et comme expliqué plus haut, cette dernière va être oxydée petit à petit et pourrait ne plus protéger les éléments métalliques du fait d’une oxydation trop importante alors que la vanne solénoïde est encore en état de fonctionnement. Dans ce cas, et lors d’une opération de maintenance, l’anode sacrificielle 30 pourrait être remplacée car maintenue en position par un ou des organes de fixation réversibles. Par exemple, l’enveloppe externe 36 peut comprendre, au niveau de l’ouverture traversante et comme cela est illustré à la figure 2, des clips de fixation 38 permettant de clipper l’anode sacrificielle en contact avec au moins un élément métallique de manière réversible. Ils peuvent être moulés en même temps que le reste de l’enveloppe externe 36, enveloppe dans ce cas réalisée de préférence en matière thermoplastique. Comme expliqué plus haut, il est possible de mettre en place des moyens permettant un remplacement de l’anode sacrificielle 30 lors du fonctionnement de la vanne solénoïde 2. Alternativement, il est possible de vouloir que l’anode sacrificielle 30 ait une durée de vie équivalente voire supérieure à la durée de vie moyenne d’une vanne solénoïde. Dès lors, il est possible de dimensionner cette dernière pour qu’elle puisse protéger les éléments métalliques de la vanne solénoïde 2 pendant la durée de vie moyenne de ce type de vanne. Pour se faire, il sera nécessaire de prendre en compte plusieurs paramètres comme par exemple le nombre moyen d’activation de la vanne ou encore l’importance de la surface métallique à protéger pour déterminer la vitesse de corrosion moyenne d’une vanne de ce type montée sur un circuit de distribution de liquide de nettoyage. On peut également prendre en compte l’environnement dans lequel le véhicule équipée d’une telle électrovanne 2 sera susceptible d’évoluer, notamment un climat marin, un climat chaud ou un climat humide. Une électrovanne solénoïde du type décrit ci-dessus peut être montée sur un circuit de distribution de liquide de nettoyage de véhicule automobile. Par exemple, il est possible de la placer en amont d’une buse de nettoyage afin de contrôler l’accès à cette dernière. Il serait également possible de la placer en aval d’une pompe lave-glace afin de s’en servir comme organe anti-retour. Liste de références 2 : vanne solénoïde / électrovanne 4 : orifice d’entrée de liquide 6 : orifice de sortie de liquide 8 : portion de diamètre réduit 10 : extrémité de la portion de diamètre réduit 12 : clapet 14 : masselotte 16 : direction de déplacement de la masselotte et du clapet 18 : ressort 20 : organe d’ajustement 22 : tube 24 : bobinage 26 : connecteur 28 : support de bobine 30 : anode sacrificielle 32 : première face de l’anode sacrificielle 34 : seconde face de l’anode sacrificielle 36 : enveloppe externe 38 : clips de fixation Vanne solénoïde (2) pour circuit de distribution de liquide de nettoyage de véhicule automobile, la vanne comprenant un bobinage (24) entourant un tube (22) comprenant une masselotte (14) connectée à un ressort (18), la masselotte (14) pouvant obturer ou non un conduit d’écoulement de liquide de la vanne, la vanne comprenant plusieurs éléments métalliques (14, au contact les uns des autres, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins une anode sacrificielle (30) présentant une première face (32) en contact avec au moins un des éléments métalliques et une deuxième face (34) en contact avec l’air environnant. Vanne solénoïde (2) selon la revendication 1, dans lequel l’anode sacrificielle (30) est réalisé dans un matériau de potentiel électrochimique inférieur aux éléments métalliques de la vanne. Vanne solénoïde (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’anode sacrificielle (30) est en contact avec un support de bobine (28) métallique recouvrant partiellement le bobinage (24) et le tube (22). Vanne solénoïde (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, la vanne comprenant une enveloppe externe (36) en matière plastique confinant les éléments métalliques de la vanne, l’enveloppe externe (36) comprenant au moins une ouverture traversante dans laquelle est maintenue l’anode sacrificielle (30). Vanne solénoïde (2) selon la revendication 4, dans laquelle l’enveloppe externe (36) est surmoulée sur les éléments métalliques de la vanne. Vanne solénoïde (2) selon la revendication 5, dans laquelle l’anode sacrificielle (30) est maintenue dans l’ouverture traversante par l’enveloppe externe (36) surmoulée. Vanne solénoïde (2) selon l’une quelconque des revendications 4 et 5, dans laquelle l’anode sacrificielle (30) est démontable, notamment pour des opérations de maintenance. Vanne solénoïde (2) selon l’une quelconque des revendications 4, 5 ou 7, dans laquelle l’enveloppe externe (36) comprend, au niveau de l’ouverture traversante, des clips de fixation (38) de l’anode sacrificielle (30). Vanne solénoïde (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les éléments métalliques sont réalisés en inox, l’anode sacrificielle (30) étant réalisée dans un matériau choisi parmi le magnésium, le cuivre et le zinc. Vanne solénoïde (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’anode sacrificielle (30) est dimensionnée pour empêcher l’oxydation des éléments métalliques sur la durée de vie moyenne d’une vanne solénoïde.