Brevet FR3154263A1 — publié le 20250418

La présente invention concerne un actionneur électromagnétique linéaire (1) comprenant un boîtier (2) définissant au moins deux espaces annulaires concentriques d’axe X dans lesquels sont logés une première bobine annulaire (31) et une deuxième bobine annulaire (32), un piston annulaire (4) monté mobile axialement en translation selon un axe X1 entre une position rétractée (R) et une position déployée (D) et destiné à transmettre un effort d’actionnement, caractérisé en ce que le piston (4) est agencé radialement entre les deux bobines (31, 32). Figure pour l’abrégé : Figure 1 Actionneur électromagnétique linéaire L’invention concerne un actionneur électromagnétique linéaire. L’actionneur électromagnétique linéaire selon l’invention trouve un intérêt particulier dans le domaine des actionneurs pour un système de transmission d’un véhicule automobile. L’invention concerne plus précisément un actionneur électromagnétique qui est destiné à être logé à l’intérieur d’un carter de transmission de la chaîne de transmission en étant lié à un dispositif d’accouplement. Un actionneur pour une application similaire est décrit dans le document US 20170159726 A1. Ce document divulgue un actionneur électromagnétique pour actionner un dispositif d’accouplement équipant un système différentiel. Le dispositif d’accouplement présente un état désaccouplé dans lequel le différentiel est libre de distribuer un couple provenant d’un moteur vers deux arbres de roue d’un essieu du véhicule et un état accouplé qui désactive la fonction « différentiel » de sorte que les deux arbres de roue ne peuvent pas tourner à des vitesses différentes. L’actionneur électromagnétique comporte un boîtier qui est destiné à être fixé dans un carter de transmission dans lequel est également logé le système de différentiel. Par ailleurs, l’actionneur électromagnétique comporte un boîtier présentant un espace annulaire dans lequel sont logés une bobine et un piston monté mobile entre une position rétractée et une position déployée. Ce type d’actionneur classique utilise une seule bobine pour assurer le stockage de l’énergie dans le circuit magnétique. Cette bobine n’assure qu’un seul mouvement du piston dans une seule direction et il n’est ainsi pas possible de contrôler le temps de relâchement correspondant au mouvement inverse sans une boucle fermée robuste. Les performances de cet actionneur électromagnétique sont déterminées par la taille des composants et la tension disponible appliquée à la bobine. Il est ainsi nécessaire dans le domaine automobile d’avoir un rapport compacité, poids et performance le plus optimisé possible, c’est-à-dire un actionneur compact proposant une bonne performance. Un des buts de l’invention est de proposer un actionneur électromagnétique permettant de contrôler préciser le temps d’actionnement et de relâchement correspondant aux mouvements opposés du piston. L’invention propose ainsi un actionneur électromagnétique linéaire comprenant un boîtier définissant au moins deux espaces annulaires concentriques d’axe X dans lesquels sont logés une première bobine annulaire et une deuxième bobine annulaire, un piston annulaire monté mobile axialement en translation selon un axe X1 entre une position rétractée et une position déployée et destiné à transmettre un effort d’actionnement. Selon l’invention, le piston est agencé radialement entre les deux bobines. En d’autres termes, la première bobine annulaire, le piston annulaire et la deuxième bobine annulaire se succèdent radialement en partant de l’axe X. Du fait de la présence des deux bobines annulaires, l’actionneur électromagnétique est dit bistable. Les deux bobines annulaires permettent de faire translater le piston soit dans la position rétractée, soit dans la position déployée. Dans la présente invention, chaque bobine associée au piston et le boîtier forment un circuit magnétique constituant un électro-aimant. L’actionneur électromagnétique selon la présente invention comprend ainsi deux électro-aimants avec un piston partagé. Selon l’invention, la première bobine a un rayon RB1 et la deuxième bobine a un rayon RB2, le rayon RB1 étant inférieur au rayon RB2. En d’autres termes, les deux bobines annulaires sont coaxiales. Selon l’invention, le boîtier comprend un premier demi-boîtier définissant le premier espace annulaire logeant la première bobine annulaire et un deuxième demi-boîtier définissant le deuxième espace annulaire logeant la deuxième bobine annulaire. Selon l’invention, chaque demi-boîtier comprend une extension radiale de manière à former une surface d’arrêt en translation du piston. Avantageusement, ces surfaces d’arrêts sont de formes coniques. Selon l’invention, les deux demi-boîtiers sont reliés par des brides amagnétiques. En variante, ces brides sont réalisées avec le même matériau que le boîtier avec une épaisseur amincie par rapport aux autres parois du boîtier. Ces brides permettent de découpler les deux circuits magnétiques associés aux deux électro-aimants. L'épaisseur de ces brides doit être la plus faible possible pour limiter la fuite de flux magnétique. Il faut comprendre le terme amagnétique signifiant un matériau ayant une absence de propriété magnétique. Selon une autre caractéristique de l’invention, le piston présente une asymétrie selon l’axe X1. Selon l’invention, vu en coupe, le piston présente une forme en marche d’escalier avec une première partie annulaire et une deuxième partie annulaire reliées entre elles par un pont, la première partie annulaire se trouve dans le flux magnétique de la première bobine annulaire et la deuxième partie annuaire se trouve dans le flux magnétique de la deuxième bobine annulaire. La première partie annulaire a un rayon RP1 et la deuxième partie annulaire a un rayon RP2. Le rayon RP1 est inférieur au rayon RP2. Cette forme en escalier permet également de découpler les deux circuits magnétiques associés aux deux électro-aimants. Cette forme en escalier permet d’augmenter les performances d’un actionneur électromagnétique ayant deux bobines. Cette forme en escalier permet d’équilibrer la différence de rayon des deux bobines. Selon l’invention, la longueur axiale selon l’axe X1 de la première partie du piston est 50 % à 300 % supérieure à la longueur axiale de la deuxième partie du piston. Selon l’invention, le piston comprend deux extrémités coniques aptes à coopérer avec les surfaces d’arrêt des demi-boîtiers. Selon l’invention, le boîtier comprend des surfaces de guidage en partie amagnétiques pour guider le piston. L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence au dessin annexé : La FIG. 1 représente une vue en coupe d’un actionneur électromagnétique linéaire selon l’invention. Il est à noter que la figure divulgue l’invention d’une manière suffisamment détaillée pour sa mise en œuvre, la figure aidant à mieux définir l’invention au besoin. La FIG. 1 représente un actionneur 1 selon l’invention. Cet actionneur 1 est un actionneur électromagnétique linéaire apte à être logé dans un carter de transmission. Le carter de transmission peut être constitué par n’importe quel carter de la chaine de transmission d’un véhicule, notamment un carter de différentiel. Il comprend un boîtier 2 qui est destiné à être fixé à un carter de transmission (non représenté). Le boîtier 2 comprend deux espaces annulaires concentriques d’axe X dans lesquels sont logés une première bobine annulaire 31 et une deuxième bobine annulaire 32 ainsi qu’un piston annulaire 4. Le boîtier 2 est réalisé dans un matériau magnétique, par exemple en acier magnétique. Les bobines annulaires 31, 32 sont constituées d'un enroulement de fil conducteur et peuvent être encapsulées de manière étanche par un revêtement en matériau polymère par exemple en résine époxy, en polyuréthane ou en polyamide. L’actionneur 1 peut comporter un connecteur électrique (non représenté) qui est destiné au raccordement électrique des bobines 31, 32 à un dispositif de commande qui est positionné à l’extérieur du carter. Le connecteur électrique permet d’alimenter électriquement ces bobines 31, 32. Le boîtier 2 comprend un premier demi-boîtier 21 définissant le premier espace annulaire logeant la première bobine annulaire 31 et un deuxième demi-boîtier 22 définissant le deuxième espace annulaire logeant la deuxième bobine annulaire 32. La première bobine 31 a un rayon RB1 et la deuxième bobine 32 a un rayon RB2. Le rayon RB1 est inférieur au rayon RB2. Les deux demi-boîtiers 21, 22 sont reliés par des brides 25, 26 amagnétiques. Le piston 4 est agencé radialement entre les deux bobines 31, 32 et plus généralement agencé radialement entre les deux demi-boîtiers 21, 22. Le piston est monté mobile axialement en translation selon un axe X1 entre une position rétractée R et une position déployée D. Le piston 4 translate dans un logement défini entre les deux demi-boîtiers 21, 22. Le piston 4 permet de transmettre un effort d’actionnement à un dispositif d’accouplement. Le boîtier 2 comprend des surfaces de guidage 27, 28 du piston 4. Ces surfaces 27, 28 sont partie amagnétiques. Le piston 4 est en matériau ferromagnétique, tel que du fer ou de l’acier par exemple. Le piston 4 peut comporter en outre un embout amagnétique (non représenté), également de forme annulaire, qui est fixé au piston 4 et par lequel l’effort d’actionnement est transmis au dispositif d’accouplement. L’embout amagnétique du piston 4 permet ainsi d’éviter des fuites indésirables de flux magnétiques vers les autres composants du dispositif d’accouplement. L’embout amagnétique est par exemple en bronze ou en aluminium. Le boîtier 2, chaque bobine 31, 32 associée au piston 4 forment un circuit magnétique constituant un électro-aimant. L’actionneur électromagnétique selon la présente invention comprend ainsi deux électro-aimants avec un piston 4 partagé. Le boîtier 2 sert de circuit magnétique afin de guider le flux magnétique des bobines 31, 32. Le piston 4 présente une asymétrie selon l’axe X1, c’est-à-dire que vu en coupe, le piston 4 présente une forme en marche d’escalier avec une première partie annulaire 41 et une deuxième partie annulaire 42 reliées entre elles par un pont 43. La première partie annulaire 41 se trouve dans le flux magnétique de la première bobine annulaire 31 et la deuxième partie annulaire 42 se trouve dans le flux magnétique de la deuxième bobine annulaire 32. La longueur axiale L1 selon l’axe X1 de la première partie annulaire 41 est de 50 % à 300 % supérieure à la longueur axiale L2 de la deuxième partie annulaire 42. Chaque demi-boîtier 21, 22 comprend une extension radiale 23, 24 de manière à former une surface d’arrêt en translation du piston 4. Ces surfaces d’arrêts sont coniques. Le piston 4 comprend deux extrémités coniques aptes à coopérer avec les surfaces d’arrêt 23, 24 coniques des demi-boîtiers 21, 22. Un arbre de transmission 5, s’étendant selon l’axe X, traverse de part et d’autre l’actionneur 1. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits. Dans les revendications, les symboles de référence entre parenthèses ne doivent pas être interprétés comme une limitation de la revendication. Actionneur électromagnétique linéaire (1) comprenant un boîtier (2) définissant au moins deux espaces annulaires concentriques d’axe X dans lesquels sont logés une première bobine annulaire (31) et une deuxième bobine annulaire (32), un piston annulaire (4) monté mobile axialement en translation selon un axe X1 entre une position rétractée (R) et une position déployée (D) et destiné à transmettre un effort d’actionnement, caractérisé en ce que le piston (4) est agencé radialement entre les deux bobines (31, 32). Actionneur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première bobine (31) a un rayon RB1 et la deuxième bobine (32) a un rayon RB2, le rayon RB1 étant inférieur au rayon RB2. Actionneur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le boîtier (2) comprend un premier demi-boîtier (21) définissant le premier espace annulaire logeant la première bobine annulaire (31) et un deuxième demi-boîtier (22) définissant le deuxième espace annulaire logeant la deuxième bobine annulaire (32). Actionneur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque demi-boîtier (21, 22) comprend une extension radiale (23, 24) de manière à former une surface d’arrêt en translation du piston (4). Actionneur (1) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les deux demi-boîtiers (21, 22) sont reliés entre eux par des brides (25, 26) amagnétiques ou d’épaisseur amincies par rapport aux autres parois des deux demi-boîtiers (21, 22). Actionneur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston (4) présente une asymétrie selon l’axe X1. Actionneur (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que, vu en coupe, le piston (4) présente une forme en marche d’escalier avec une première partie annulaire (41) et une deuxième partie annulaire (42) reliées entre elles par un pont (43), la première partie annulaire (41) se trouve dans le flux magnétique de la première bobine (31) et la deuxième partie annulaire (42) se trouve dans le flux magnétique de la deuxième bobine (32). Actionneur (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la longueur axiale (L1) selon l’axe X1 de la première partie annulaire (41) est de 50 % à 300 % supérieure à la longueur axiale (L2) de la deuxième partie annulaire (42). Actionneur (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le piston (4) comprend deux extrémités coniques aptes à coopérer avec les surfaces d’arrêt (23, 24) des demi-boîtiers (21, 22). Actionneur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce le boîtier (2) comprend des surfaces de guidage (27, 28) en partie amagnétiques pour guider le piston (4).