EP1352402B1

EP1352402B1 - Electromagnetic actuator

Info

Publication number: EP1352402B1
Application number: EP02711936A
Authority: EP
Inventors: Lucien Donce
Original assignee: Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Current assignee: Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Priority date: 2001-01-15
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2022-01-10
Also published as: EP1352402A1; US6946937B2; US20040051608A1; DE60230012D1; FR2819624B1; WO2002056321A1; FR2819624A1

Description

L'invention concerne un actionneur électromagnétique.The invention relates to an electromagnetic actuator.

Dans les moteurs alternatifs étudiés actuellement, on envisage d'actionner les soupapes d'admission et d'échappement par des actionneurs électromagnétiques.In the alternative engines studied at present, it is envisaged to actuate the intake and exhaust valves by electromagnetic actuators.

Un actionneur électromagnétique comprend en général au moins deux bobines associées à des noyaux ferromagnétiques et disposées en regard l'une de l'autre, et un élément mobile s'étendant entre les bobines et associé à une tige d'actionnement. La tige d'actionnement coopère avec l'extrémité de la queue d'une soupape pour actionner celle-ci.An electromagnetic actuator generally comprises at least two coils associated with ferromagnetic cores and disposed facing one another, and a movable element extending between the coils and associated with an actuating rod. The actuating rod cooperates with the end of the tail of a valve to actuate it.

Lors de l'assemblage de ces actionneurs, les bobines ne sont pas solidaires entre elles. Elles doivent donc être placées une par une dans le châssis de l'actionneur, ce qui augmente le temps d'assemblage. Des câbles flexibles sont ensuite fixés aux bobines pour les relier à un connecteur d'alimentation. Cette connexion est rendue difficile par le fait que les bobines sont déjà dans le châssis de l'actionneur, et donc que les extrémités des conducteurs constituant les bobines sont d'accès difficile.When assembling these actuators, the coils are not integral with each other. They must therefore be placed one by one in the frame of the actuator, which increases the assembly time. Flexible cables are then attached to the coils to connect them to a power connector. This connection is made difficult by the fact that the coils are already in the frame of the actuator, and therefore that the ends of the conductors constituting the coils are difficult to access.

Alternativement, si on commence l'assemblage par la liaison des bobines au connecteur, le transport d'ensemble des bobines pour les placer dans le châssis de l'actionneur est malaisé.Alternatively, if assembly is started by the connection of the coils to the connector, the overall transport of the coils to place them in the frame of the actuator is difficult.

Selon l'invention, les bobines comportent des conducteurs ayant des extrémités s'étendant transversalement à un axe des bobines et directement fixées à des broches portées par une plaque fixée sur un côté des bobines et comportant un circuit de liaison avec un connecteur également porté par la plaque.According to the invention, the coils comprise conductors having ends extending transversely to an axis of the coils and directly fixed to pins carried by a plate fixed on one side of the coils and comprising a connection circuit with a connector also carried by the plaque.

Ainsi, la plaque assure tout à la fois la connexion électrique des bobines au connecteur et une solidarisation mécanique des bobines entre elles. Cette disposition permet d'effectuer l'assemblage de la carte sur les bobines hors du châssis de l'actionneur, puis de transporter l'ensemble ainsi solidarisé dans le châssis. L'assemblage de l'actionneur est ainsi considérablement simplifié.Thus, the plate ensures at the same time the electrical connection of the coils to the connector and a mechanical joining of the coils together. This arrangement makes it possible to assemble the card on the coils outside the frame of the actuator, and then to transport the assembly thus secured in the chassis. The assembly of the actuator is thus considerably simplified.

Avantageusement, chaque extrémité d'un conducteur s'étend dans un perçage de la plaque et débouche de façon adjacente à une broche sur une face de la plaque opposée aux bobines.Advantageously, each end of a conductor extends in a hole of the plate and opens out adjacent to a pin on a face of the plate opposite the coils.

Ainsi, l'extrémité du conducteur est automatiquement positionnée en regard d'une broche lors de son introduction dans le perçage correspondant et peut être soudée à la broche par une pince chauffante dont les mouvements ne sont pas gênés par les bobines.Thus, the end of the conductor is automatically positioned opposite a pin when it is inserted into the corresponding piercing and can be welded to the spindle by a heating clamp whose movements are not hindered by the coils.

Avantageusement, les bobines sont recouvertes de matière isolante comportant des bossages extérieurs auxquels la plaque de liaison est fixée. Les bobines comportent également des cales d'entretoisement prenant appui les unes sur les autres pour maintenir un espacement entre les bobines. De préférence, les cales d'entretoisement sont intégrées à la matière isolante, et sont formées par les bossages extérieurs.Advantageously, the coils are covered with insulating material having external bosses to which the connecting plate is fixed. The coils also have bracing chocks supported on each other to maintain spacing between the reels. Preferably, the spacers are integrated in the insulating material, and are formed by the outer bosses.

Selon un mode de réalisation dans lequel l'actionneur comprend quatre bobines associées selon deux paires adjacentes, les bobines de position correspondante de chaque paire ont des noyaux ferromagnétiques portés par un support ferromagnétique commun. La mise en place des bobines sur le support commun réalise ainsi un début de solidification des deux paires de bobines.According to an embodiment in which the actuator comprises four coils associated in two adjacent pairs, the corresponding position coils of each pair have ferromagnetic cores carried by a common ferromagnetic support. Placing the coils on the common support thus provides a beginning of solidification of the two pairs of coils.

Selon un autre aspect de l'invention, les noyaux ferromagnétiques s'étendent en saillie des bobines du côté de l'élément mobile. Ces noyaux ferromagnétiques forment ainsi une butée de l'élément mobile, ce qui évite une détérioration des bobines.According to another aspect of the invention, the ferromagnetic cores protrude from the coils on the side of the movable element. These ferromagnetic cores thus form an abutment of the movable element, which avoids deterioration of the coils.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention en relation aux figures parmi lesquelles :

la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'une partie d'un actionneur selon l'invention;
la figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la figure 1 de l'actionneur ;
la figure 3 est une vue de face de l'actionneur des figures 1 et 2 après montage ;
la figure 4 est une vue en perspective agrandie d'une broche de connexion à l'extrémité d'un conducteur.

Other features and advantages of the invention will appear more clearly in the light of the following description of a particular non-limiting embodiment of the invention in relation to the figures in which:

the figure 1 is an exploded perspective view of a portion of an actuator according to the invention;
the figure 2 is a sectional view along II-II of the figure 1 the actuator;
the figure 3 is a front view of the actuator figures 1 and 2 after assembly;
the figure 4 is an enlarged perspective view of a connection pin at the end of a conductor.

L'actionneur décrit ici est adapté pour commander l'ouverture et la fermeture de deux soupapes (non représentées) d'axes parallèles. L'actionneur est sensiblement symétrique selon un plan P définissant une séparation entre les éléments de l'actionneur destinés chacun à la commande d'une soupape différente.The actuator described herein is adapted to control the opening and closing of two valves (not shown) of parallel axes. The actuator is substantially symmetrical about a plane P defining a separation between the elements of the actuator each intended to control a different valve.

L'actionneur comporte deux éléments mobiles 1 montés à coulissement sur l'actionneur chacun selon un axe 100. Ces éléments mobiles 1 comportent chacun une tige d'actionnement ou poussoir 2, dont une extrémité 3 est saillante de l'actionneur pour coopérer avec l'extrémité de la queue d'une soupape.The actuator comprises two movable elements 1 slidably mounted on the actuator each along an axis 100. These movable elements 1 each comprise an actuating rod or pusher 2, one end 3 is projecting from the actuator to cooperate with the end of the tail of a valve.

L'autre extrémité du poussoir 2 est solidaire d'une palette 4 s'étendant perpendiculairement à l'axe 100, et astreinte à se déplacer entre deux bobines 5 et 6 fixes disposées en regard l'une de l'autre selon l'axe 100.The other end of the pusher 2 is secured to a pallet 4 extending perpendicular to the axis 100, and constrained to move between two coils 5 and 6 fixed facing each other along the axis 100.

Chaque bobine comporte un conducteur 7 noyé par moulage dans une matière isolante 8 de forme sensiblement parallélépipédique, le conducteur 7 étant enroulé de façon à ménager un creux central 9 de la bobine.Each coil comprises a conductor 7 embedded by molding in an insulating material 8 of substantially parallelepiped shape, the conductor 7 being wound so as to provide a central recess 9 of the coil.

Les deux bobines 5 sont enchâssées à force sur un support 10 commun réalisé en tôles de matériau ferromagnétique découpées et empilées les unes sur les autres. Le support 10 comporte des noyaux 11 s'étendant dans les creux centraux 9 des bobines 5. Les noyaux 11 sont percés pour permettre le passage des poussoirs 2. Le support 10 comprend par ailleurs une aile centrale 12 et deux ailes d'extrémité 13 encadrant les bobines 5.The two coils 5 are forcibly encased on a common support 10 made of sheets of ferromagnetic material cut and stacked one on the other. The support 10 comprises cores 11 extending in the central recesses 9 of the coils 5. The cores 11 are pierced to allow the passage of the pushers 2. The support 10 further comprises a central wing 12 and two end wings 13 flanking the coils 5.

Les deux bobines 6 sont enchâssées à force sur un support 14 en tous points similaire au support 10, à l'exception des noyaux des bobines 6 qui ne sont pas percés.The two coils 6 are forcibly encased on a support 14 in all respects similar to the support 10, with the exception of the cores of the coils 6 which are not pierced.

Les noyaux 11 et les ailes 12,13 des supports 10 et 14 dépassent en saillie des faces en regard des bobines 5 et 6 de façon à former une butée pour les palettes 4 lors de leur déplacement.The cores 11 and the wings 12,13 of the supports 10 and 14 project protruding faces facing the coils 5 and 6 so as to form a stop for the pallets 4 during their movement.

Des bossages 15 sont réalisés lors du moulage de la matière isolante 8 pour s'étendre en saillie des faces en regard des bobines 5 et 6. Les bossages 15 d'une bobine forment des cales d'entretoisement qui coopèrent avec les bossages 15 de la bobine en regard pour maintenir un espacement déterminé entre les bobines.Bosses 15 are made during the molding of the insulating material 8 to protrude from the facing faces of the coils 5 and 6. The bosses 15 of a coil form bracing wedges which cooperate with the bosses 15 of the coil facing to maintain a determined spacing between the coils.

Sur chaque bobine, des extrémités 16 du conducteur 7 sont saillantes et s'étendent perpendiculairement à une face latérale 17 de la bobine.On each coil, ends 16 of the conductor 7 are protruding and extend perpendicular to a side face 17 of the coil.

Les faces latérales 17 des quatre bobines forment un plan d'appui pour un circuit imprimé 18 fixé sur chaque bobine à l'aide de vis 19 vissées chacune dans un bossage 15 d'une bobine.The side faces 17 of the four coils form a support plane for a printed circuit 18 fixed on each coil with screws 19 each screwed into a boss 15 of a coil.

Chaque extrémités 16 s'étend dans un perçage 20 du circuit imprimé 18 et débouche au voisinage d'une broche 21 sur une face du circuit imprimé 18 opposée aux bobines.Each end 16 extends in a bore 20 of the printed circuit 18 and opens in the vicinity of a pin 21 on one side of the printed circuit 18 opposite the coils.

Chaque broche 21 comporte une partie 22 parallèle à l'extrémité 16 et soudée à cette dernière. Cette partie 22 est reliée de façon stable sur le circuit imprimé 18 par un trépied 23.Each pin 21 has a portion 22 parallel to the end 16 and welded thereto. This portion 22 is stably connected to the printed circuit 18 by a tripod 23.

Les extrémités du trépied 23 traversent le circuit imprimé 18 pour être électriquement reliées avec des pistes conductrices 24 réalisées sur la face du circuit imprimé en regard des bobines. Les pistes conductrices 24 forment un circuit de liaison des extrémités 16 à un connecteur 25 porté par le circuit imprimé 18.The ends of the tripod 23 pass through the printed circuit 18 to be electrically connected with conductive tracks 24 made on the face of the printed circuit facing the coils. The conductive tracks 24 form a connection circuit of the ends 16 to a connector 25 carried by the printed circuit 18.

La procédure d'assemblage de l'actionneur est la suivante :

on rapporte les bobines 5 sur le support 10, puis on rapporte les bobines 6 sur le support 14 ;
on enfile les éléments mobiles 1 dans les perçages du support 10, puis on présente les deux ensembles de bobines ainsi constitués de façon à faire coopérer les bossages 15 de chaque bobine avec ceux de la bobine en regard de l'autre ensemble ;
on présente et on visse le circuit imprimé 18 sur les faces latérales 17 des bobines ainsi disposées ;
on soude chaque extrémité 16 à la broche 21 adjacente, par exemple au moyen d'une pince chauffante assurant un apport de soudure. Cette opération est facilitée par le fait que les broches 21 se trouvent sur une face du circuit imprimé 18 facilement accessible, et par le fait que les broches 21 sont suffisamment éloignées l'une de l'autre pour permettre le passage aisé d'une telle pince.

The assembly procedure of the actuator is as follows:

the coils 5 are attached to the support 10, then the coils 6 are transferred onto the support 14;
the movable elements 1 are put into the bores of the support 10, then the two sets of coils thus constituted are presented so as to make the bosses 15 of each coil co-operate with those of the coil facing the other assembly;
the printed circuit 18 is presented and screwed on the lateral faces 17 of the coils thus arranged;
each end 16 is welded to the adjacent pin 21, for example by means of a heating clamp providing a weld. This operation is facilitated by the fact that the pins 21 are on one side of the printed circuit 18 easily accessible, and in that the pins 21 are sufficiently distant from each other to allow the easy passage of such clamp.

L'ensemble des extrémités 16 est ainsi directement câblé au connecteur 25 sans qu'il y ait lieu de les prolonger chacune par un câble flexible. En outre, les quatre bobines sont rendues mécaniquement solidaires l'une de l'autre par le circuit imprimé 18, et peuvent donc être transportées en bloc pour être disposées dans un châssis non représenté de l'actionneur.All ends 16 is thus directly wired to the connector 25 without the need to extend each by a flexible cable. In addition, the four coils are rendered mechanically secured to each other by the printed circuit 18, and can therefore be transported in bulk to be arranged in a not shown frame of the actuator.

De plus, tous les composants (broches, connecteur) du circuit imprimé 18 sont situés sur une même face de celui-ci, et peuvent donc être soudés à la vague sur le circuit imprimé 18 préalablement à son assemblage aux bobines.In addition, all the components (pins, connector) of the printed circuit 18 are located on the same face thereof, and can therefore be welded to the wave on the printed circuit 18 prior to its assembly to the coils.

L'invention n'est pas limitée au mode particulier de réalisation qui vient d'être décrit, mais bien au contraire entend couvrir toute variante qui entre dans le cadre de l'invention tel que défini par les revendications.The invention is not limited to the particular embodiment that has just been described, but on the contrary intends to cover any variant that falls within the scope of the invention as defined by the claims.

En particulier, bien que l'actionneur ait été décrit avec un circuit imprimé 18, on pourra prévoir l'utilisation d'une plaque en matériau synthétique dans laquelle sont noyés des conducteurs réalisés par emboutissage d'une tôle métallique pour former le circuit de liaison.In particular, although the actuator has been described with a printed circuit 18, provision may be made for the use of a plate made of synthetic material in which conductors made by stamping a metal sheet are embedded to form the connecting circuit. .

Bien que l'actionneur ait été décrit avec un support commun à deux bobines, on peut remplacer ce support par deux noyaux ferromagnétiques indépendants, et solidariser les deux bobines munies de ces noyaux par des moyens de liaison sur leurs faces en regard.Although the actuator has been described with a common support with two coils, this support can be replaced by two independent ferromagnetic cores, and the two coils provided with these cores can be secured by connecting means on their facing faces.

Bien que les bossages extérieurs des bobines servent ici de cales d'entretoisement des bobines, on peut prévoir l'utilisation de cales d'entretoisement rapportées séparément des bossages extérieurs.Although the outer bosses of the coils are used here spacer spacers coils, one can provide the use of bracing spacers reported separately external bosses.

Bien que le circuit imprimé soit ici vissé aux bobines, on peut prévoir tout autre type de fixation, comme un clipsage ou un collage.Although the printed circuit is here screwed to the coils, one can provide any other type of attachment, such as clipping or gluing.

On peut également prévoir un organe de solidarisation supplémentaire des bobines entre elles, par exemple des cavaliers fixés aux bobines sur une face latérale opposée au circuit de liaison.It is also possible to provide an additional securing member of the coils together, for example jumpers attached to the coils on a lateral face opposite to the connecting circuit.

Bien que le circuit imprimé 18 ait été décrit comme ne portant que le connecteur 25 et les broches 21, on peut y rapporter des composants électroniques de gestion de l'alimentation des conducteurs des bobines. On peut aussi y rapporter des connexions à un capteur associé aux éléments mobiles 1.Although the printed circuit board 18 has been described as bearing only the connector 25 and the pins 21, it is possible to relate electronic components for power management of the conductors of the coils. It can also relate to connections to a sensor associated with the moving elements 1.

Claims

Electromagnetic actuator comprising at least two coils (5, 6) associated with ferromagnetic cores (10, 14) and positioned facing one another, and a movable element (1) extending between the coils (5, 6) and associated with an actuation rod (2), characterized in that the coils (5, 6) comprise conductors (7) having ends (16) extending transversely to an axis (100) of the coils (5, 6) and directly attached to pins (21) supported by a connecting board (18) attached to one side (17) of the coils (5, 6) and comprising a circuit (24) for connection with a connector (25) also supported by the connecting board (18).
Electromagnetic actuator according to Claim 1, characterized in that each end (16) of a conductor (7) extends in a drill hole (20) of the connecting board (18) and emerges in a manner adjacent to a pin (21) on one face of the connecting board (18) opposite to the coils (5, 6).
Electromagnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the coils (5, 6) are covered with an insulating material (8) comprising external bosses (15) to which the connecting board (18) is attached.
Electromagnetic actuator according to Claim 1, characterized in that the coils (5, 6) comprise spacer wedges (15) resting on one another in order to maintain a space between the coils (5, 6).
Electromagnetic actuator according to Claims 3 and 4, characterized in that the spacer wedges are formed by external bosses (15).
Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises four coils (5, 6) associated in two adjacent pairs (5, 6) and in that the coils in the corresponding position of each pair have ferromagnetic cores (11) supported by a common support (10, 14).
Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the ferromagnetic cores (11) protrude from the coils (5, 6) on the side of the movable element (1).