FR2808375A1

FR2808375A1 - Electromagnetic actuator for internal combustion engine valve, comprises single coil wound on laminated doubly opposed E shaped yoke and double conical laminated armature with twin bearings

Info

Publication number: FR2808375A1
Application number: FR0005378A
Authority: FR
Inventors: Yves Porcher; Marc Long
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Sagem SA
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2001-11-02
Anticipated expiration: 2020-04-27
Also published as: FR2808375B1

Abstract

A laminated yoke (1) is formed as a doubly opposed E shaped figure with a common top bar (3) which bears an electrical winding in two sections (5a,5b). A doubly conical armature (7) is located in a yoke space (6) and is attached to a valve (10) through guiding and connecting valve rods (8,9). There are bearings on either side of the armature which is directed towards a central position by helicoidal springs

Description

<U>ACTIONNEUR</U> ELECTROMAGNETIQUE <U>DE SOUPAPE, DE TYPE</U> MONOBOBINE La présente invention concerne un actionneur électromagnétique de soupape de type monobobine, comprenant une palette en matériau ferromagnétique d'entraînement de la queue de soupape, à laquelle elle est reliée par l'intermédiaire d'un axe de guidage en translation et, pour amener alternativement la soupape dans une position d'ouverture et de fermeture des moyens électromagnétiques comprenant une bobine montée sur un circuit ferromagnétique, de constitution telle qu'il présente, en combinaison avec la palette, des cheminements appropries de flux magnétique, ladite palette étant soumise à la force de rappel élastique ressorts hélicoïdaux la sollicitant en translation vers une position moyenne. The present invention relates to a single-barrel type solenoid valve actuator comprising a pallet made of ferromagnetic material for driving the valve stem. to which it is connected by means of a translational guide pin and, alternatively to bring the valve into an open and closed position of the electromagnetic means comprising a coil mounted on a ferromagnetic circuit, of such a constitution that it presents, in combination with the pallet, appropriate pathways of magnetic flux, said pallet being subjected to the elastic spring force helical springs urging in translation to a mean position.

'invention trouve une application importante en particulier dans la commande des soupapes d' moteur à combustion interne à allumage par étincelles ou par compression. Elle remédie à un important inconvénient des soupapes commandées par un arbre à cames entraîné par le moteur, qui réside dans le fait que les vitesses d'ouverture et de fermeture de telles soupapes son faibles lorsque le moteur est à bas régime, notamment au démarrage, ce qui est défavorable au remplissage des chambres de combustion. The invention finds an important application particularly in the control of internal combustion engine valves spark ignition or compression. It overcomes a major disadvantage of the valves controlled by a camshaft driven by the engine, which resides in the fact that the opening and closing speeds of such valves are low when the engine is at low speed, especially at startup, which is unfavorable to the filling of the combustion chambers.

Dans un actionneur connu du type défini au début, le circuit ferromagnétique comporte l'empilage d'un grand nombre de tôles de contour extérieur globalement rectangulaire, découpées en E, et la longueur de ce circuit dans la direction de cet empilage est très notablement supérieure à son épaisseur, c'est-à-dire à la largeur des tôles en E. La bobine desdits moyens électromagnétiques qui est montée dans ce circuit possède donc une grande longueur dans la direction des conducteurs, mais est relativement peu épaisse dans la direction de l'axe de la bobine. In a known actuator of the type defined at the beginning, the ferromagnetic circuit comprises the stacking of a large number of generally rectangular outer contour sheets, cut in E, and the length of this circuit in the direction of this stack is very significantly superior to its thickness, that is to say to the width of the E-plates. The coil of said electromagnetic means which is mounted in this circuit therefore has a great length in the direction of the conductors, but is relatively thin in the direction of the axis of the coil.

Dans un tel actionneur connu, par suite, la palette a une forme en plan rectangulaire, très allongée, ce qui augmente son instabilité, et les légers pivotements auxquels elle peut être soumise du fait du couple des ressorts de rappel hélicoïdaux en appui sur elle peut amener son coincement ou du moins son frottement sur les parois latérales de son logement dans le circuit électromagnétique, ce qui est évidemment très préjudiciable à un fonctionnement satisfaisant et fiable. In such a known actuator, therefore, the pallet has a shape in rectangular plane, very elongated, which increases its instability, and the slight pivoting to which it can be subjected because of the couple of helical return springs resting on it can cause jamming or at least its friction on the side walls of its housing in the electromagnetic circuit, which is obviously very detrimental to a satisfactory and reliable operation.

En outre, cet effet négatif est renforcé du fait que l'on ne peut, avec une telle géométrie d'actionneur, prévoir qu'un seul palier lisse pour le guidage de l'axe de la palette, du côté opposé à la bobine, ce qui favorise encore défavorablement une déviation de cet axe en cours de fonctionnement, et donc une déviation la palette. In addition, this negative effect is reinforced by the fact that, with such an actuator geometry, it is not possible to provide a single plain bearing for guiding the axis of the pallet, on the side opposite the coil, which further favors a deviation of this axis during operation, and therefore a deviation of the pallet.

Un autre inconvénient de l'actionneur connu réside dans le fait que la palette rectangulaire ne peut être feuilletée du fait de 'sa géométrie peu compacte et des sollicitations mécaniques auxquelles elle soumise, ce qui entraîne des pertes électriques par courant induit élevées. Another disadvantage of the known actuator lies in the fact that the rectangular pallet can not be laminated because of its compact geometry and the mechanical stresses to which it is subjected, which leads to high electrical induced current losses.

Le but de la présente invention est remédier à inconvénients de la technique antérieure, et à cet effet, un actionneur du type défini au début est, conformément à la présente invention, caractérisé en ce la palette comporte un noyau feuilleté compact à axe de symétrie perpendiculaire au plan des tôles de l'empilage, et est disposée dans un logement de forme correspondante dudit circuit ferromagnétique, l'axe de la bobine 'étendant selon la longueur de ce dernier au lieu de s'étendre selon sa largeur, comme dans l'actionneur connu. The object of the present invention is to overcome the drawbacks of the prior art, and for this purpose, an actuator of the type defined at the beginning is, according to the present invention, characterized in that the pallet comprises a compact laminated core with a perpendicular axis of symmetry. at the plane of the sheets of the stack, and is disposed in a correspondingly shaped housing of said ferromagnetic circuit, the axis of the coil 'extending along the length of the latter instead of extending along its width, as in the known actuator.

préférence, la palette possède une surface de révolution centrée sur son axe pour éviter tout risque de coincement, mais elle pourrait à la rigueur être ' section transversale carrée. Preferably, the pallet has a surface of revolution centered on its axis to avoid any risk of jamming, but it could at least be square cross section.

La palette pourra donc être beaucoup plus compacte que dans le dispositif de l'art antérieur, et suite être moins susceptible de dévier par rapport à axe, d'où suppression du risque des frottements latéraux ou même de coincement sur les parois latérales de son logement. De même, la bobine pourra être moins épaisse tout en ayant une longueur suffisante dans la direction de son axe, avec une force magnétique augmentée, puisque s'étendant selon la longueur du circuit ferromagnétique. En outre, la bobine est plus facile à diviser, ce qui permettra de prévoir en son milieu un passage pour un deuxième palier lisse de guidage de l'axe de la palette. Le fait que la palette soit compacte permet de la feuilleter sans risque sur le plan de sa tenue mécanique, ce qui limitera les pertes par courants induits. The pallet may therefore be much more compact than in the device of the prior art, and subsequently be less likely to deviate relative to axis, hence eliminating the risk of lateral friction or even jamming on the side walls of its housing . Similarly, the coil may be thinner while having a sufficient length in the direction of its axis, with an increased magnetic force, since extending along the length of the ferromagnetic circuit. In addition, the coil is easier to divide, which will provide in its middle a passage for a second sliding bearing guide of the axis of the pallet. The fact that the pallet is compact allows the leaf without risk in terms of its mechanical strength, which will limit the losses by induced currents.

préférence encore, la palette sera conique ou biconique et son diamètre pourra être approximativement égal à la largeur de l'actionneur. more preferably, the pallet will be conical or biconical and its diameter may be approximately equal to the width of the actuator.

mode d'exécution de l'invention va maintenant être décrit à titre d'exemple nullement limitatif avec référence aux figures du dessin ci-annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe verticale et axiale d'un actionneur conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus de cet actionneur ; et - la figure 3 est une vue en perspective de l'actionneur. embodiment of the invention will now be described by way of non-limiting example with reference to the figures of the accompanying drawing in which - Figure 1 is a vertical and axial sectional view of an actuator according to the invention; FIG. 2 is a view from above of this actuator; and - Figure 3 is a perspective view of the actuator.

Sur les figures on a référencé 1 le circuit ferromagnétique en tôles feuilletées, lesquelles sont assemblées par tout moyen classique tel que des vis ou des rivets 2 ; l'empilage est enfermé par exemple dans un boltier en aluminium B. Ce circuit a la forme générale d' parallélépipède rectangle relativement plat, formé un empilage de tôles convenablement découpées et 'ustées pour présenter en vue de face la forme générale de deux lettres E ouvertes l'une vers l'autre et reliées leur branche supérieure commune 3, du côté opposé à la soupape (cf figure 3) . Du haut vers le bas, constitue ainsi dans ce circuit deux espaces - un espace 4 pour le passage de la bobine 5 en deux parties 5a et 5b, qui entoure branche supérieure commune 3 du circuit ferromagnétique ; - un espace 6 de forme par exemple biconique, pour la réception d'une palette feuilletée de forme correspondante 7, portant un axe de guidage 8, lequel est relié rigidement à la tige 9 de la soupape 10. In the figures there is referenced 1 the ferromagnetic circuit laminated sheets, which are assembled by any conventional means such as screws or rivets 2; the stack is enclosed for example in an aluminum boltier B. This circuit has the general shape of relatively flat rectangular parallelepiped, formed a stack of properly cut sheets and ustées to present in front view the general shape of two letters E open towards each other and connected their common upper branch 3, the opposite side to the valve (see Figure 3). From top to bottom, thus constitutes in this circuit two spaces - a space 4 for the passage of the coil 5 in two parts 5a and 5b, which surrounds common upper branch 3 of the ferromagnetic circuit; a space 6 of shape for example biconical, for the reception of a laminated pallet of corresponding shape 7, carrying a guide pin 8, which is rigidly connected to the rod 9 of the valve 10.

L'empilage de tôles de cette palette 7 peut être maintenu serré entre deux noyaux non feuilletés 13 clavetés, au moins pour l'un d'entre eux, sur l'axe 8, 'autre pouvant en faire partie intégrante. The stack of sheets of this pallet 7 can be held tight between two non-laminated cores 13 keyed, at least for one of them, on the axis 8, 'other may be an integral part.

On voit que de la sorte il est facile de loger dans le circuit 1 deux paliers lisses de guidage de l'axe 8 de la palette 7 un palier il au niveau de la séparation entre les deux parties 5a et 5b de bobine 5, et un palier 12 dans l'entrefer du circuit. We see that in this way it is easy to accommodate in the circuit 1 two smooth guide bearings of the axis 8 of the pallet 7 a bearing it at the level of the separation between the two parts 5a and 5b of coil 5, and a bearing 12 in the air gap of the circuit.

On obtient ainsi un actionneur extrêmement compact, avec une palette 7 doublement guidée et peu susceptible d'engendrer des frottements avec les parois latérales de son logement 6. Il est sans inconvenient de realiser maintenant cette palette 7 en tôles feuilletées, qui permet de diminuer les pertes par courant induit.An extremely compact actuator is thus obtained, with a pallet 7 doubly guided and unlikely to generate friction with the side walls of its housing 6. It is not disadvantageous to now realize this pallet 7 laminated sheets, which reduces the induced current losses.

I1 est à noter aussi que la forme préférentielle biconique de cette palette présente 1 avantage supplémentaire de permettre d'obtenir une plus grande linéarité de la force qui s'exerce sur elle en fonction de déplacement en translation. La paroi inclinee de la palette autorise aussi une amplitude de déplacement en translation de la palette qui est légèrement supérieure à valeur de l'entrefer, mesuré perpendiculairement aux parois en regard. It should also be noted that the preferred biconical shape of this pallet has the additional advantage of making it possible to obtain greater linearity of the force exerted on it as a function of displacement in translation. The inclined wall of the pallet also allows an amplitude of displacement in translation of the pallet which is slightly greater than the value of the air gap, measured perpendicular to the facing walls.

Claims

CLAIMS .- An electromagnetic valve actuator of a monobobine, comprising a pallet (7) of ferromagnetic material driving the valve stem (9) to which it is connected via a translation guide pin (8) and for alternately supplying the valve (10) in an open and closed position, electromagnetic means comprising a coil (5) mounted on a ferromagnetic circuit (1), of such a constitution that, in combination with the pallet, it has pathways suitable for magnetic flux, said paddle (7) being subjected to the elastic return force of helical springs urging it in translation towards a mean position, characterized in that the paddle (7) comprises a compact laminated core having an axis of symmetry perpendicular to the plane of the stacking plate, and is disposed in a housing (6) of corresponding shape of said ferromagnetic circuit, the axis of the coil) s extending according to the length of the latter. Actuator according to the claim characterized in that the pallet (7) has a surface of revolution centered on its axis (8). Actuator according to claim, characterized in that the pallet (7) is conical biconical, its diameter being approximately equal to the width of the ferromagnetic circuit (1). 4. Actuator according to any preceding claim, characterized in that said axis (8) for translational guidance of the pallet (7) passes through a first smooth guide bearing (11) housed in the air gap of the ferromagnetic circuit (1). ), and a second sliding guide bearing (12) housed in a space separating said coil (5) in two parts (5a, 5b).