FR2905807A1 - Electromagnetic actuator for controlling leak volume in movement dampening arrangement, has springs fixed by their centre respectively at ends of pin and by their periphery respectively at support and cover - Google Patents
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Abstract
Description
1 "Actionneur électromagnétique et agencement d'amortissement de1 "Electromagnetic actuator and damping arrangement of
mouvements comprenant un tel actionneur". movements comprising such an actuator ".
La présente invention concerne un actionneur électromagnétique ainsi qu'un agencement d'amortissement des mouvements d'une masse par rapport à un support, par contrôle d'un débit de fuite d'un fluide moyennant un tel actionneur électromagnétique. L'invention concerne plus particulièrement un actionneur électromagnétique destiné à contrôler un débit de fuite dans un agencement d'amortissement des mouvements de la masse des roues et d'une partie de l'essieu d'un véhicule automobile par rapport à la caisse de ce véhicule. Il est connu des agencements d'amortissement du type comportant un tube principal cylindrique rempli d'un fluide hydraulique et dans lequel est monté mobile un piston fixé à l'extrémité d'une tige axialement déplaçable dans le tube. Le piston délimitent deux chambres, respectivement supérieure et inférieure, à l'intérieur du tube principal qui est lui- même monté fixe à l'intérieur d'un carter cylindrique, le carter et l'extrémité supérieure de la tige étant destinés à être fixés l'un à un support et l'autre à une masse dont les mouvements par rapport au support sont à amortir. Le carter et le tube principal délimitent une chambre annulaire, dite chambre de compensation, qui renferme du fluide hydraulique et un gaz permettant de compenser les variations de volume de fluide déplacé par la tige. Dans cette architecture, la chambre supérieure est mise en communication avec la chambre de compensation au travers d'un module de laminage du fluide à l'intérieur du carter pouvant être piloté par un actionneur électromagnétique. The present invention relates to an electromagnetic actuator and an arrangement for damping the movements of a mass relative to a support, by controlling a leakage flow of a fluid by means of such an electromagnetic actuator. The invention more particularly relates to an electromagnetic actuator for controlling a leakage flow rate in an arrangement for damping the movements of the mass of the wheels and a part of the axle of a motor vehicle relative to the body of this vehicle. vehicle. It is known damping arrangements of the type comprising a cylindrical main tube filled with a hydraulic fluid and in which is mounted movably a piston attached to the end of a rod axially displaceable in the tube. The piston delimits two chambers, respectively upper and lower, inside the main tube which is itself fixedly mounted inside a cylindrical housing, the housing and the upper end of the rod being intended to be fixed one to a support and the other to a mass whose movements relative to the support are to be amortized. The housing and the main tube define an annular chamber, called a compensation chamber, which contains hydraulic fluid and a gas to compensate for variations in volume of fluid displaced by the rod. In this architecture, the upper chamber is placed in communication with the compensation chamber through a fluid rolling module inside the housing that can be controlled by an electromagnetic actuator.
2905807 2 Il est connu dans l'art antérieur, et notamment du document EP-A-1 197 676, d'assurer la mise en communication de la chambre supérieure avec le module de laminage au moyen d'un un tube cylindrique secondaire 5 coulissant à l'intérieur de la tige et du piston ; ladite tige et ledit piston étant creux. L'état de la technique peut également être illustré par le brevet US 6 959 796. Ce brevet décrit une mise en communication de la chambre supérieure avec le module de 10 laminage au moyen d'un tube cylindrique secondaire entourant le tube principal et délimitant une deuxième chambre annulaire concentrique à la chambre de compensation. Le module de laminage du fluide comporte un corps 15 délimitant intérieurement une voie d'écoulement du fluide en aval de laquelle est placé des moyens de laminage principaux d'une partie du fluide et un tiroir qui comporte au moins un conduit interne et qui délimite avec le corps au moins une voie de dérivation dotée de moyens 20 de laminage secondaires d'une autre partie du fluide hydraulique ; la voie découlement et la voie de dérivation débouchent toutes deux dans la chambre de compensation. Le tiroir est monté de manière mobile dans la voie 25 d'écoulement sous l'effet de la pression différentielle engendrée par la position des moyens de laminage principaux, entre une position haute dans laquelle la voie de dérivation est obturée, et une position basse dans laquelle la voie de dérivation est ouverte.It is known in the prior art, and particularly from EP-A-1 197 676, to provide communication between the upper chamber and the rolling module by means of a secondary sliding cylindrical tube. inside the rod and piston; said rod and said piston being hollow. The state of the art can also be illustrated by US Pat. No. 6,959,796. This patent describes a communication of the upper chamber with the rolling module by means of a secondary cylindrical tube surrounding the main tube and delimiting a second annular chamber concentric to the clearing house. The fluid rolling module comprises a body 15 defining internally a flow path of the fluid downstream of which is placed the main rolling means of a portion of the fluid and a slide which comprises at least one inner conduit and which delimits with the body at least one branch path provided with secondary rolling means of another part of the hydraulic fluid; the flow path and the bypass route both open into the clearing room. The spool is movably mounted in the flow path under the effect of the differential pressure generated by the position of the main rolling means, between a high position in which the bypass path is closed, and a low position in which the bypass route is open.
30 Dans un agencement d'amortissement décrit dans le document EP-A-1 197 676, les moyens de laminage principaux sont formés d'un diaphragme de laminage recouvrant l'orifice d'extrémité inférieure de la voie d'écoulement. Le déplacement de ce diaphragme est 35 commandé à l'aide d'un électro-aimant. Des actionneurs électromagnétiques linéaires avec un noyau plongeur ont également été conçus pour être 2905807 3 intégrés dans ces agencements d'amortissement, afin de contrôler un débit de fuite pour piloter le module de laminage du fluide. Dans la suite, d'autres applications pour les 5 actionneurs électromagnétiques linéaires ont été trouvées. Parmi celles-ci, il s'est décantée la fonction générale de générer un effort proportionnel à un courant de commande et constant quelle que soit la position du noyau dans une plage de déplacement réduite.In a damping arrangement described in EP-A-1 197 676, the main rolling means is formed of a rolling diaphragm covering the lower end orifice of the flow path. The displacement of this diaphragm is controlled by means of an electromagnet. Linear electromagnetic actuators with a plunger core have also been designed to be incorporated in these damping arrangements to control a leak rate to drive the fluid rolling module. In the following, other applications for linear electromagnetic actuators have been found. Among these, it has decanted the general function of generating a force proportional to a control current and constant whatever the position of the core in a reduced range of motion.
10 Le but de l'invention est de proposer un actionneur électromagnétique qui permet de générer l'effort proportionnel recherché et qui permet également de générer un effort, ou une précontrainte, lorsqu'il est au repos.The object of the invention is to propose an electromagnetic actuator which makes it possible to generate the desired proportional effort and which also makes it possible to generate a force, or a prestress, when it is at rest.
15 Le but de l'invention est atteint avec un actionneur électromagnétique comportant un ensemble fixe et un ensemble mobile, l'ensemble fixe comprenant un support de bobinage et un bobinage enfermé entre le support de bobinage et un couvercle, et l'ensemble mobile 20 étant logé axialement mobile à l'intérieur de l'ensemble fixe et comprenant un axe et un noyau solidaire en translation de l'axe, un entrefer étant assuré entre le support de bobinage et le noyau, l'ensemble mobile étant suspendu et centré sans contact par rapport à l'ensemble 25 fixe par deux ressorts disposés axialement de part et d'autre de l'ensemble mobile et ayant la forme générale de disques, les ressorts étant fixés par leur centre respectivement à l'une et à l'autre des deux extrémités de l'axe et par leur périphérie respectivement au support 30 de bobinage et au couvercle. Selon l'invention, l'actionneur électromagnétique peut avoir en outre l'une au moins des caractéristiques ci-après considérées isolément ou selon toute combinaison techniquement possible : 35 l'actionneur électromagnétique comprend une cale amagnétique disposée entre le noyau et le support de bobinage de manière à limiter la course du noyau et à 2905807 4 maintenir un entrefer minimal ; un premier ressort est encastré sur son diamètre extérieur entre le couvercle, en appui sur un épaulement interne du support de bobinage, et un support supérieur ; 5 le support supérieur est pourvu d'un orifice central, l'une des deux extrémités opposées de l'axe jouant le rôle de clapet en appui sur la paroi délimitant l'orifice central ; l'actionneur électromagnétique comprend une cale de 10 précontrainte disposée coaxialement entre le couvercle et le support supérieur ; le deuxième ressort est dimensionné pour présenter une raideur axiale négligeable par rapport à celle du premier ressort ; 15 la cale de précontrainte comporte au moins deux cales minces intercalées entre le couvercle et le ressort ou intercalées entre le ressort et le support supérieur ou de manière qu'une première partie des cales minces soit intercalée entre le couvercle et le ressort et une 20 seconde partie soit intercalée entre le ressort et le support supérieur ; le support supérieur est fixé sur le support de bobinage du côté du couvercle ; les ressorts sont des disques ajourés, notamment de 25 type spider spring ; au moins l'un des ressorts est un disque dans lequel est ménagé une pluralité de lumières s'étendant sur des diamètres concentriques ; le support de bobinage comporte une paroi centrale 30 délimitant une cavité centrale à l'intérieur de laquelle est monté avec jeu et partiellement le noyau et une cavité de bobinage à l'intérieur de laquelle est montée le bobinage ; le noyau comporte un corps tronconique creux et la 35 cavité centrale est de forme complémentaire audit corps tronconique. Le but de l'invention est également atteint avec un 2905807 5 agencement d'amortissement des mouvements d'une masse par rapport à un support, comprenant un module de laminage du fluide, ledit module de laminage comportant un corps creux délimitant intérieurement une voie d'écoulement, 5 l'agencement comprenant un actionneur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, le corps creux venant en appui contre le support de bobinage dudit actionneur et comportant un passage axiale formant l'orifice d'extrémité inférieure de la voie d'écoulement, 10 et l'axe dudit actionneur formant un élément obturateur dudit passage axial. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci-après de deux modes de réalisation de l'invention. La 15 description est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente un actionneur électromagnétique selon l'invention, - la figure 2a représente la structure d'un 20 premier mode de réalisation d'un ressort employé dans un actionneur selon l'invention ; la figure 2b représente la structure d'un deuxième mode de réalisation d'un ressort employé dans un actionneur selon l'invention ; 25 les figures 3 à 5 représentent trois dispositions différentes de cales de précontrainte dans un actionneur électromagnétique selon l'invention, et la figure 6 représente un premier agencement d'amortissement comprenant un actionneur selon 30 l'invention. Un actionneur électromagnétique tel que représenté sur la figure 1, comporte un ensemble fixe 10 et un ensemble mobile 20. L'ensemble fixe 10 comprend un support de bobinage 1 et un bobinage 2 enfermé entre le 35 support de bobinage 1 et un couvercle 3. L'ensemble mobile 20 est logé axialement mobile à l'intérieur de l'ensemble fixe 10 et comprend un axe 4 et un noyau 5 2905807 6 solidaire en translation de l'axe 4, un entrefer 6 étant assuré entre le support de bobinage 1 et le noyau 5. L'ensemble mobile 20 est par ailleurs suspendu et centré sans contact par rapport à l'ensemble fixe 10 par deux 5 ressorts, respectivement inférieur 7 et supérieur 8, disposés axialement de part et d'autre de l'ensemble mobile 20 et ayant la forme générale de disques ajourés. Les ressorts 7, 8 sont fixés par leur centre respectivement à l'une, 41, et à l'autre, 42, des deux 10 extrémités 41, 42 de l'axe 4 et par leur périphérie respectivement au support de bobinage 1 et au couvercle 3. L'axe 4 a avantageusement un corps tigiforme, de préférence cylindrique de révolution, et présente une 15 première extrémité 41 destinée à être disposée du côté du couvercle 3 de l'actionneur électromagnétique avec laquelle elle repose sur le noyau 5, au moyen d'un épaulement ménagé sur ladite extrémité 41, avec une cale d'axe amagnétique 16 interposée. L'extrémité opposée 42 20 est destinée à coopérer avec un moyen de serrage, en étant par exemple pourvue d'un filetage destiné à recevoir un écrou 14. Les deux ressorts 7, 8 sont distingués par la suite selon leur position, à savoir le ressort supérieur 7 est disposé du côté du couvercle 3 et 25 le ressort inférieur 8 est disposé du côté de l'extrémité 42 de l'axe 4. Le ressort supérieur 7 et le ressort inférieur 8 sont fixés sur l'axe 4 en leur milieu ou centre respectif. Le milieu ou centre du ressort supérieur 7 est 30 disposé entre l'extrémité 41 et la cale d'axe 16 alors que le milieu ou centre du ressort inférieur 8 est disposé entre le noyau 5 et l'écrou 14. Avantageusement, l'écrou 14 prend appui sur le milieu ou centre du ressort inférieur 8 par une cale écrou 18.The object of the invention is achieved with an electromagnetic actuator comprising a fixed assembly and a moving assembly, the fixed assembly comprising a winding support and a coil enclosed between the winding support and a cover, and the moving assembly. being housed axially mobile inside the stationary assembly and comprising an axis and a core integral in translation of the axis, an air gap being provided between the winding support and the core, the mobile assembly being suspended and centered without contact relative to the assembly 25 fixed by two springs arranged axially on either side of the movable assembly and having the general shape of disks, the springs being fixed by their center respectively to one and the other both ends of the axis and their periphery respectively to the winding support 30 and the cover. According to the invention, the electromagnetic actuator may furthermore have at least one of the following characteristics considered in isolation or in any technically possible combination: the electromagnetic actuator comprises a nonmagnetic wedge disposed between the core and the winding support in order to limit the race of the core and to maintain a minimum air gap; a first spring is recessed on its outer diameter between the cover, resting on an inner shoulder of the winding support, and an upper support; The upper support is provided with a central orifice, one of the two opposite ends of the axis acting as a valve bearing on the wall delimiting the central orifice; the electromagnetic actuator comprises a prestressing wedge disposed coaxially between the cover and the upper support; the second spring is sized to have an axial stiffness negligible compared to that of the first spring; The prestressing wedge comprises at least two thin spacers interposed between the cover and the spring or interposed between the spring and the upper support or so that a first portion of the thin wedges is interposed between the cover and the spring and a second part is interposed between the spring and the upper support; the upper support is fixed on the winding support on the lid side; the springs are perforated discs, in particular of the spider spring type; at least one of the springs is a disk in which is formed a plurality of lights extending over concentric diameters; the winding support comprises a central wall 30 delimiting a central cavity inside which is mounted with clearance and partially the core and a winding cavity within which is mounted the winding; the core comprises a hollow frustoconical body and the central cavity is of complementary shape to said frustoconical body. The object of the invention is also achieved with a damping arrangement of the movements of a mass with respect to a support, comprising a fluid rolling module, said rolling module comprising a hollow body internally defining a fluid channel. flow, the arrangement comprising an electromagnetic actuator according to any one of the preceding claims, the hollow body bearing against the winding support of said actuator and having an axial passage forming the lower end orifice of the air duct. flow, and the axis of said actuator forming a shutter member of said axial passage. Other features and advantages of the present invention will emerge from the following description of two embodiments of the invention. The description is made with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows an electromagnetic actuator according to the invention; - Figure 2a shows the structure of a first embodiment of a spring used in an actuator according to the invention; Figure 2b shows the structure of a second embodiment of a spring employed in an actuator according to the invention; Figures 3 to 5 show three different arrangements of prestressing wedges in an electromagnetic actuator according to the invention, and Figure 6 shows a first damping arrangement comprising an actuator according to the invention. An electromagnetic actuator as shown in FIG. 1 comprises a fixed assembly 10 and a moving assembly 20. The fixed assembly 10 comprises a winding support 1 and a winding 2 enclosed between the winding support 1 and a cover 3. The moving assembly 20 is housed axially movable within the fixed assembly 10 and comprises an axis 4 and a core 2905807 6 integral in translation of the axis 4, an air gap 6 being provided between the winding support 1 and the core 5. The movable assembly 20 is also suspended and centered without contact with respect to the fixed assembly 10 by two 5 springs, respectively lower 7 and upper 8, arranged axially on either side of the assembly mobile 20 and having the general shape of perforated discs. The springs 7, 8 are fixed by their center respectively to one, 41, and to the other, 42, of the two ends 41, 42 of the axis 4 and their periphery respectively to the winding support 1 and the The spindle 4 preferably has a tapered body, preferably cylindrical of revolution, and has a first end 41 intended to be disposed on the side of the lid 3 of the electromagnetic actuator with which it rests on the core 5, means of a shoulder formed on said end 41, with a wedge of non-magnetic axis 16 interposed. The opposite end 42 is intended to cooperate with a clamping means, being for example provided with a thread intended to receive a nut 14. The two springs 7, 8 are subsequently distinguished according to their position, namely the upper spring 7 is disposed on the side of the lid 3 and 25 the lower spring 8 is disposed on the end 42 of the axis 4 side. The upper spring 7 and the lower spring 8 are fixed on the axis 4 in their middle or respective center. The middle or center of the upper spring 7 is disposed between the end 41 and the axle shim 16 while the middle or center of the lower spring 8 is disposed between the core 5 and the nut 14. Advantageously, the nut 14 is supported on the middle or center of the lower spring 8 by a wedge nut 18.
35 Ainsi, l'ensemble axe 4, cale d'axe 16, ressort supérieur 7, noyau 5, ressort inférieur 8, cale écrou 18 et écrou 14 est assemblé rigidement pour former 2905807 7 l'ensemble mobile 20. Cet ensemble mobile 20 est donc suspendu et centré sans contact par rapport au couvercle 3 et par rapport au support mobile 1 par l'intermédiaire des deux ressorts supérieur 7 et inférieur 8 qui sont 5 chacun encastré sur leur diamètre extérieur. Le ressort supérieur 7 et le ressort inférieur 8 sont avantageusement réalisés sous la forme d'un disque ajouré, représenté à titre non limitatif sur les figures 2a et 2b.Thus, the axis assembly 4, shim with axis 16, upper spring 7, core 5, lower spring 8, wedge nut 18 and nut 14 is rigidly assembled to form the moving assembly 20. This moving assembly 20 is therefore suspended and centered without contact with respect to the cover 3 and relative to the movable support 1 by means of the two upper and lower springs 7 8 which are each recessed on their outer diameter. The upper spring 7 and the lower spring 8 are advantageously made in the form of a perforated disc, shown by way of non-limiting example in FIGS. 2a and 2b.
10 Selon un premier mode de réalisation représenté sur la figure 2a, ce type de ressort est du type spider spring , c'est-à-dire formé d'un disque circulaire, dans lequel sont ménagés deux lumières 70 courbées, avantageusement en forme d'arc de cercle, symétriques par 15 rapport au centre du disque. Les deux lumières 70 s'interpénètrent de sorte à avoir une forme générale de S sur le disque. Selon un deuxième mode de réalisation représenté en figure 2b, ce type de ressort est formé d'un disque 20 circulaire, dans lequel est ménagé une pluralité de lumières 71 courbées, avantageusement en forme d'arc de cercle. Les lumières 71 s'étendent sur des diamètres concentriques. Par exemple, deux premières ouvertures 71 s'étendent sur un premier cercle concentrique au disque, 25 deux deuxièmes ouvertures 71 s'étendent sur un deuxième cercle concentrique, et ainsi de suite ; le nombre de lumière 71 par cercle concentrique et le nombre de cercles concentriques pouvant varier. Ce type de ressort présente la capacité de se déformer axialement en 30 accordéon et offre une raideur axiale faible et une raideur radiale élevée dans toutes les directions radiales. Le ressort supérieur 7 est encastré sur son diamètre extérieur dans l'empilement serré formé par le 35 support de bobinage 1, le couvercle 3, une cale de précontrainte 11, un support supérieur 30, le support supérieur 30 étant emmanché en force dans le support de 2905807 8 bobinage 1, de manière à garantir l'encastrement du ressort supérieur 7 et à limiter l'entrefer parasité entre le couvercle 3 et le support de bobinage 1. Le ressort inférieur 8 est maintenu encastré sur son 5 diamètre extérieur par rapport au support de bobinage 1 par l'intermédiaire d'un circlips 15 monté dans une gorge de forme conique usinée dans le support de bobinage 1. Le ressort inférieur 8 pourrait également être maintenu encastré de la même manière que le ressort supérieur 7 10 par une pièce intermédiaire également emmanchée en force dans le support de bobinage 1 ou encore par déformation du support de bobinage 1 lui-même. L'actionneur de l'invention peut être utilisé essentiellement de deux manières, comme la liberté de 15 mouvements de son ensemble mobile 20 le laisse supposer : - selon une première manière, l'actionneur est utilisé pour appuyer et exercer un effort variable, fonction du courant de commande, avec son axe 4 auquel le noyau 5 plongeur est solidaire en translation, sur un 20 organe à commander ; et selon une seconde manière, il peut permettre de contrôler la section de passage d'une ouverture constituée d'un orifice 31 pratiqué dans le support supérieur 30, par exemple une buse, sur lequel s'appuie 25 la première extrémité 41 de l'axe 4 jouant le rôle d'un clapet et soumis à une force de pression hydraulique axiale. Pour cette dernière application, le support supérieur 30 est pourvu d'un orifice central 31 en regard 30 de la première extrémité 41 de l'axe 4. Pour appliquer une précontrainte de l'axe 4 sur le support supérieur ou l'organe à commander, l'actionneur comprend au moins une cale de précontrainte 11. Avantageusement, la cale de précontrainte 11 est formée 35 par un empilement de cales minces dont l'épaisseur totale est constante pour garantir la position initiale du noyau 5 par rapport au couvercle 3. La précontrainte est 2905807 9 augmentée lorsqu'un certain nombre de cales de précontrainte initialement situées entre le support supérieur 30 et le ressort supérieur 7 sont déplacées entre le couvercle 3 et le ressort supérieur 7.According to a first embodiment shown in FIG. 2a, this type of spring is of the spider spring type, that is to say formed of a circular disk, in which are formed two curved lights 70, advantageously in the form of arc, symmetrical with respect to the center of the disc. The two lights 70 interpenetrate so as to have a general shape of S on the disc. According to a second embodiment shown in FIG. 2b, this type of spring is formed of a circular disc 20, in which is formed a plurality of curved slots 71, advantageously in the shape of an arc of a circle. The lights 71 extend over concentric diameters. For example, two first openings 71 extend over a first circle concentric with the disc, two second openings 71 extend over a second concentric circle, and so on; the number of lights 71 per concentric circle and the number of concentric circles that can vary. This type of spring has the ability to deform axially accordion and provides low axial stiffness and high radial stiffness in all radial directions. The upper spring 7 is recessed on its outside diameter in the tight stack formed by the winding support 1, the cover 3, a prestressing wedge 11, an upper support 30, the upper support 30 being force-fitted into the support the lower spring 8 is held recessed on its outside diameter with respect to the winding 1, so as to ensure that the upper spring 7 is recessed and to limit the parasitic gap between the cover 3 and the winding support 1. winding support 1 via a circlip 15 mounted in a conical groove machined in the winding support 1. The lower spring 8 could also be maintained recessed in the same way as the upper spring 7 10 by a piece intermediate also force-fitted into the winding support 1 or by deformation of the winding support 1 itself. The actuator of the invention can be used essentially in two ways, as the freedom of movement of its moving assembly 20 suggests: - in a first way, the actuator is used to support and exert a variable effort, function control current, with its axis 4 to which the plunger 5 is integral in translation, on a body to be controlled; and in a second way, it can make it possible to control the passage section of an opening constituted by an orifice 31 made in the upper support 30, for example a nozzle, on which the first end 41 of the axis 4 acting as a valve and subjected to an axial hydraulic pressure force. For this latter application, the upper support 30 is provided with a central orifice 31 facing the first end 41 of the axis 4. To apply a preload of the axis 4 on the upper support or the organ to be controlled the actuator comprises at least one prestressing wedge 11. Advantageously, the prestressing wedge 11 is formed by a stack of thin wedges whose total thickness is constant to guarantee the initial position of the core 5 with respect to the cover 3. The preload is increased when a number of prestressing wedges initially located between the upper support 30 and the upper spring 7 are displaced between the cover 3 and the upper spring 7.
5 Dans ce cas, le ressort est déformé. Les cales de précontrainte 11 sont appliquées au ressort supérieur 7, situé du côté du couvercle 3 de l'actionneur électromagnétique. Le ressort inférieur 8 est dimensionné pour présenter une raideur axiale négligeable par rapport 10 au ressort supérieur 7 et une raideur radiale élevée, puisque son rôle est de contribuer à la suspension et au centrage du noyau 5 pour éviter les contacts du frottement du noyau 5 sur le couvercle 3 et sur le support de bobinage 1 d'une part et pour centrer l'axe 4 15 par rapport au support supérieur 30 (et à son orifice 31) ou à l'organe à commander d'autre part. Les figures 3 à 5 représentent trois dispositions différentes de cales de précontrainte 11. Selon la première disposition représentée sur la figure 3, deux 20 cales minces 12, 13, qui sont disposées entre le couvercle 3 et le support supérieur 30, enferment entre elles le périmètre extérieur du ressort supérieur 7. Cette disposition peut être considérée comme la disposition de base procurant à l'axe 4 une précontrainte 25 moyenne. Selon les dispositions représentées sur la figure 4, les deux cales minces 12, 13 sont disposées ensemble du côté du support supérieur 30. Ainsi, le diamètre extérieur du ressort supérieur 7 est disposé entre les 30 deux cales minces 12, 13 et le couvercle 3. Cette disposition donne à l'axe 4 une précontrainte relativement faible. Selon la troisième disposition illustré en figure 5, les deux cales minces 12, 13 sont disposées du côté du 35 couvercle 3, et le diamètre extérieur du ressort supérieur 7 est encastré entre les deux cales minces 12, 13 et le support clapet 30. Cette disposition donne à 2905807 10 l'axe 4 une précontrainte relativement forte lorsqu'il prend appui sur le support supérieur 30. Lorsque l'axe 4 est en appui sur le support supérieur 30 sous l'effet de la force de précontrainte 5 axiale des ressorts 7 et 8, l'actionneur de l'invention permet de contrôler le niveau de cette force de précontrainte exercée par l'axe 4 sur ledit support supérieur 30 car la force électromagnétique qu'il génère s'oppose à la force de précontrainte des ressorts 7, 8.In this case, the spring is deformed. The prestressing wedges 11 are applied to the upper spring 7, located on the side of the lid 3 of the electromagnetic actuator. The lower spring 8 is dimensioned to have a negligible axial stiffness with respect to the upper spring 7 and a high radial stiffness, since its role is to contribute to the suspension and centering of the core 5 to avoid friction contacts of the core 5 on the cover 3 and on the winding support 1 on the one hand and to center the axis 4 15 with respect to the upper support 30 (and its orifice 31) or to the body to be controlled on the other hand. FIGS. 3 to 5 show three different arrangements of prestressing wedges 11. According to the first arrangement shown in FIG. 3, two thin spacers 12, 13, which are arranged between the cover 3 and the upper support 30, enclose the external perimeter of the upper spring 7. This arrangement can be considered as the basic arrangement providing the axis 4 with an average prestress 25. According to the arrangements shown in FIG. 4, the two thin wedges 12, 13 are arranged together on the side of the upper support 30. Thus, the outer diameter of the upper spring 7 is arranged between the two thin wedges 12, 13 and the cover 3. This arrangement gives the axis 4 a relatively low prestressing. According to the third arrangement illustrated in FIG. 5, the two thin wedges 12, 13 are arranged on the side of the lid 3, and the outer diameter of the upper spring 7 is embedded between the two thin wedges 12, 13 and the valve support 30. This This arrangement gives the axle 4 a relatively strong prestress when it bears on the upper support 30. When the axis 4 bears on the upper support 30 under the effect of the axial prestressing force 5 of the springs 7 and 8, the actuator of the invention makes it possible to control the level of this prestressing force exerted by the axis 4 on said upper support 30 because the electromagnetic force it generates opposes the prestressing force of the springs 7, 8.
10 Lorsque la force électromagnétique dépasse la force de précontrainte des ressorts 7, 8, l'actionneur permet de contrôler la position de son axe 4 par rapport au support clapet 30. La position de l'axe 4 étant alors donnée par le rapport du bilan des forces exercée sur l'axe divisé 15 par la raideur axiale des ressorts 7, 8 appliquant la précontrainte. Pour limiter la course du noyau 5 et pour maintenir un entrefer 6 minimal entre le support de bobinage 1 et le noyau 5, l'actionneur comporte une cale amagnétique 9 20 disposée entre le noyau 5 et le support de bobinage 1. Cette disposition garantit un effort constant pour des entrefers légèrement supérieurs à l'entrefer minimum et évite par ailleurs un collage magnétique du noyau 5 sur le support de bobinage 1.When the electromagnetic force exceeds the prestressing force of the springs 7, 8, the actuator makes it possible to control the position of its axis 4 with respect to the valve support 30. The position of the axis 4 then being given by the balance sheet report forces exerted on the axis 15 divided by the axial stiffness of the springs 7, 8 applying the prestressing. To limit the stroke of the core 5 and to maintain a minimum air gap 6 between the winding support 1 and the core 5, the actuator has a nonmagnetic wedge 9 disposed between the core 5 and the winding support 1. This provision guarantees a constant effort for gaps slightly greater than the minimum air gap and also avoids a magnetic bonding of the core 5 on the winding support 1.
25 Une telle cale amagnétique 9 n'est cependant pas nécessaire lorsque le jeu entre le ressort supérieur 7 et la surface supérieure du couvercle 3 est ajusté pour que ledit ressort supérieur 7 vienne s'appuyer en butée sur le couvercle lorsque la course maximum souhaitée est 30 atteinte. Le fonctionnement de l'actionneur électromagnétique est le suivant lorsqu'un courant de commande est appliqué au bobinage, qui dans la plupart des cas est constitué en une seule bobine 2, une force d'attraction 35 est exercée sur le noyau 5 pour diminuer l'entrefer 6. Le circuit magnétique est formé par le support de bobinage 1, le couvercle 3 et le noyau 5.Such a nonmagnetic wedge 9 is however not necessary when the clearance between the upper spring 7 and the upper surface of the lid 3 is adjusted so that said upper spring 7 comes abutting against the lid when the desired maximum stroke is 30 reached. The operation of the electromagnetic actuator is as follows when a control current is applied to the winding, which in most cases is constituted by a single coil 2, an attraction force 35 is exerted on the core 5 to decrease the current. 6. The magnetic circuit is formed by the winding support 1, the cover 3 and the core 5.
2905807 11 A cet effet, ces pièces sont réalisées dans un matériau riche en fer doux. Les autres pièces proches de ce circuit, notamment les cales 9, 11, 18 et l'axe 4, sont réalisés en un matériau amagnétique pour ne pas 5 générer de perturbations ou de court-circuit magnétique. La forme particulière du noyau 5 et du support de bobinage 1 est optimisée pour garantir un effort électromagnétique constant dans une plage de débattement limitée. L'effort électromagnétique ainsi généré pour de 10 faibles courants permet de réduire la précontrainte exercée par le ressort supérieur 7 sur l'axe 4 et ainsi, le cas échéant, sur le support supérieur 3 ou l'organe à commander et pour des courants plus importants l'effort électromagnétique devient supérieur aux forces de 15 précontraintes et permet de générer un jeu entre l'extrémité de l'axe 4 et le support supérieur 30 ou l'organe à commander. Dans le cas où l'actionneur électromagnétique est appliqué inversement, c'est-à-dire dans les cas où l'axe 20 4 appuie en direction du ressort inférieur 8 pour actionner un organe de commande, lorsque le bobinage est activé, la situation de contrainte plus forte et plus faible par rapport à la contrainte moyenne représentée sur la figure 3, sont inversées.To this end, these parts are made of a material rich in soft iron. The other parts close to this circuit, in particular shims 9, 11, 18 and axis 4, are made of a non-magnetic material so as not to generate disturbances or magnetic short circuits. The particular shape of the core 5 and the winding support 1 is optimized to ensure a constant electromagnetic stress in a limited range of travel. The electromagnetic force thus generated for low currents makes it possible to reduce the prestressing exerted by the upper spring 7 on the axis 4 and thus, if necessary, on the upper support 3 or the member to be controlled and for more currents. The electromagnetic stress becomes greater than the prestressing forces and makes it possible to generate a clearance between the end of the axis 4 and the upper support 30 or the member to be controlled. In the case where the electromagnetic actuator is applied inversely, that is to say in the cases where the axis 4 presses towards the lower spring 8 to actuate a control member, when the winding is activated, the situation of stronger and weaker stress compared to the average stress shown in Figure 3, are reversed.
25 La forme des différentes pièces de l'actionneur est essentielle pour générer un effort proportionnel à un courant de commande et constant quelque soit la position du noyau 5 dans une plage de déplacement réduite, avec un encombrement réduit.The shape of the different parts of the actuator is essential to generate a force proportional to a control current and constant whatever the position of the core 5 in a reduced range of movement, with a small footprint.
30 Ainsi, le noyau 5 comporte : - un corps tronconique 50 creux dont la pointe est disposée du côté du ressort inférieur 8, et - une corps annulaire 51 qui prolonge la base du corps tronconique 50 et qui comporte, sur sa périphérie, 35 une saillie annulaire 52 s'étendant axialement en direction du ressort inférieur 8, la cale 9 étant montée sur la partie annulaire 51, entre la saillie annulaire 52 2905807 et le corps tronconique 50. De plus, le support de bobinage 1 présente une forme générale de cloche et comporte : 5 une paroi latérale cylindrique 100 présentant un épaulement interne 101 sur lequel vient en appui le couvercle 3 ; une paroi latérale 102 percée formant couvercle à l'extrémité inférieure de la paroi latérale 100, sur 10 laquelle sont montés le ressort inférieur 8 et le circlips 15 une paroi centrale 103 en saillie de la paroi latérale 102 à l'intérieur du support de bobinage 1, et délimitant deux cavités ; 15 - une cavité centrale 104 de forme complémentaire au corps tronconique 50 du noyau 5 et à l'intérieur duquel est monté avec jeu ledit corps tronconique 50, le rebord libre 105 de la paroi centrale 103 étant disposé entre la saillie annulaire 53 et le corps tronconique 50 20 du noyau 5, en regard de la cale 9 ; - une cavité de bobinage 105 délimitée par les trois parois 100, 103, 104. Le couvercle 3 est formé d'un corps tronconique 37 prolongé extérieurement par un corps annulaire 38, la 25 pointe du corps tronconique 37 venant en regard de l'extrémité libre de la saillie annulaire 52 du noyau 5. Les corps annulaires 38 du couvercle 3 et 51 du noyau 5 sont sensiblement de même épaisseur et leurs faces supérieures respectives sont sensiblement coplanaires.Thus, the core 5 comprises: - a hollow frustoconical body 50 whose tip is disposed on the side of the lower spring 8, and - an annular body 51 which extends the base of the frustoconical body 50 and which comprises, on its periphery, a annular projection 52 extending axially towards the lower spring 8, the wedge 9 being mounted on the annular portion 51, between the annular projection 52 2905807 and the frustoconical body 50. In addition, the winding support 1 has a general shape of bell and comprises: a cylindrical lateral wall 100 having an internal shoulder 101 on which the lid 3 bears; a drilled side wall 102 forming a cover at the lower end of the side wall 100, on which are mounted the lower spring 8 and the circlip 15 a central wall 103 projecting from the side wall 102 inside the winding support 1, and delimiting two cavities; A central cavity 104 of complementary shape to the frustoconical body 50 of the core 5 and within which said frustoconical body 50 is mounted with clearance, the free edge 105 of the central wall 103 being disposed between the annular projection 53 and the body frustoconical 50 20 of the core 5, opposite the shim 9; a winding cavity 105 delimited by the three walls 100, 103, 104. The lid 3 is formed of a frustoconical body 37 extended externally by an annular body 38, the tip of the frustoconical body 37 coming opposite the end free of the annular projection 52 of the core 5. The annular bodies 38 of the cover 3 and 51 of the core 5 are substantially of the same thickness and their respective upper faces are substantially coplanar.
30 La figure 6 représente un agencement d'amortissement des mouvements d'une masse par rapport à un support, qui comprend l'actionneur selon l'invention. L'amortissement est obtenu par contrôle d'un débit de fuite d'un fluide, généralement un fluide hydraulique.FIG. 6 shows a damping arrangement of the movements of a mass relative to a support, which comprises the actuator according to the invention. The damping is obtained by controlling a leakage flow of a fluid, usually a hydraulic fluid.
35 L'agencement d'amortissement comprend un module de laminage principal 40 du fluide avec un passage axial 31, délimitant partiellement une voie d'écoulement 60 de 12 2905807 13 fluide d'une chambre supérieure (non représentée) vers une chambre de compensation 61. Ce module de laminage du fluide comporte un corps creux 43 délimitant intérieurement la voie d'écoulement 5 60 du fluide en aval de laquelle est placé des moyens de laminage principaux d'une partie du fluide et un tiroir 44 qui comporte au moins un conduit interne et qui délimite avec le corps 43 au moins une voie de dérivation 45 dotée de moyens de laminage secondaires d'une autre 10 partie du fluide hydraulique ; la voie découlement et la voie de dérivation débouchent toutes deux dans la chambre de compensation 61. Le corps creux 43 vient en appui contre le support de bobine 1 de l'actionneur, de même que le support 15 supérieur 30 décrit précédemment, c'est-à-dire par l'intermédiaire du ressort supérieur 7 et d'une éventuelle cale de précontrainte 11. Les moyens de laminage principaux comportent le passage axial (ou orifice) 31, ménagé dans le fond du 20 corps creux 43 et en aval duquel est placé un élément obturateur 4 conformé pour pouvoir obtenir différentes positions entre une ouverture complète et une obturation complète du passage axial 70. L'élément obturateur 4 fait partie intégrante d'un actionneur électromagnétique selon 25 l'invention comportant un ensemble fixe 10 et un ensemble mobile 20 comme décrit ci-avant. L'élément obturateur 4 est donc constitué par l'axe 4 de l'actionneur électromagnétique. L'agencement d'amortissement des mouvements d'une 30 masse par rapport à un support peut par exemple correspondre à un agencement d'amortissement des mouvements de la masse des roues et d'une partie de l'essieu d'un véhicule, notamment un véhicule automobile, par rapport à la caisse de celui-ci.The damping arrangement comprises a main fluid rolling module 40 with an axial passage 31, partially delimiting a fluid flow path 60 from an upper chamber (not shown) to a clearing chamber 61. This fluid rolling module comprises a hollow body 43 internally defining the flow path 60 of the fluid downstream of which is placed a main rolling means of a portion of the fluid and a slide 44 which comprises at least one duct internal and which delimits with the body 43 at least one branch path 45 provided with secondary rolling means of another part of the hydraulic fluid; the flow path and the bypass route both open into the compensation chamber 61. The hollow body 43 abuts against the coil support 1 of the actuator, as well as the upper support 30 described above, it is that is to say via the upper spring 7 and a possible prestressing wedge 11. The main rolling means comprise the axial passage (or orifice) 31, formed in the bottom of the hollow body 43 and downstream of which a shutter element 4 is formed in order to be able to obtain different positions between a complete opening and a complete closure of the axial passage 70. The shutter element 4 is an integral part of an electromagnetic actuator according to the invention comprising a fixed assembly 10 and a moving assembly 20 as described above. The shutter element 4 is therefore constituted by the axis 4 of the electromagnetic actuator. The damping arrangement of the movements of a mass with respect to a support may for example correspond to an arrangement for damping the movements of the mass of the wheels and a portion of the axle of a vehicle, in particular a motor vehicle, in relation to the body of it.
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|---|---|---|---|
| FR0653645A FR2905807A1 (en) | 2006-09-08 | 2006-09-08 | Electromagnetic actuator for controlling leak volume in movement dampening arrangement, has springs fixed by their centre respectively at ends of pin and by their periphery respectively at support and cover |
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- 2006-09-08 FR FR0653645A patent/FR2905807A1/en not_active Withdrawn
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