FR2954449A1 - Soupape electromagnetique et procede de fabrication de l'induit d'une telle soupape - Google Patents

Abstract

Soupape électromagnétique (1) notamment pour le système de freinage d'un véhicule automobile comportant un induit (4) monté coulissant axialement et dont une extrémité comporte un organe d'étanchéité (20) et l'autre extrémité (5) est associée à un noyau polaire (6). Un ressort de compression (21) entre le noyau polaire (6) et l'induit (4) est maintenu précontraint dans un passage axial (12) de l'induit (4) entre un goujon (19) portant l'organe d'étanchéité de soupape (20), et un poussoir (16) qui peut coulisser hors du passage axial (12) jusqu'à une butée (15), en tenant en précontrainte le noyau polaire (6) par le poussoir (16) sollicité par la force de précontrainte.

Description

Domaine de l'invention La présente invention concerne une soupape électromagnétique notamment pour le système de freinage d'un véhicule automobile comportant un induit monté coulissant axialement et dont une extrémité comporte un organe d'étanchéité et dont l'autre extrémité est associée à un noyau polaire, un ressort de compression étant précontraint entre le noyau polaire et l'induit. L'invention concerne également un induit de soupape électromagnétique comportant un logement axial recevant au moins 10 partiellement un ressort de compression. Enfin l'invention concerne un procédé de fabrication d'un tel induit. Etat de la technique Les soupapes électromagnétiques, leur induit ainsi que 15 des procédés de fabrication des induits et soupapes électromagnétiques sont connus selon l'état de la technique. En particulier, les soupapes électromagnétiques sont utilisées actuellement dans des systèmes de freinage de véhicules automobiles ; ces soupapes commandent ou assurent la régulation de la pression dans le système hydraulique. Souvent 20 on utilise une soupape à fermeture sans courant électrique, et qui se caractérise en ce que si l'on assure l'alimentation électrique de l'actionneur de la soupape, elle est en position fermée. L'actionneur de soupape agit ainsi sur l'induit monté coulissant axialement dans le boîtier et dont une extrémité comporte un organe d'étanchéité coopérant 25 avec un siège de soupape approprié pour fermer ou libérer un orifice de passage. Le noyau polaire de l'actionneur électromagnétique est associé à l'autre extrémité de l'induit ; lorsqu'une tension est appliquée, ce noyau génère un champ électromagnétique exercé sur l'induit pour dé-placer celui-ci dans la direction axiale. Pour que la soupape reste fer- 30 mée en cas de coupure du courant, un ressort de compression précontraint agit entre le noyau polaire et l'induit. Ainsi, il est connu d'installer le ressort de compression directement entre le noyau polaire et l'induit. Dans ce montage, la force de précontrainte est fournie par le ressort de compression si le noyau polaire est fixé dans le boîtier, dans 35

2 une position axiale appropriée, par exemple s'il est pressé dans le boîtier. La précontrainte est influencée très fortement par les différentes tolérances partielles telles que par exemple celles concernant la longueur du ressort de compression, celles de l'encombrement du volume recevant le ressort de compression et/ou le coefficient du ressort. Cela peut se répercuter de manière négative sur le fonctionnement de la soupape électromagnétique. En outre, pour évacuer l'air de la soupape électromagnétique et pour remplacer du fluide lors d'un mouvement de soulèvement, l'induit comporte des rainures longitudinales dans sa sur-face enveloppe périphérique ; ces rainures diminuent la surface de la section de l'induit qui influence le circuit électromagnétique. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne une soupape électromagnétique du type défini ci-dessus caractérisée en ce que le ressort de 15 compression est maintenu précontraint dans un passage axial de l'induit entre un goujon portant l'organe d'étanchéité de soupape, et te-nu par une liaison par la force et/ou par la forme dans une position choisie dans le passage axial, et un poussoir qui peut coulisser hors du passage axial jusqu'à une butée, en tenant en précontrainte le noyau 20 polaire par le poussoir sollicité par la force de précontrainte. La soupape électromagnétique selon l'invention a l'avantage de tenir bien plus compte des tolérances et/ou de les compenser ainsi que d'augmenter la force magnétique maximale disponible. Selon l'invention, l'induit comporte un passage axial qui s'étend comme 25 un canal, axialement à travers l'ensemble de l'induit. De façon préférentielle, le passage axial est central c'est-à-dire coaxial. Dans le cas le plus simple, le passage axial est constitué par un perçage traversant. Ce passage axial reçoit le ressort de compression maintenu en précontrainte entre le goujon et le poussoir. Le 30 goujon porte l'organe d'étanchéité de la soupape et cet organe se trouve évidemment sur le côté de l'induit à l'opposé de celui du goujon pour coopérer avec le siège d'étanchéité de la soupape électromagnétique. Le goujon est tenu par une liaison par la force et/ou par la forme, dans une position choisie dans le passage axial. Cela signifie que le goujon 35 peut être tenu ou fixé dans différentes positions axiales dans le passage

3 traversant. Sa position dans le passage axial est bloquée par une liaison par la force et/ou par la forme. Cela permet d'engager et de tenir le goujon plus ou moins loin dans le passage axial au moment du montage. Le poussoir peut être dégagé du passage axial jusqu'à une butée. La course du poussoir dans le passage axial est ainsi délimitée par la butée pour que le poussoir ne puisse être extrait complètement du passage axial. Jusqu'à la butée, le poussoir est toutefois totalement libre de se déplacer axialement. A l'état installé, le poussoir sollicite le noyau polaire avec la force de précontrainte du ressort de compression. Cela si- lo gnifie qu'à l'état installé, le poussoir est tenu écarté de la butée (butée axiale) car alors le mouvement du poussoir est limité par le noyau polaire. Au montage de la soupape électromagnétique, il est possible ainsi de régler précisément la force de précontrainte du ressort de compression. En coulissant le goujon pour l'enfoncer dans le passage axial, on 15 précontraint le ressort de compression contre le poussoir qui lors du montage n'est avantageusement pas encore sollicité par le noyau polaire mais s'applique contre la butée de l'induit. Cela définit clairement la chambre du ressort et la force de précontrainte peut par exemple se calculer en fonction de la course du goujon. De façon préférentielle, le 20 goujon est toutefois engagé de manière itérative ou segment par segment toujours plus avant dans le passage axial jusqu'à atteindre la pré-contrainte souhaitée ; la précontrainte (force de précontrainte) est détectée à chaque phase d'engagement du goujon, notamment par la sollicitation du poussoir, avec une force antagoniste définie en direction 25 du ressort de compression. De manière avantageuse, la force antagoniste est choisie pour qu'elle corresponde à la force de précontrainte souhaitée. Si le poussoir ne peut plus s'enfoncer plus loin, axialement dans l'induit, cela signifie que l'on a atteint la force de précontrainte souhaitée. Ensuite, on installe l'induit avec le goujon, le ressort de 30 compression et la pièce de pression comme groupe pré-assemblé. La soupape électromagnétique permet ainsi une réalisation simple pour régler précisément la force de précontrainte du ressort et compenser de la sorte les tolérances. De façon préférentielle, le goujon est enfoncé dans le pas- 35 sage axial. Le goujon et le passage axial constituent ainsi un ajustage

4 pressé qui maintient le goujon par une liaison par la force dans le pas-sage axial. Pour engager le goujon et régler la force de précontrainte du ressort de compression, il suffit de vaincre la force de serrage de l'ajustage pressé. Cela constitue un blocage particulièrement simple du goujon dans la position souhaitée dans la direction axiale. En variante, on pourrait également envisager un filetage autobloquant qui permet d'introduire le goujon dans le passage axial jusqu'à atteindre la force de précontrainte souhaitée. De manière avantageuse, le poussoir a une forme de T et son corps de base a au moins principalement une forme cylindrique (poutre longitudinale) qui dépasse du passage axial pour solliciter le noyau polaire avec la force de précontrainte. Une collerette radiale (poutre transversale) qui dépasse de la périphérie du corps de base coopère avec la partie en saillie du passage axial constituant la butée. La réalisation du poussoir en forme de T correspond dans le présent con-texte au contour du poussoir en coupe longitudinale. De manière avantageuse, le passage axial est rétréci au niveau de son extrémité du côté du noyau polaire. On forme ainsi la partie en saillie servant de butée. De manière préférentielle, le rétrécis- sement est un épaulement de sorte que la partie en saillie constitue une surface de butée axiale. Le ressort de compression est avantageusement réalisé comme ressort hélicoïdal. Cela permet, grâce à sa résistance permanente, un fonctionnement fiable, permanent de la soupape électroma- gnétique. En outre, le goujon et/ou le poussoir comporte(nt) au moins une rainure longitudinale chacun dans sa surface enveloppe. La rainure longitudinale s'étend ainsi d'une extrémité à l'autre du goujon ou du poussoir pour réaliser la liaison pour le fluide ou un canal de fluide le long du goujon et/ou du poussoir, permettant au fluide, par exemple au liquide de frein, de passer pendant un mouvement. Cela permet de supprimer les rainures longitudinales habituelles prévues sur la surface enveloppe de l'induit si bien que l'induit aura avantageusement une surface longitudinale sans rainure. On augmente de cette manière la surface de la section de l'induit déterminante pour l'actionneur de l'électrovanne. La force magnétique maximale possible et ainsi l'actionnement de l'induit seront augmentés. Enfin, selon une caractéristique, le corps d'étanchéité de la soupape est réalisé en une seule pièce avec le goujon. Comme le gou- 5 jon est enfoncé de force dans le passage axial ou est tenu d'une autre manière par une liaison par la forme et/ou par la force dans le passage axial, cela signifie que l'organe d'étanchéité de soupape est solidaire de l'induit ce qui donne un ensemble particulièrement compact et fiable. L'induit selon l'invention se caractérise en ce que le loge-ment axial est sous la forme d'un passage axial et le ressort de compression est logé dans le passage axial entre un goujon portant l'organe de soupape et qui est tenu dans une position choisie par une liaison par la forme et/ ou par la force et un poussoir qui peut se dégager du pas-sage axial jusqu'à la butée. Comme déjà décrit, la force de précontrainte 15 du ressort de compression se règle de manière simple dans l'induit par l'enfoncement du goujon dans le passage axial. L'induit peut ainsi être utilisé dans différentes soupapes ou différentes électrovannes tenant compte de multiples exigences. La force de précontrainte du ressort de compression peut être adaptée de manière optimale à chaque domaine 20 d'application. Le procédé selon l'invention se caractérise par les étapes déjà évoquées ci-dessus selon lesquelles on introduit d'abord le poussoir et ensuite le ressort hélicoïdal dans le passage axial et ensuite on introduit le goujon dans le passage axial jusqu'à ce que le ressort de 25 précontrainte entre le goujon et le poussoir donne la force de précontrainte souhaitée. La force de précontrainte est mesurée de préférence par l'intermédiaire du poussoir. De façon préférentielle, on détermine la force de précontrainte ou le fait d'atteindre la force de précontrainte en sollicitant le poussoir avec une certaine force antagoniste s'opposant à 30 la force de précontrainte. De manière préférentielle, on presse le goujon dans le passage axial notamment en procédant par itération. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans les- 35 quels :

6 - la figure 1 montre une soupape électromagnétique en coupe longitudinale, - la figure 2 est une vue en perspective du poussoir de la soupape électromagnétique, - la figure 3 est une vue en perspective du goujon de la soupape électromagnétique, et - la figure 4 est une vue en perspective de l'induit de la soupape électromagnétique. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 est une coupe longitudinale d'une soupape électromagnétique 1 appliquée à un système de frein d'un véhicule automobile. La soupape électromagnétique 1 comporte un boîtier 2 en forme de manchon cylindrique 3 et un induit 4 également de forme cylindrique, coulissant longitudinalement ou axialement. Une première extrémité 5 de l'induit 4 comporte un noyau polaire 6 installé ou branché en série avec l'induit 4 et bloqué dans le boîtier 2, par exemple par une soudure 7. L'extrémité opposée 8 de l'induit 4 est associée à un organe de soupape 9 maintenu dans le boîtier 2 et comportant un orifice traversant 10, central, muni d'un siège d'étanchéité 11.

L'induit 4 comporte un logement axial 13 en forme de passage axial 12 qui traverse l'induit 4 de manière centrale. Le passage axial 12 est rétréci vers l'extrémité 5 de l'induit 4 de façon à former une partie en saillie 14 venant radialement vers l'intérieur et constituant une butée axiale 15. La zone rétrécie du passage axial 12 reçoit un poussoir 16 en forme de T, coulissant longitudinalement ; le corps de base est au moins essentiellement cylindrique, traversant la zone rétrécie du passage axial 12, et une saillie radiale 17 qui occupe la périphérie du corps de base coopère dans le passage axial 12 avec la butée 15 pour que le poussoir 16 puisse sortir en coulissement du passage axial 12 jusqu'à venir contre la butée 15. La longueur du corps de base est supérieure à la longueur de la zone rétrécie du passage axial 12 de sorte que l'extrémité libre 18 du poussoir 16 dépasse de l'induit 4 ou de son extrémité 5, au moins lorsque la saillie radiale 17 réalisée ou prévue à l'extrémité du poussoir 16 à l'opposé de l'extrémité 18 vient contre la butée 15.

7 L'induit 4 comporte un goujon 19 également logé dans le passage axial 12, toutefois écarté du poussoir 16. Le goujon 19 comporte un organe d'étanchéité de soupape 20 venant axialement en saillie, qui peut coopérer avec le siège d'étanchéité 11 pour fermer le passage traversant 10. De manière avantageuse, le corps d'étanchéité de soupape 20 est en une seule pièce avec le goujon 19. Le diamètre extérieur du goujon 19 et le diamètre intérieur du passage axial 12 sont choisis pour former un ajustage pressé pour qu'au montage de l'induit 4 dans le passage axial 12, le goujon 19 soit enfoncé axialement jusque dans sa position choisie. Le goujon 19 est alors tenu contre l'induit 4 par la liaison par la force réalisée par la liaison pressée. Un ressort de compression 21 est en outre logé dans le passage axial 12 entre le goujon 19 et le poussoir 16 ; ce ressort de compression est réalisé de préférence comme ressort hélicoïdal 22 pré- contraint entre le poussoir 16 et le goujon 19. Au montage de la soupape électromagnétique 1 ou de l'induit 4, on introduit tout d'abord le poussoir 16 dans le passage axial 12 jusqu'à mettre en appui la saillie radiale 17 contre la butée 15. En-suite on introduit le ressort de compression 21 dans le passage axial 12. Puis on presse le goujon 19 dans le passage axial 12 pour précontraindre le ressort de compression 21 entre le poussoir 16 et le goujon 19. Pour arriver à la précontrainte souhaitée du ressort de compression 21, on engage le goujon 19 dans le passage axial 12, en procédant par itération c'est-à-dire pas à pas. Comme dans cette étape de fabrication, l'induit 4 n'est pas encore logé dans le boîtier 2, on garantit ainsi que le poussoir 16 se trouve appliqué contre la butée 15. Pour s'assurer que l'on a bien la précontrainte souhaitée pour le ressort de compression 21, après chaque opération d'engagement du goujon 19, on exerce une certaine force antagoniste sur le poussoir 16 en direction du goujon 19.

Si la force antagoniste correspond à la précontrainte souhaitée du ressort de compression 21, le poussoir 16 ne pourra plus être poussé au-delà dans le passage axial 12, ce qui permet de détecter de manière simple que l'on a la force de précontrainte 21 souhaitée. En variante, on peut également associer un appareil de mesure de force (dynamomètre) à l'extrémité 18 de la pièce de compression 16, et qui déplace la pièce de

8 compression 16 d'un certain trajet dans le passage axial 12 pour que le poussoir 16 ne soit plus en appui contre la butée 15. Si en engageant le goujon 19, on augmente la force de précontrainte, cela peut se détecter rapidement et simplement par l'appareil de mesure de force. Le goujon 19 est ainsi engagé dans le passage axial 12 jusqu'à ce que l'on ait atteint la force de précontrainte souhaitée pour le ressort de compression 21. Ensuite, on monte l'induit 4 dans le boîtier 2 de la soupape électromagnétique 1 pour que l'organe d'étanchéité 20 se trouve dans le siège de soupape 11 et que le poussoir 16 sollicite le noyau polaire 6 avec la force de précontrainte du ressort de compression 21 ou le cas échéant d'une autre force de précontrainte légèrement supérieure, et provenant de ce que le poussoir 16 est engagé d'une certaine distance dans le perçage traversant 12. La force de précontrainte du ressort de compression 21 fait que l'organe d'étanchéité 20 est pressé dans le siège de soupape 11 et ferme ainsi le passage traversant. En actionnant un actionneur électromagnétique faisant partie du noyau polaire 6, on déplace l'induit 4 en direction de la flèche 23 vers le noyau polaire 6 si bien que l'organe d'étanchéité 20 se soulève de son siège d'étanchéité 11 et libère ainsi le passage 10.

Comme la force de précontrainte du ressort de compression 21 est réglée de façon très précise, on peut rencontrer des tolérances de fabrication dans les composants de l'électrovanne 1 et en particulier ceux de l'induit 4, pour les compenser de manière optimale ou les équilibrer pour avoir toujours une fermeture certaine de l'orifice de passage 10 et une libération garantie de cet orifice de passage 10. En outre, cela diminue les moyens à mettre en oeuvre pour régler la sou-pape électromagnétique 1 car à la fabrication, on aura d'éventuelles tolérances de fabrication qui seront à ce moment moins prises en compte. Il en résulte globalement une soupape électromagnétique de fabrication économique et d'un fonctionnement permanent. La figure 2 montre le poussoir 16 en vue en perspective. La surface enveloppe extérieure 24 du poussoir 16 comporte deux rainures longitudinales 25, opposées, qui constituent chacune un canal de fluide 26.

9 Le goujon 19 présenté en perspective à la figure 3 comporte avantageusement également une surface enveloppe extérieure 27 avec deux rainures longitudinales 28, opposées, constituant un canal de fluide 29. On peut également utiliser une ou plusieurs rainures ion- gitudinales 25 ou 28 en aval du poussoir 16 ou sur le goujon 19. Les rainures longitudinales 25, 28 n'ont pas nécessairement une section rectangulaire comme représentées. On peut également avoir des sections cintrées, triangulaires ou polygonales. Des rainures longitudinales 25, 28 permettent pendant le fonctionnement, le passage du fluide à travers l'induit 4, en particulier pendant la phase de dégagement de l'induit 4 ce qui équilibre les pressions. On peut également utiliser des rainures longitudinales 25, 28 plus grandes pour déterminer l'électrovanne 1. Enfin l'existence des rainures longitudinales 25, 28 permet de supprimer les rainures longitudinales habituelles dans la surface enveloppe de l'induit 4 ce qui augmente la force magnétique maximum possible exercée sur l'induit 4. La figure 4 est une vue en perspective de l'induit 4 en di-rection de l'extrémité 5. L'induit 4 forme avec le poussoir 16, le ressort de compression 21 et le goujon 19, un groupe pré-assemblé 30 qui éjecte le poussoir 16 au moins à l'état non sollicité, hors de l'induit 4 par la précontrainte du ressort 21. Ainsi le poussoir 16 transmet la force de précontrainte du ressort de compression 21 ou du ressort hélicoïdal 22 et à l'état installé, la force de précontrainte vers le noyau polaire.25 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX

1 Soupape électromagnétique 2 Boîtier 3 Manchon cylindrique 4 Induit 5 Première extrémité de l'induit 6 Noyau polaire 7 Soudure 8 Extrémité de l'induit 9 Corps de soupape 10 Orifice traversant 11 Siège d'étanchéité 12 Passage axial 13 Logement axial 14 Saillie 15 Butée axiale 16 Poussoir 17 Saillie radiale 18 Extrémité libre de l'induit 19 Goujon 20 Organe d'étanchéité de soupape 21 Ressort de compression 22 Ressort hélicoïdal 23 Flèche 24 Surface enveloppe extérieure 25 Rainure longitudinale 27 Surface enveloppe extérieure 28 Rainure longitudinale 29 Canal de fluide35

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1 °) Soupape électromagnétique (1) notamment pour le système de freinage d'un véhicule automobile comportant un induit (4) monté coulissant axialement et dont une extrémité comporte un organe d'étanchéité (20) et l'autre extrémité (5) est associée à un noyau polaire (6), un ressort de compression (21) étant précontraint entre le noyau polaire (6) et l'induit (4), soupape électromagnétique caractérisée en ce que le ressort de compression (21) est maintenu précontraint dans un pas-sage axial (12) de l'induit (4) entre un goujon (19) portant l'organe d'étanchéité de soupape (20), et tenu par une liaison par la force et/ ou par la forme dans une position choisie dans le passage axial (12), et un poussoir (16) qui peut coulisser hors du passage axial (12) jusqu'à une butée (15), en tenant en précontrainte le noyau polaire (6) par le pous- 15 soir (16) sollicité par la force de précontrainte. 2°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le goujon (19) est pressé dans le passage axial (12). 3°) Soupape électromagnétique selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisée en ce que le poussoir (16) a une forme de T. 25 4°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le passage axial (12) est rétréci à l'extrémité (5) du côté du noyau po- laire (6). 5°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ressort de compression (21) est un ressort hélicoïdal (22). 20 30 356°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le goujon (19) et/ ou le poussoir (16) ont au moins une rainure longitudinale (25, 28) dans leur surface enveloppe extérieure (24, 27). 7°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe d'étanchéité de soupape (20) fait corps avec le goujon (19). 10 8°) Induit (4) de soupape électromagnétique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 comportant un logement axial (13) recevant au moins partiellement un ressort de compression (21), induit caractérisé en ce que le logement axial (13) est réalisé sous la forme d'un passage axial (12) et 15 le ressort de compression (21) est tenu par une liaison par la force et/ou par la forme dans le passage axial (12) entre une position choisie pour le goujon (19) avec l'organe d'étanchéité de soupape (20) et un poussoir (16) qui peut sortir en coulissant du passage axial (12) jusqu'à la butée (15). 20 9°) Procédé de réalisation d'un induit de soupape électromagnétique selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' on introduit tout d'abord le poussoir (16) et ensuite le ressort de corn- 25 pression (21) dans le perçage axial (12) et ensuite on introduit le goujon (19) dans le passage axial (12) jusqu'à ce que le ressort de compression (21) précontraint entre le goujon (19) et le poussoir (16) se trouve à la précontrainte souhaitée, la force de précontrainte du ressort de compression (21) se déterminant 30 en appliquant au poussoir (16) une certaine force antagoniste. 10°) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on presse le goujon (19) dans le passage axial (12) notamment en pro-35 cédant par itération.5