FR2969246A1 - Soupape electromagnetique - Google Patents

Abstract

Soupape électromagnétique comportant un boîtier s'étendant dans la direction radiale, ayant au moins un segment axial en forme de cylindre creux, de section circulaire et un induit guidé de manière mobile dans le boîtier le long d'une paroi intérieure cylindrique, dans la direction axiale suivant son axe longitudinal et ayant une paroi enveloppe d'induit : • au moins un canal d'écoulement, axial d'un milieu fluide présent dans le boitier étant prévu pour contourner l'induit, • le canal d'écoulement ayant une première et une seconde zone de paroi de canal, la première zone de paroi de canal étant formée par un segment de la paroi intérieure cylindrique et la seconde zone de paroi de canal étant formée par un segment de la paroi enveloppe de l'induit. Soupape caractérisée en ce que la seconde zone de paroi de canal (36) est réalisée sous la forme d'une seconde zone de paroi de canal (36), plane.

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une soupape électromagnétique comportant un boîtier s'étendant dans la direction radiale, ayant au moins un segment axial en forme de cylindre creux, de section circulaire, et un induit guidé de manière mobile dans le boîtier le long d'une paroi intérieure cylindrique, dans la direction axiale suivant son axe longitudinal, et ayant une paroi enveloppe d'induit, - au moins un canal d'écoulement axial d'un milieu fluide présent 10 dans le boitier, étant prévu pour contourner l'induit, - le canal d'écoulement ayant une première et une seconde zone de paroi de canal, la première zone de paroi de canal étant formée par un segment de la paroi intérieure cylindrique et la seconde zone de paroi de canal étant formée par un segment de la paroi enveloppe de 15 l'induit. Etat de la technique Selon l'état de la technique, on connaît les soupapes électromagnétiques du type défini ci-dessus. Ces soupapes sont utilisées, par exemple, dans les systèmes d'anti-blocage (ABS), les systèmes de 20 régulation anti-patinage (TCS) et/ou les programmes de stabilisation électroniques de trajectoires (ESP) de véhicules automobiles. L'induit est guidé de manière coulissante dans un boîtier comme un piston et en réalisant un canal d'écoulement cannelé, celui-ci peut être mouillé par un milieu fluide. Le canal d'écoulement permet d'amortir hydraulique- 25 ment le mouvement de l'induit dans le boîtier. L'utilisation de soupapes électromagnétiques équipées de tels induits peut se traduire par des émissions de bruits gênants dans le véhicule sous l'effet des vibrations et/ou l'amortissement souhaité du mouvement de l'induit n'est pas suffisant dans certaines conditions. 30 Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet une soupape électromagnétique du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que la seconde zone de paroi de canal est réalisée sous la forme d'une seconde zone de paroi de canal, plane.

Grâce à la réalisation selon l'invention des deux zones de parois de canal, le canal d'écoulement à en section une forme de segment de cercle. L'induit en forme de piston est guidé dans le boîtier et grâce à ces dispositions, un mouvement axial peut se faire suivant son axe longitudinal. La forme dite de piston signifie dans ce contexte que l'induit se déplace axialement avec de faibles frottements le long de la paroi intérieure du cylindre. Un milieu fluide se trouvant dans le boîtier participe à l'amortissement du mouvement de l'induit. Du fait du mouvement de l'induit, ce milieu fluide est refoulé à travers le canal d'écoulement. Selon l'invention, la seconde zone de paroi de canal, plane, formée le segment plan de la paroi enveloppe de l'induit permet d'obtenir une condition de mouillage avantageuse de ce segment de la paroi enveloppe de l'induit pour le milieu fluide qui s'écoule. Du fait du frottement interne du milieu fluide, il se forme des couches de cisaille- ment. Cela se traduit par l'amortissement hydraulique du mouvement de l'induit dans le boîtier si bien que sous l'effet de la forme, selon l'invention de la seconde zone de paroi de canal, on obtient un effet d'amortissement particulièrement important et avantageux. On minimise ainsi les bruits gênants dans un véhicule équipé d'une telle sou- pape électromagnétique. Pour réaliser un tel canal d'écoulement et bénéficier de l'effet de l'amortissement, correspondant. L'induit magné-tique selon l'invention peut être réalisé par formage, notamment par formage à froid et préférence par refoulement à froid d'une ébauche d'induit. Grâce à la géométrie simplifiée de la seconde zone de paroi de canal de forme plane, contrairement à une seconde zone de paroi de canal cannelée, on obtient un procédé de fabrication plus simple tout en respectant les dimensions et le contrôle des dimensions peut se faire avec des moyens simples. Selon un développement de l'invention, l'induit a au moins une forme cylindrique, qui, vue en section, a une zone de contour droite partant de la seconde zone de paroi de canal et une zone de con-tour en forme d'arc de cercle. Ainsi, le segment de la paroi enveloppe de l'induit présentant en section la zone de contour en forme d'arc de cercle est contigu au segment de la paroi intérieure cylindrique qui est en section en forme d'arc de cercle. La zone de contour droite corres- pond en trois dimensions au segment plan de la paroi enveloppe de l'induit. Ce plan constitue la seconde zone de paroi de canal. De manière préférentielle, la seconde zone de paroi de canal est parallèle à l'axe longitudinal de l'induit. Le segment plan de la paroi enveloppe de l'induit est ainsi parallèle à l'axe longitudinal de l'induit et la dimension de la section du canal d'écoulement reste cons-tante le long de son extension axiale. Les couches de cisaillement qui se développent dans le milieu fluide et qui participent à l'amortissement du mouvement de l'induit sont ainsi dans une certaine mesure parai- lèles à l'axe longitudinal et à la seconde zone de paroi de canal. Selon un développement de l'invention, le boîtier est un boitier étagé avec au moins deux segments axiaux réalisés sous la forme de cylindres creux de section circulaires, de diamètres différents. Les segments axiaux vus dans direction de l'axe longitudinal de l'induit, sont situés l'un derrière l'autre et ont chacun un axe. Les axes des segments axiaux du boîtier étagé sont en particulier alignés. Les cylindres creux de section circulaire peuvent avoir des hauteurs différentes. Du fait du diamètre différent du cylindre creux de section circulaire, les segments respectifs de l'induit ont des diamètres différents.

Il est avantageux que l'induit soit réalisé sous la forme d'un induit étagé ayant au moins deux segments cylindriques, décalés axialement suivant son axe longitudinal, au moins l'un des segments cylindriques comportant le canal d'écoulement. Au moins l'un des segments cylindriques comporte (vu en section) une zone de contour recti- ligne partant de la seconde zone de paroi de canal et une zone de contour en arc de cercle. Le canal d'écoulement s'étend ainsi également le long du ou des segment(s) de cylindre. Dans le cas où le canal d'écoulement s'étend sur plus d'un segment cylindrique, la seconde paroi de canal correspond à une seconde zone de paroi de canal, plane, s'étendant le long de plusieurs segments cylindriques. Selon un autre développement de l'invention, les deux segments cylindriques sont séparés par une zone transitoire. Les segments cylindriques décalés l'un au dessous de l'autre ne sont pas directement adjacents mais forment entre eux la zone transitoire qui a une certaine hauteur dans la direction axiale. La zone transitoire comporte une surface enveloppe de forme quelconque et suivant la dimension de la section, le canal d'écoulement peut arriver radialement jusque dans la zone transitoire. Il est prévu de préférence que la zone transitoire soit réa- lisée en forme de tronc de cône, notamment de tronc de cône de section circulaire. La conformation de la zone transitoire est choisie pour que la surface de base du tronc de cône corresponde à la surface frontale de l'un des segments cylindriques et que la surface frontale du tronc de cône corresponde à la surface de base de l'autre segment cylindrique.

On obtient, ainsi, une transition continue entre les parois enveloppes des segments cylindriques et la surface enveloppe de la zone transitoire peut être réalisée d'une manière aussi petite que possible. L'axe du tronc de cône est aligné sur l'axe longitudinal des segments de cylindre et correspond ainsi à l'axe longitudinal de l'induit.

Il est, en outre, avantageux que le canal d'écoulement traverse la zone transitoire. La paroi enveloppe de la zone transitoire présente ainsi une zone en forme de surface plane qui constitue au moins une partie de la seconde zone de paroi de canal du canal d'écoulement. Cette zone plane rejoint le segment formé par une surface plane de la paroi enveloppe du ou des segment(s) cylindrique(s). Enfin, il est avantageux que la soupape électromagnétique comporte plusieurs canaux d'écoulement répartis dans la direction périphérique. Ces canaux d'écoulement sont parallèles les uns aux autres. Si l'induit est un induit étagé, les canaux d'écoulement peuvent s'étendre chacun sur un ou plusieurs segments de cylindre et/ou les zones transitoires. En outre, les canaux d'écoulement peuvent différer par la dimension de leur section en forme de segment circulaire, ce qui permet d'influencer la quantité du milieu fluide qui se trouve dans le canal d'écoulement respectif et d'influencer individuellement dans une certaine mesure le développement des couches de cisaillement dans le milieu fluide et aussi l'état de mouillage de la seconde zone de paroi de canal du canal d'écoulement respectif. Ceci s'applique également au cas de plusieurs canaux d'écoulement de même section, le choix du nombre de ces canaux constituant la grandeur d'influence.35 Dessins La présente invention sera décrite, ci-après, de manière plus détaillée à l'aide de différents exemples de réalisation d'une sou-pape électromagnétique selon l'invention représentée dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe schématique d'une soupape électromagnétique selon l'invention comportant un boitier et un induit, la figure 2 montre un induit comportant deux segments cylindriques et une zone transitoire, l'induit ayant une seconde zone de paroi de canal s'étendant sur les deux segments cylindriques et sur la zone transitoire, la figure 3 montre un induit comportant deux segments cylindriques et une zone transitoire, l'induit ayant une seconde zone de paroi de canal s'étendant sur un segment cylindrique et en partie sur la zone transitoire. Description, exemple de réalisation de l'invention La figure 1 montre schématiquement une coupe axiale d'un segment d'une soupape électromagnétique 1. La soupape électromagnétique 1 comporte un boitier 2 et un induit 3 en forme de piston.

L'induit 3 est monté mobile de manière axiale dans le boitier 2 le long de son axe longitudinal 4. La soupape électromagnétique 1 comporte en outre un poussoir 5 qui part de la surface de base plane 6 de l'induit 3 et qui suit ainsi un mouvement axial de l'induit 3. L'extrémité libre 7 du poussoir 5 a un géométrie d'étanchéité 8 en forme de calotte sphérique 9. La géométrie d'étanchéité 8 coopère avec un siège de soupape 10 en forme d'entonnoir ; ces deux composants constituent un passage 11 pouvant être fermé dans la chambre de soupape 12 pour un fluide sous pression. L'exemple de réalisation de la figure 1 montre la soupape électromagnétique 1 en position ouverte c'est-à-dire que la géométrie d'étanchéité 8 se trouve dans une position soulevée par rapport au siège de soupape 10 et que le fluide peut traverser le passage 11. Un élément de rappel 13 en forme de ressort hélicoïdal de compression 14 agit par l'une de ses extrémités 15 sur un épaulement 15 du poussoir 5 et par son autre extrémité 17 contre le siège de soupape 10 de façon que la force de ressort soulève l'induit 3 par l'intermédiaire du poussoir 5 se- 5 lon la figure 1 et qu'ainsi la géométrie d'étanchéité 8 se trouve en position soulevée par rapport au siège de soupape 10. La figure 1 ne montre pas une bobine électromagnétique qui s'emmanche axialement sur le boitier 2 et qui à l'état emmanché entoure le boitier 2 dans la zone de l'induit magnétique 3. En alimentant la bobine électromagnétique on génère une force électromagnétique appliquée à l'induit 3 qui effectue ainsi un mouvement axial le long de son axe longitudinal 4 et contre la force développée par le ressort en entrainant le poussoir 5. Ainsi lors-qu'on alimente la bobine électromagnétique, la géométrie d'étanchéité 8 est comprimée contre le siège d'étanchéité 10 et ferme le passage 11 pour le fluide sous pression. L'intensité du courant permet de régler le degré d'ouverture ou de fermeture de la soupape électromagnétique 1 et ainsi la quantité de fluide qui passe et d'utiliser la soupape électromagnétique 1 comme soupape de réglage.

Le boîtier 1 est en forme de boitier étagé 18 ayant deux segments axiaux 19, 20 en forme de cylindres creux. Les segments axiaux 19,20 ont des diamètres différents ; le diamètre du segment axial 20 est inférieur au diamètre du segment axial 19. Les segments axiaux 19, 20 ont chacun un axe coaxial à l'axe longitudinal 4 de l'induit 3. La transition entre les segments axiaux 19,20 correspond à un change-ment de diamètre du boitier 2 de manière continue. L'extrémité du segment axial 20 non tournée vers le segment de cylindre 19 comporte une zone 21 en forme de coupelle du boitier 2. L'induit 3 est en forme d'induit étagé 22. L'induit étagé 22 a deux segments cylindriques 23, 24, une zone transitoire 25 et une zone de tête 26. La zone transitoire 25 est réalisée principalement en forme de tronc de cône 27 et relie le segment cylindrique 23 de plus grand diamètre au segment cylindrique 24 de plus petit diamètre ; les segments cylindriques 23, 24 sont décalés axialement suivant l'axe ion- gitudinal 5 et la zone de tête 26 rejoint axialement le segment cylindrique 24. Cette zone a la forme d'une coupelle 28, aplatie, de sorte que l'induit 3 a une surface frontale 29, plane. L'induit 3 a un canal d'écoulement axial 34 parallèle à l'axe longitudinal 4. Ce canal d'écoulement 34 est délimité d'une part 35 (d'une manière qui n'apparaît pas sur la coupe longitudinale) par un segment de la paroi cylindrique intérieure 31, constituant une première zone de paroi de canal et d'autre part, par un segment 35 de la paroi 30 de l'induit qui est également plan et constitue une seconde zone de paroi de canal 36. Le canal d'écoulement 34 traverse les segments cylin- driques 23, 24, la zone transitoire 25 ainsi que la zone de tête 26 sur la figure 2, l'induit 3 est représenté en perspective ; le segment 35 de la paroi 30 de l'enveloppe de l'induit se situe dans un plan qui apparaît sur à la figure 1. Entre la zone 21 en forme de coupelle du boitier 2 et la surface frontale plane 29 de l'induit 2 il y a une cavité 32 dont le volume est variable du fait du mouvement de l'induit. De plus, il y a une cavité annulaire 33 de volume variable entre la paroi enveloppe 30 de l'induit et la paroi cylindrique intérieure 31 du segment axial 19. Le fonctionnement est le suivant : lorsque la bobine en- tourant l'induit 3 est alimentée suffisamment, l'induit 3 se déplace avec le poussoir 5 vers le bas selon la figure 1 et la géométrie d'étanchéité 8 est comprimée contre le siège de soupape 10 fermant ainsi le passage 11 de la soupape électromagnétique 1. Le volume de la cavité 12 de la soupape diminue et les volumes de la cavité 32 et de la cavité annulaire 33 augmentent. Sous l'effet du gradient de pression le milieu fluide passe de la cavité de soupape 12 à travers le canal d'écoulement 34 dans la cavité 32 et dans la cavité annulaire 33. Le mouvement d'écoulement du milieu fluide amortit le mouvement de l'induit, ce qui évite toute vibration éventuelle de l'induit 3 qui pourrait générer des bruits gênants dans le véhicule. Les opérations se font de manière correspondante pour l'ouverture de la soupape électromagnétique 1. Les volumes de la cavité 32 et de la cavité annulaire 33 diminuent et le gradient de pression est orienté en sens opposé à celui de son orientation lors de la fermeture de la soupape électromagnétique 1. Le milieu fluide traverse le canal d'écoulement 34 en direction de la cavité 12 de la sou-pape et amortit le mouvement de l'induit. La figure 3 montre un autre exemple de réalisation d'un induit magnétique 3. L'induit 3 de la figure 3 correspond à l'induit 3 représenté aux figures 1 et 2, ce qui permet de se rapporter aux explica- tions données à propos de ces figures. La différence est toutefois, que l'induit 3 comporte un segment plan 35 réalisé dans la paroi enveloppe 30 de l'induit. Ce segment 35 s'étend le long du segment cylindrique 23 et par zones le long de la zone transitoire 25. Ce segment 35 constitue la seconde zone de paroi de canal 36 du canal d'écoulement 34.

Lorsque la soupape électromagnétique 1 est mise en position de fermeture, le milieu fluide peut passer de la chambre de sou-pape 12 à travers le canal d'écoulement 34 dans la cavité annulaire 33. Lorsqu'on ouvre la soupape électromagnétique 1, le milieu fluide passe de la cavité annulaire 33 à travers le canal d'écoulement 34 dans la chambre de soupape 12. Cela se traduit par l'amortissement hydraulique du mouvement de l'induit. Sur la figure 3, on a représenté la distance radiale minimale 37 du segment 35 de la paroi enveloppe 30 de l'induit par rapport à l'axe longitudinal comme étant plus grande que dans l'exemple de réa- lisation de la figure 2. Selon la figure 3, la distance radiale minimale 37 est inférieure au rayon du segment de cylindre 23 et supérieure au rayon du segment de cylindre 24. En conséquence, le canal d'écoulement 34 ne s'étend que le long du segment de cylindre 23 et par zones le long de la zone transitoire 25. Ainsi, seule la cavité annulaire 33 communique avec la chambre de soupape 12 dans le sens du pas-sage du fluide. En revanche, selon la figure 2, la distance radiale minimale 37 est inférieure au rayon des deux segments de cylindre 23, 24 et ainsi le canal d'écoulement 34 s'étend le long des deux segments de cylindre 23, 24, la zone transitoire 25 et la zone de tête 26. Par suite, à la fois la cavité annulaire 33 et la cavité 33 sont reliées dans le sens de passage du fluide avec la chambre de soupape 12. Selon l'invention, l'induit 3 pour la soupape électromagnétique 1 se réalise d'une manière simple et économique. Grâce aux segments plan 35 de la paroi enveloppe 30 de l'induit 3, il est possible, d'obtenir des effets d'amortissement importants, du mouvement de l'induit 3 dans le boîtier 2 en "mouillant" l'induit 3 par un fluide sous pression. Cet amortissement est réalisé de manière hydraulique par la formulation de couches de cisaillement ce qui permet d'éviter des effets de bruits gênants dans le véhicule en raison du fonctionnement de la soupape électromagnétique 1.

NOMENCLATURE 1 Soupape électromagnétique 2 Boîtier 3 Induit 4 Axe longitudinal 5 Poussoir 6 Surface de base plane 7 Extrémité libre du poussoir 8 Géométrie d'étanchéité 9 Calotte sphérique 10 Siège de soupape en forme d'entonnoir 11 Passage 12 Chambre de soupape 15 13 Elément de rappel 14 Ressort hélicoïdal de compression Extrémité du ressort 16 Epaulement du poussoir 5 17 Extrémité du ressort 18 Boîtier étagé 19 Segment axial 20 Segment axial 21 Zone en forme de coupelle du boîtier 2 22 Induit étagé 23 Segment de cylindre 24 Segment de cylindre 25 Zone transitoire 26 Zone de tête 27 Tronc de cône circulaire 30 28 Coupelle aplatie 29 Surface frontale plane paroi enveloppe de l'induit 31 Paroi cylindrique intérieure 32 Cavité 33 Cavité annulaire 34 Canal d'écoulement io 35 Segment de la paroi enveloppe de l'induit 36 Zone de paroi de canal 37 Distance radiale minimale5

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1 °) Soupape électromagnétique comportant un boîtier s'étendant dans la direction radiale, ayant au moins un segment axial en forme de cylindre creux, de section circulaire et un induit guidé de manière mobile dans le boîtier le long d'une paroi intérieure cylindrique, dans la direction axiale suivant son axe longitudinal et ayant une paroi enveloppe d'induit, - au moins un canal d'écoulement axial d'un milieu fluide présent dans le boitier étant prévu pour contourner l'induit, - le canal d'écoulement ayant une première et une seconde zone de paroi de canal, la première zone de paroi de canal étant formée par un segment de la paroi intérieure cylindrique et la seconde zone de paroi de canal étant formée par un segment de la paroi enveloppe de l'induit, caractérisée en ce que la seconde zone de paroi de canal (36) est réalisée sous la forme d'une seconde zone de paroi de canal (36), plane. 2°) Soupape électromagnétique selon revendication 1, caractérisée en ce que l'induit (3) a au moins une forme cylindrique qui, vue en section, a une zone de contour, droite, partant de la seconde zone de paroi de canal (36) et une zone de contour en forme d'arc de cercle. 3°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la seconde zone de paroi de canal (36) est parallèle à l'axe longitudinal (4) de l'induit (3). 4°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier (2) est réalisé sous la forme d'un boîtier étagé (18) avec, au moins, deux segments axiaux (19, 20), réalisés sous la forme de cylindres creux de section circulaire de diamètres différents.355°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'induit (3) est un induit étagé (22) ayant au moins deux segments cylindriques (23, 24), décalés axialement l'un par rapport à l'autre suivant l'axe longitudinal (4), - au moins l'un des segments cylindriques (23, 24) comportant le canal d'écoulement (34). 6°) Soupape électromagnétique selon la revendication 5, caractérisée par une zone transitoire (25) entre les deux segments cylindriques (23, 24). 7°) Soupape électromagnétique selon la revendication 6, caractérisée en ce que la zone transitoire (25) est réalisée en forme de tronc de cône notamment de tronc de cône de section circulaire (27). 8°) Soupape électromagnétique selon la revendication 5, caractérisée en ce que le canal d'écoulement (34) traverse la zone transitoire (25). 9°) Soupape électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée par plusieurs canaux d'écoulement (34), répartis dans la direction périphé- rique.