FR2997546A1 - Linear electromagnetic actuator for controlling opening and closing of e.g. motor vehicle's exhaust gas recirculation valve, has air-gap area provided between cylinder head and moving part and located outside internal volume defined by coil - Google Patents
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Abstract
Description
-1- ACTIONNEUR ELECTROMAGNETIQUE LINEAIRE La présente invention concerne le domaine des actionneurs linéaires et en particulier les actionneurs électromagnétiques linéaires utilisés dans les véhicules automobiles.The present invention relates to the field of linear actuators and in particular linear electromagnetic actuators used in motor vehicles.
Dans l'état de la technique, différents types d'actionneurs électromagnétiques sont utilisés pour des applications liés au moteur des véhicules automobiles. Différentes technologies d'actionneurs sont utilisées en fonction des applications et notamment en fonction de la course nécessaire à l'actionneur entre sa position de repos et sa position fermée, c'est à dire sa position où la partie mobile vient en contact avec la culasse et ferme l'entrefer. En effet, pour des distances de course faibles, comme par exemple dans les injecteurs, on utilise principalement des entrefers variables qui procurent une grande force d'actionnement sur une faible distance. Pour des distances de course plus longues, on utilise principalement des entrefers constant et surfaces en regard variable qui permettent des déplacements sur de plus grandes distances mais qui nécessitent plus d'énergie que les entrefers variables pour maintenir l'actionneur en position fermée. Ainsi, pour des courses de plus de 0,5mm, les actionneurs électromagnétiques de l'état de la technique requièrent une énergie relativement élevée pour réaliser l'actionnement. Le but de la présente invention est donc de proposer une solution permettant d'optimiser l'efficacité d'un actionneur présentant une course supérieure à 0,5mm en minimisant l'énergie 20 nécessaire à son actionnement. Les modes de réalisation de la présente invention ont donc pour objet un actionneur électromagnétique linéaire comportant : - une culasse qui sert de support à une bobine, ladite bobine étant configurée pour être 25 reliée à des moyens d'alimentation électrique, - une partie mobile guidée en translation dans un logement de la culasse, ledit logement étant situé au moins partiellement dans un volume interne défini par l'intérieur de la bobine et s'étendant selon l'axe longitudinal de la bobine, - un moyen élastique configuré pour positionner la partie mobile dans une première 30 position stable de repos en l'absence d'alimentation de la bobine, BRT 1056 (CFR0573) -2- la bobine étant configurée pour entrainer le déplacement en translation de la partie mobile vers une deuxième position stable sous l'effet d'un flux magnétique créé par l'alimentation de la bobine, l'actionneur comprenant au moins une zone d'entrefer entre la culasse et la partie mobile, dans lequel au moins une zone d'entrefer est une zone d'entrefer constant à surfaces en regard variables et est située à l'extérieur du volume interne défini par l'intérieur de la bobine. Selon un autre aspect de la présente invention, la zone d'entrefer constant à surfaces en regard variables est définie par deux surfaces appartenant respectivement à la culasse et à la partie mobile, telles que, lorsque la partie mobile est déplacée de la première à la seconde position, l'aire de leurs portions en regard varie et la distance séparant lesdites surfaces reste constante. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, la culasse comprend une cavité s'étendant suivant l'axe de la bobine et à l'extérieur du volume interne défini par l'intérieur de la bobine, et une extrémité de la partie mobile est configurée pour venir en saillie dans ladite cavité lors de son déplacement en translation vers la deuxième position stable, la surface périphérique de la pièce mobile et la surface latérale de la cavité formant une zone d'entrefer constant à surfaces en regard variables.In the state of the art, different types of electromagnetic actuators are used for motor vehicle engine applications. Different actuator technologies are used depending on the applications and in particular as a function of the travel required for the actuator between its rest position and its closed position, that is to say its position where the movable part comes into contact with the cylinder head. and close the gap. Indeed, for low stroke distances, as for example in the injectors, it is mainly used variable air gaps that provide a large actuating force over a short distance. For longer stroke distances, mainly constant air gaps and variable facing surfaces are used which allow travel over greater distances but require more energy than variable air gaps to keep the actuator in the closed position. Thus, for strokes of more than 0.5 mm, the electromagnetic actuators of the state of the art require a relatively high energy to perform the actuation. The object of the present invention is therefore to propose a solution making it possible to optimize the efficiency of an actuator having a stroke greater than 0.5 mm while minimizing the energy required for its actuation. The embodiments of the present invention therefore relate to a linear electromagnetic actuator comprising: a yoke which serves to support a coil, said coil being configured to be connected to electrical supply means, a guided mobile part in translation in a housing of the cylinder head, said housing being located at least partially in an internal volume defined by the inside of the coil and extending along the longitudinal axis of the coil, - an elastic means configured to position the part movable in a first stable position of rest in the absence of supply of the coil, BRT 1056 (CFR0573) -2- the coil being configured to cause the displacement in translation of the movable part to a second stable position under the effect of a magnetic flux created by the supply of the coil, the actuator comprising at least one gap zone between the yoke and the moving part, in the at least one gap zone is a constant air gap zone with variable facing surfaces and is located outside the internal volume defined by the inside of the coil. According to another aspect of the present invention, the constant air gap area with variable facing surfaces is defined by two surfaces respectively belonging to the yoke and the moving part, such that, when the moving part is moved from the first to the second position, the area of their portions opposite varies and the distance separating said surfaces remains constant. According to a further aspect of the present invention, the yoke comprises a cavity extending along the axis of the coil and outside the internal volume defined by the inside of the coil, and an end of the moving part is configured to protrude into said cavity during its displacement in translation to the second stable position, the peripheral surface of the movable part and the lateral surface of the cavity forming a constant air gap zone with variable facing surfaces.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, la partie mobile présente une première portion ayant une section transversale supérieure à celle d'une seconde portion, et la culasse comprend un épaulement configure pour être en vis-à-vis de la première portion lors du déplacement en translation de la partie mobile vers la deuxième position stable, les surfaces de ladite première portion et de l'épaulement qui sont en regard formant une zone d'entrefer constant à surfaces en regard variables. Selon un autre aspect de la présente invention, l'épaulement est au niveau de la partie de la culasse définissant l'entrée du logement.According to an additional aspect of the present invention, the movable portion has a first portion having a cross section greater than that of a second portion, and the yoke comprises a shoulder configured to be vis-à-vis the first portion during the first portion. displacement in translation of the movable portion to the second stable position, the surfaces of said first portion and the shoulder which are opposite forming a constant air gap area with variable viewing surfaces. According to another aspect of the present invention, the shoulder is at the part of the breech defining the entrance of the housing.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, la seconde portion est définie par un évidement radial de la partie mobile et/ou la première portion est définie par une sur-épaisseur radiale de la partie mobile. BRT 1056 (CFR0573) -3- Selon un aspect additionnel de la présente invention, la partie mobile s'étend en dehors du logement de la culasse et la partie extérieure à la culasse comprend une excroissance radiale qui s'étend au-delà de la surface définie par l'entrée du logement.According to a further aspect of the present invention, the second portion is defined by a radial recess of the movable portion and / or the first portion is defined by a radial over-thickness of the movable portion. According to an additional aspect of the present invention, the movable portion extends out of the breech housing and the outer portion to the breech includes a radial protrusion which extends beyond the breech. area defined by the entrance of the dwelling.
Selon un autre aspect de la présente invention, la culasse comprend une paroi interne qui s'étend au moins partiellement dans le volume interne défini à l'intérieur de la bobine de façon à définir le logement. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, la culasse comprend une paroi externe qui entoure une paroi extérieure de la bobine, ladite paroi externe comprenant une branche s'étendant vers la paroi interne ; une ouverture est ménagée entre la paroi interne et ladite branche ; et l'excroissance radiale de la partie mobile comprend une protubérance qui est configurée pour venir en saillie dans ladite ouverture lors du déplacement en translation de la partie mobile vers la deuxième position stable, les surfaces latérales de la protubérance et de la surface interne de l'ouverture qui sont en regard formant une zone à entrefer constant et surfaces en regard variables. Selon un autre aspect de la présente invention, l'actionneur comprend également au moins une zone à entrefer variable. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, la zone à entrefer variable est définie par deux surfaces en regard appartenant respectivement à la partie mobile et à la culasse, telles que, lorsque la partie mobile est déplacée de la première à la seconde position, la distance séparant lesdites surfaces varie et l'aire de leurs portions en regard reste constante. Selon un aspect additionnel de la présente invention, la, au moins une, zone à entrefer variable est située à l'extérieur du volume interne défini par l'intérieur de la bobine. Selon un autre aspect de la présente invention, ladite excroissance radiale est configurée 30 pour former une zone à entrefer variable avec la surface de la culasse périphérique à l'entrée du logement. Les modes de réalisation de la présente invention concernent également un dispositif de déconnexion de soupape moteur comprenant un actionneur qui est configuré pour permettre ou 35 non l'actionnement de la soupape par une came. BRT 1056 (CFR0573) 25 -4- Les modes de réalisation de la présente invention concernent également une électrovanne comprenant un actionneur qui est configure pour contrôler l'ouverture et la fermeture de l'électrovanne.According to another aspect of the present invention, the yoke comprises an inner wall which extends at least partially in the internal volume defined inside the coil so as to define the housing. According to a further aspect of the present invention, the yoke comprises an outer wall which surrounds an outer wall of the coil, said outer wall comprising a leg extending towards the inner wall; an opening is provided between the inner wall and said branch; and the radial protuberance of the movable portion comprises a protuberance which is configured to protrude into said opening during translational movement of the movable portion to the second stable position, the lateral surfaces of the protuberance and the inner surface of the movable portion. opening which are opposite forming a zone with constant air gap and variable facing surfaces. According to another aspect of the present invention, the actuator also comprises at least one variable gap zone. According to a further aspect of the present invention, the zone with variable air gap is defined by two facing surfaces respectively belonging to the movable part and the cylinder head, such that, when the moving part is moved from the first to the second position, the distance separating said surfaces varies and the area of their opposite portions remains constant. According to an additional aspect of the present invention, the at least one variable gap zone is located outside the internal volume defined by the inside of the coil. According to another aspect of the present invention, said radial outgrowth is configured to form a variable gap area with the surface of the peripheral yoke at the entrance of the housing. Embodiments of the present invention also relate to a motor valve disconnect device comprising an actuator which is configured to allow or not actuation of the valve by a cam. Embodiments of the present invention also relate to a solenoid valve comprising an actuator which is configured to control the opening and closing of the solenoid valve.
Les modes de réalisation de la présente invention concernent également une soupape de recirculation des gaz d'échappement comprenant un actionneur qui est configure pour contrôler l'ouverture et la fermeture de la soupape.Embodiments of the present invention also relate to an exhaust gas recirculation valve including an actuator that is configured to control the opening and closing of the valve.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés qui en représentent, à titre indicatif mais non limitatif, des modes de réalisation possibles. Sur ces dessins: - la figure 1 représente une vue en coupe d'un actionneur linéaire selon un premier mode de réalisation; - la figure 2 représente une vue en coupe d'un actionneur linéaire selon un deuxième mode de réalisation; - la figure 3 représente une vue en coupe d'un actionneur linéaire selon un troisième mode de réalisation; - la figure 4 représente une vue en coupe d'un actionneur linéaire selon un quatrième mode de réalisation; - la figure 5 représente une vue en coupe d'un actionneur linéaire selon un cinquième mode de 25 réalisation; - la figure 6 représente une vue en coupe d'un actionneur linéaire selon un sixième mode de réalisation; - la figure 7 représente une vue en coupe d'un actionneur linéaire selon un septième mode de réalisation; 30 - la figure 8 représente une vue en perspective d'une vanne de Canister ; - la figure 9 représente une vue en coupe du dispositif interne d'une vanne de Canister selon BRT 1056 (CFR0573) -5- l'invention ; Sur ces figures, les mêmes numéros de référence désignent des éléments identiques.Other features and advantages of the invention will appear in the description which will now be made, with reference to the accompanying drawings which show, by way of indication but not limitation, possible embodiments. In these drawings: FIG. 1 represents a sectional view of a linear actuator according to a first embodiment; - Figure 2 shows a sectional view of a linear actuator according to a second embodiment; - Figure 3 shows a sectional view of a linear actuator according to a third embodiment; - Figure 4 shows a sectional view of a linear actuator according to a fourth embodiment; FIG. 5 shows a sectional view of a linear actuator according to a fifth embodiment; - Figure 6 shows a sectional view of a linear actuator according to a sixth embodiment; - Figure 7 shows a sectional view of a linear actuator according to a seventh embodiment; Figure 8 shows a perspective view of a canister valve; FIG. 9 represents a sectional view of the internal device of a canister valve according to the invention; In these figures, the same reference numbers designate identical elements.
Dans la description qui va suivre, on désigne de façon générale: Le terme «culasse» correspond à la partie entourant la bobine et servant à concentrer le flux magnétique créé par la bobine et se traduit par le terme « yoke » en anglais.In the description which follows, generally refers to: The term "cylinder head" corresponds to the portion surrounding the coil and used to concentrate the magnetic flux created by the coil and is translated by the term "yoke" in English.
Le terme « entrefer ou zone d'entrefer » correspond à une zone dans laquelle la partie mobile et la culasse sont proches l'une de l'autre de sorte qu'un flux magnétique peut passer de l'une à l'autre. Le terme « entrefer variable » définit une zone d'entrefer dans laquelle le déplacement de 15 la partie mobile sous l'effet du flux magnétique tend à modifier la distance entre les surfaces de la partie mobile et de la culasse. Le terme « entrefer constant à surfaces en regard variables » correspond à une zone d'entrefer dans laquelle le déplacement de la partie mobile sous l'effet du flux magnétique tend à 20 modifier la surface de la partie mobile qui se trouve en regard de la surface de la culasse, la distance entre les deux surfaces restant sensiblement identique dans cette zone. Les modes de réalisation de la présente invention concernent un actionneur électromagnétique linéaire comprenant au moins une zone à entrefer constant et surfaces en 25 regard variables. La zone à entrefer constant et surfaces en regard variables est située à l'extérieur du volume interne défini par l'intérieur de la bobine. Ceci permet de maximiser le diamètre de la partie mobile située dans ce volume interne et ainsi d'optimiser le flux magnétique circulant à l'intérieur de ce volume interne. On obtient ainsi une réduction de l'énergie nécessaire au fonctionnement de l'actionneur. 30 La figure 1 représente un premier mode de réalisation d'un actionneur électromagnétique BRT 1056 (CFR0573) -6- linéaire 1. L'actionneur 1 comprend une bobine 3, de préférence enroulée sur un support 4. La bobine 3, le cas échéant l'ensemble formé du support 4 et de la bobine 3, est supportée par une culasse 5 qui entoure la bobine 3. La culasse 5 comprend notamment une paroi externe 50 qui entoure la paroi extérieure de la bobine 3. Le support 4 est un support mécanique, inerte magnétiquement, réalisé par exemple sous la forme d'un surmoulage plastique. La culasse 5, généralement en matériau ferromagnétique, permet de faire circuler le flux magnétique créé par la bobine 3 lorsque cette dernière est alimentée. La bobine 3 a préférentiellement la forme d'un cylindre. Cependant, la bobine 3 peut également présenter d'autres formes tubulaires. La bobine 3 est configurée pour être alimentée électriquement, par exemple en étant reliée à des moyens d'alimentation électrique. La culasse 5 comprend un logement 7 qui occupe au moins partiellement le volume interne défini par l'intérieur de la bobine 3. L'axe du logement 7 est confondu avec l'axe de la bobine 3 de sorte que le logement s'étend selon l'axe longitudinal de la bobine 3. Dans cet exemple, la surface interne du support 4 de la bobine 3 définit en partie la paroi du logement 7. Le logement 7 s'étend au- delà du volume interne défini par l'intérieur de la bobine pour former une cavité 8 dans la culasse 5. L'actionneur 1 comprend également une partie mobile 9 guidée en translation dans le logement 7 de la culasse 5. Le guidage en translation peut être réalisé par les parois du logement 7 et/ou par la présence d'un guide 11 situé dans l'axe et au centre du logement 7. Le guide 11 est solidaire de la culasse 5 et vient s'insérer dans un orifice central 13 de la partie mobile 9. Le diamètre du guide 11 et de l'orifice central 13 sont relativement faibles par rapport au diamètre de la partie mobile 9 pour limiter la perte de flux magnétique à l'intérieur du volume interne défini par l'intérieur de la bobine 3. De préférence, le guide 11 est en un matériau amagnétique pour éviter de parasiter le flux magnétique créé par la bobine L'actionneur 1 comprend également un moyen élastique 15, par exemple un ressort, configuré pour positionner la partie mobile 9 dans une première position stable de repos lorsqu'il n'y a pas de flux magnétique créé par la bobine 3, c'est-à-dire lorsque la bobine 3 n'est pas alimentée électriquement. Le moyen élastique 15 s'oppose au déplacement de la partie mobile 9 sous l'effet du flux magnétique créé par la bobine 3 lorsque cette dernière est alimentée électriquement. Le ressort 15 est par exemple disposé autour du guide 11 et vient s'appuyer d'une BRT 1056 (CFR0573) -7- part sur le fond 16 du logement 7 de la culasse 5 et d'autre part sur un épaulement 17 de la partie mobile 9. L'actionneur 1 présente au niveau de la cavité 8, un entrefer variable entre la surface interne de la culasse 5 définissant le fond 16 du logement 7 et l'extrémité 19 de la partie mobile 9 en regard avec ledit fond 16. Au niveau de l'entrefer variable, lors du déplacement en translation de la partie mobile 9, la distance séparant les surfaces en regard varie et l'aire de leur portion en regard reste constante. L'actionneur 1 présente, toujours au niveau de la cavité 8, un entrefer constant à surfaces en regard variables entre la surface latérale 18 de la cavité 8 et la surface périphérique 20 de la partie mobile 9 située en regard de la surface latérale 18 de la cavité 8 lorsque la partie mobile 9 fait saillie dans ladite cavité 8. Lors du déplacement en translation de la partie mobile 9 vers le fond 16 du logement 7, la surface périphérique 20 de la partie mobile 9 en regard avec la surface latérale 18 de la culasse 5 varie en étant de plus en plus grande et crée une zone d'entrefer constant à surfaces en regard variables dans laquelle l'aire des portions en regard varie tandis que la distance séparant lesdites surfaces reste constante. Ces zones d'entrefer sont situées en dehors du volume interne défini par l'intérieur de la bobine 3 de sorte que le flux magnétique circulant dans ce volume interne est maximisé. La partie mobile 9 de l'actionneur 1 est donc déplacée en translation vers le fond 16 du logement 7 sous l'effet du fux magnétique transmis au niveau des zones d'entrefer, ledit flux magnétique étant créé par la bobine 3 lorsque cette dernière est alimentée. La figure 2 représente un deuxième mode de réalisation. Ce deuxième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation en ce que la partie mobile 9 comprend une excroissance radiale 21, au niveau de sa partie s'étendant axialement en dehors du logement 7.The term "air gap or gap zone" corresponds to an area in which the movable portion and the yoke are close to each other so that a magnetic flux can pass from one to the other. The term "variable gap" defines an airgap zone in which movement of the movable portion under the effect of the magnetic flux tends to alter the distance between the surfaces of the movable portion and the yoke. The term "constant air gap with variable facing surfaces" corresponds to an air gap zone in which the displacement of the moving part under the effect of the magnetic flux tends to modify the surface of the moving part which is opposite the surface of the cylinder head, the distance between the two surfaces remaining substantially identical in this area. Embodiments of the present invention relate to a linear electromagnetic actuator comprising at least one constant gap zone and variable viewing surfaces. The zone with constant air gap and variable facing surfaces is located outside the internal volume defined by the inside of the coil. This makes it possible to maximize the diameter of the mobile part situated in this internal volume and thus to optimize the magnetic flux flowing inside this internal volume. This results in a reduction of the energy required for the operation of the actuator. FIG. 1 shows a first embodiment of a linear electromagnetic actuator BRT 1056 (CFR0573) 1. The actuator 1 comprises a spool 3, preferably wound on a support 4. The spool 3, if appropriate the assembly formed of the support 4 and the coil 3, is supported by a yoke 5 which surrounds the coil 3. The yoke 5 comprises in particular an outer wall 50 which surrounds the outer wall of the coil 3. The support 4 is a support mechanical, magnetically inert, for example in the form of a plastic overmoulding. The yoke 5, generally made of ferromagnetic material, makes it possible to circulate the magnetic flux created by the coil 3 when the latter is energized. The coil 3 is preferably in the form of a cylinder. However, the coil 3 may also have other tubular shapes. The coil 3 is configured to be electrically powered, for example by being connected to power supply means. The yoke 5 comprises a housing 7 which occupies at least partially the internal volume defined by the inside of the coil 3. The axis of the housing 7 coincides with the axis of the coil 3 so that the housing extends according to the longitudinal axis of the coil 3. In this example, the inner surface of the support 4 of the coil 3 partially defines the wall of the housing 7. The housing 7 extends beyond the internal volume defined by the interior of the the coil to form a cavity 8 in the cylinder head 5. The actuator 1 also comprises a movable part 9 guided in translation in the housing 7 of the cylinder head 5. The translational guidance can be achieved by the walls of the housing 7 and / or by the presence of a guide 11 located in the axis and in the center of the housing 7. The guide 11 is secured to the yoke 5 and is inserted into a central hole 13 of the movable part 9. The diameter of the guide 11 and the central orifice 13 are relatively small compared to the diameter of the p mobile part 9 to limit the loss of magnetic flux inside the internal volume defined by the inside of the coil 3. Preferably, the guide 11 is a non-magnetic material to avoid parasitic magnetic flux created by the coil L the actuator 1 also comprises an elastic means 15, for example a spring, configured to position the mobile part 9 in a first stable rest position when there is no magnetic flux created by the coil 3, that is, that is, when the coil 3 is not electrically powered. The elastic means 15 opposes the displacement of the movable portion 9 under the effect of the magnetic flux created by the coil 3 when the latter is electrically powered. The spring 15 is for example arranged around the guide 11 and is supported by a BRT 1056 (CFR0573) -7- part on the bottom 16 of the housing 7 of the yoke 5 and secondly on a shoulder 17 of the moving part 9. The actuator 1 has at the cavity 8, a variable air gap between the inner surface of the yoke 5 defining the bottom 16 of the housing 7 and the end 19 of the movable part 9 facing said bottom 16 At the level of the variable gap, during the translational movement of the movable part 9, the distance separating the facing surfaces varies and the area of their opposite portion remains constant. The actuator 1 has, always at the level of the cavity 8, a constant air gap with variable facing surfaces between the lateral surface 18 of the cavity 8 and the peripheral surface 20 of the mobile part 9 situated opposite the lateral surface 18 of the cavity 8 when the movable portion 9 protrudes into said cavity 8. During the displacement in translation of the movable part 9 towards the bottom 16 of the housing 7, the peripheral surface 20 of the movable part 9 facing the lateral surface 18 of the yoke 5 varies in being larger and larger and creates a constant air gap zone with variable facing surfaces in which the area of the opposite portions varies while the distance separating said surfaces remains constant. These gap zones are located outside the internal volume defined by the inside of the coil 3 so that the magnetic flux flowing in this internal volume is maximized. The moving part 9 of the actuator 1 is thus displaced in translation towards the bottom 16 of the housing 7 under the effect of the magnetic fux transmitted at the gap zones, said magnetic flux being created by the coil 3 when the latter is powered. Figure 2 shows a second embodiment. This second embodiment differs from the first embodiment in that the mobile part 9 comprises a radial protrusion 21, at its part extending axially outside the housing 7.
L'excroissance radiale 21 s'étend au delà de la surface définie par l'entrée du logement 7 et vient en regard de la surface externe 22 de la culasse 5 située à la périphérie de l'entrée du logement 7. L'excroissance radiale 21 peut être venue de matière avec le reste de la partie mobile 9 ou assemblée à la partie mobile 9 par des moyens de fixation. Ainsi, la surface 24 de l'excroissance radiale 21 en regard avec la surface externe 22 de la culasse 5 et la surface de la culasse 5 périphérique à l'entrée du logement 7 forment une zone à entrefer variable. Cette zone d'entrefer BRT 1056 (CFR0573) -8- variable est également extérieure au volume interne défini par l'intérieur de la bobine 3 et permet d'améliorer encore l'efficacité de l'actionneur 1 par rapport au premier mode de réalisation. La figure 3 représente un troisième mode de réalisation. Ce troisième mode de réalisation diffère du deuxième mode de réalisation en ce que la partie mobile 9 présente une première portion ayant une section transversale supérieure à celle d'une seconde portion et un épaulement 26 configuré pour être en vis-à-vis de la première portion lors du déplacement en translation de la partie mobile 9 vers la deuxième position stable. Dans le mode de réalisation de la figure 3, la deuxième portion est réalisée par un évidement radial 23. L'épaulement est réalisé par la surface interne 26 de la culasse 5 définissant l'entrée du logement 7. Lorsque la partie mobile 5 est dans la première position stable de repos, l'évidement radial est en regard de la surface 26 de la culasse 5 définissant l'entrée du logement 7. Lors du mouvement en translation de la partie mobile 9 vers le fond 16 du logement 7, la surface extérieure latérale 28 de la partie mobile 9 située entre l'excroissance radiale 21 et l'évidemment 23 vient en regard de la surface interne 26 de la culasse 5 définissant l'entrée du logement 7. Ces deux surfaces 26, 28 créent une zone d'entrefer constant à surfaces en regard variables. Cette zone d'entrefer est extérieure au volume interne défini par l'intérieur de la bobine 3 et permet donc d'optimiser le flux magnétique circulant dans ce volume interne. Par ailleurs il est à noter que l'on peut avoir un évidement latéral 23 sans avoir d'excroissance radiale 21 ou de cavité 8. Les effets des différentes zones d'entrefer ainsi créées sont complémentaires. La figure 4 représente un quatrième mode de réalisation. Ce quatrième mode de réalisation diffère du troisième mode de réalisation en ce que la première portion est formée par une sur-épaisseur radiale 27 complémentaire de l'épaulement 26 de la culasse 5. Ainsi, lors du mouvement en translation de la partie mobile 9 vers le fond 16 du logement 7, la surface extérieure latérale 28 de la partie mobile 9 au niveau de la sur-épaisseur radiale 27 vient en regard de la surface interne 26 de la culasse 5 définissant l'entrée du logement 7. Ces deux surface 26, 28 créent une zone d'entrefer constant à surfaces en regard variables. Cette zone d'entrefer est extérieure au volume interne défini à l'intérieur de la bobine 3.The radial protrusion 21 extends beyond the surface defined by the inlet of the housing 7 and faces the outer surface 22 of the yoke 5 located at the periphery of the inlet of the housing 7. The radial protuberance 21 may be integral with the rest of the movable portion 9 or assembled to the movable portion 9 by fixing means. Thus, the surface 24 of the radial protuberance 21 facing the outer surface 22 of the yoke 5 and the surface of the yoke 5 peripheral to the inlet of the housing 7 form a variable gap area. This variable air gap zone BRT 1056 (CFR0573) -8- is also external to the internal volume defined by the inside of the coil 3 and makes it possible to further improve the efficiency of the actuator 1 with respect to the first embodiment. . Fig. 3 shows a third embodiment. This third embodiment differs from the second embodiment in that the movable portion 9 has a first portion having a cross section greater than that of a second portion and a shoulder 26 configured to be opposite the first portion. portion during displacement in translation of the movable portion 9 to the second stable position. In the embodiment of Figure 3, the second portion is formed by a radial recess 23. The shoulder is formed by the inner surface 26 of the yoke 5 defining the inlet of the housing 7. When the movable part 5 is in the first stable rest position, the radial recess is opposite the surface 26 of the yoke 5 defining the inlet of the housing 7. During the translational movement of the movable part 9 towards the bottom 16 of the housing 7, the surface external side 28 of the movable portion 9 located between the radial protrusion 21 and the recess 23 comes opposite the inner surface 26 of the yoke 5 defining the entrance of the housing 7. These two surfaces 26, 28 create a zone of constant air gap with variable surfaces. This gap zone is external to the internal volume defined by the inside of the coil 3 and therefore optimizes the magnetic flux flowing in this internal volume. Moreover, it should be noted that it is possible to have a lateral recess 23 without having radial protuberance 21 or cavity 8. The effects of the different gap zones thus created are complementary. Figure 4 shows a fourth embodiment. This fourth embodiment differs from the third embodiment in that the first portion is formed by a radial over-thickness 27 complementary to the shoulder 26 of the yoke 5. Thus, during the translational movement of the moving part 9 towards the bottom 16 of the housing 7, the lateral outer surface 28 of the movable portion 9 at the radial over-thickness 27 comes opposite the inner surface 26 of the yoke 5 defining the inlet of the housing 7. These two surfaces 26 , 28 create a constant gap zone with variable viewing surfaces. This air gap zone is external to the internal volume defined inside the coil 3.
L'exemple de la figure 4 apparaît comme une alternative de celui de la figure 3. Ces BRT1056 (CFR0573) -9- deux exemples présentent également deux zones d'entrefer variable et deux zones d'entrefer constant à surfaces en regard variables, l'ensemble de ces zones d'entrefer étant situées à l'extérieur du volume interne défini à l'intérieur de la bobine 3. Il est à noter que dans les troisième et quatrième modes de réalisation, la présence de l'excroissance radiale 21 et/ou de la cavité 8 est facultative. La figure 5 représente un exemple d'actionneur selon un cinquième mode de réalisation. Ce mode de réalisation diffère des modes de réalisation précédents en ce que la culasse 5 comprend une partie centrale interne ou paroi interne 30 sur laquelle est enroulée la bobine 3.The example of FIG. 4 appears as an alternative to that of FIG. 3. These two examples also have two zones of variable air gap and two constant air gap zones with variable viewing surfaces. all of these gap zones being located outside the internal volume defined inside the coil 3. It should be noted that in the third and fourth embodiments, the presence of the radial protrusion 21 and or cavity 8 is optional. FIG. 5 represents an exemplary actuator according to a fifth embodiment. This embodiment differs from the previous embodiments in that the yoke 5 comprises an inner central portion or inner wall 30 on which the coil 3 is wound.
Cette partie centrale interne 30 occupe une partie du volume interne défini par l'intérieur de la bobine 3. Le logement 7 est ménagé dans cette partie interne 30 de la culasse 5. Comme dans les autres modes de réalisation, la culasse 5 comprend une paroi externe 50 qui entoure la paroi extérieure de la bobine 3. Dans la variante du cinquième mode de réalisation représentée en figure 5, une ouverture 29 est ménagée entre la paroi interne 30 et une branche 50a. La branche 50a s'étend depuis la paroi externe 50 vers la paroi interne 30 de la culasse 5 au niveau de la portion de paroi interne 30 située à proximité de l'ouverture du logement 7. La surface interne de l'ouverture 29 est donc formée par l'extrémité de la branche 50a de la culasse 5 d'une part et par la surface extérieure 32 de la paroi interne 30 de la culasse 5 située au niveau de l'ouverture du logement 7. De plus, l'excroissance radiale 21 comprend une protubérance 31 qui s'étend vers ladite ouverture 29 lorsque la partie mobile 9 est dans la première position stable. La protubérance 31 est configurée pour venir en saillie dans ladite ouverture 29 lors du déplacement en translation de la partie mobile 9 vers la deuxième position stable, pour former avec la surface interne de l'ouverture 29 une zone d'entrefer constant à surfaces en regard variables. La surface externe 22 de la culasse 5 située à la périphérie de l'entrée du logement 7 est formée par le rebord de la paroi interne 30. Le rebord de la paroi interne 30 et la partie de l'excroissance radiale 21 située en vis-à-vis du rebord forment une zone d'entrefer variable. Comme dans les autres modes de réalisation, ces zones d'entrefer sont également extérieures au volume interne défini par l'intérieur de la bobine 3. Pour éviter l'apparition d'une zone d'entrefer dans le volume interne défini par la bobine 30 3, la partie mobile 9 peut comprendre une portion 90 amagnétique configurée pour être reçue BRT1056 (CFR0573) - 1 0 - dans la partie du logement 7 comprise dans ce volume interne. La portion amagnétique 90 est rendue solidaire avec l'excroissance radiale 21 par surmoulage ou par tout autre moyen de fixation. Cependant, la partie mobile 9 peut être intégralement en matériau magnétique, comme illustré dans les modes de réalisation précédents. La zone d'entrefer, formée dans le volume interne par la paroi interne 30 et la partie mobile 9, produit alors une fuite qui parasite légèrement les performances de l'actionneur 1. Selon un mode de réalisation alternatif représenté sur la figure 6, l'excroissance radiale 21 s'étend radialement au-delà de la protubérance 31 pour former une zone d'entrefer variable 10 supplémentaire entre la surface 24 de l'excroissance radiale 21 et une surface 22' de la branche 50a périphérique à l'ouverture 29. Ainsi, pour tous les modes de réalisation, l'alimentation électrique de la bobine 3 par des moyens d'alimentation électrique comme par exemple un générateur ou une batterie produit 15 l'apparition d'un flux magnétique entre la culasse 5 et la partie mobile 9, ledit flux magnétique étant induit par le courant circulant dans la bobine 3. Ce flux magnétique, par l'intermédiaire des zones d'entrefer, entraine le déplacement en translation de la partie mobile 9 vers le fond 16 du logement 7 de la culasse 5 jusqu'à ce que la partie mobile 9 arrive en butée ce qui correspond à une position stable active, dite deuxième position. Les zones d'entrefer constant et à surfaces en 20 regard variables permettent de limiter la consommation d'énergie pour déplacer la partie mobile 9 lorsque la partie mobile 9 est dans sa position stable de repos, dite première position, ou une position proche de sa position stable de repos. Les zones d'entrefer variable quant à elles permettent de limiter la consommation d'énergie pour maintenir la partie mobile 9 dans sa deuxième position stable active ou pour 25 entrainer la partie mobile 9 dans sa position stable active lorsque ladite partie mobile 9 est proche de sa deuxième position stable active. De plus, le positionnement des zones d'entrefer à l'extérieur du volume interne défini par l'intérieur de la bobine 3 permet de maximiser le diamètre de la partie mobile 9 situé à l'intérieur dudit volume interne et ainsi de maximiser le flux magnétique à ce niveau et donc l'efficacité de 30 l'actionneur 1. Dans les modes de réalisation présentés, les zones d'entrefer sont de préférence BRT 1056 (CFR0573) situées en dehors du volume interne défini à l'intérieur de la bobine 3. D'autre part, lorsque la partie mobile 9 comprend un orifice central 13, on veillera à minimiser le diamètre de cet orifice central 13 de manière à réduire le moins possible la section de la partie mobile 9 et maximiser la circulation du flux magnétique dans la partie mobile 9.This inner central part 30 occupies part of the internal volume defined by the inside of the coil 3. The housing 7 is formed in this inner part 30 of the cylinder head 5. As in the other embodiments, the cylinder head 5 comprises a wall 50 which surrounds the outer wall of the coil 3. In the variant of the fifth embodiment shown in Figure 5, an opening 29 is formed between the inner wall 30 and a branch 50a. The branch 50a extends from the outer wall 50 to the inner wall 30 of the yoke 5 at the inner wall portion 30 located near the opening of the housing 7. The inner surface of the opening 29 is therefore formed by the end of the branch 50a of the yoke 5 on the one hand and by the outer surface 32 of the inner wall 30 of the yoke 5 located at the opening of the housing 7. In addition, the radial protrusion 21 includes a protrusion 31 which extends towards said opening 29 when the movable portion 9 is in the first stable position. The protuberance 31 is configured to protrude into said opening 29 during translational movement of the movable part 9 towards the second stable position, to form with the inner surface of the opening 29 a constant air gap zone with facing surfaces. variables. The outer surface 22 of the yoke 5 located at the periphery of the inlet of the housing 7 is formed by the rim of the inner wall 30. The rim of the inner wall 30 and the portion of the radial protrusion 21 located in opposite the rim form a variable gap zone. As in the other embodiments, these air gap zones are also external to the internal volume defined by the inside of the coil 3. To avoid the appearance of an air gap zone in the internal volume defined by the coil 30 3, the movable portion 9 may comprise a nonmagnetic portion 90 configured to be received BRT1056 (CFR0573) - 1 0 - in the portion of the housing 7 included in this internal volume. The non-magnetic portion 90 is made integral with the radial protrusion 21 by overmolding or by any other fastening means. However, the movable portion 9 may be integrally of magnetic material, as illustrated in the previous embodiments. The gap zone, formed in the internal volume by the inner wall 30 and the mobile part 9, then produces a leak which slightly parasitizes the performance of the actuator 1. According to an alternative embodiment shown in FIG. radial protrusion 21 extends radially beyond the protuberance 31 to form an additional variable airgap zone 10 between the surface 24 of the radial protrusion 21 and a surface 22 'of the branch 50a peripheral to the opening 29 Thus, for all embodiments, the power supply of the coil 3 by power supply means such as a generator or a battery produces the appearance of a magnetic flux between the yoke 5 and the part mobile 9, said magnetic flux being induced by the current flowing in the coil 3. This magnetic flux, through the air gap zones, causes the displacement in translation of the movable portion 9 towards the bottom 1 6 of the housing 7 of the cylinder head 5 until the movable portion 9 comes into abutment which corresponds to an active stable position, said second position. The zones of constant airgap with variable viewing surfaces make it possible to limit the energy consumption to move the mobile part 9 when the mobile part 9 is in its stable rest position, called the first position, or a position close to its position. stable rest position. The variable airgap zones in turn make it possible to limit the energy consumption in order to keep the mobile part 9 in its second active stable position or to drive the mobile part 9 into its active stable position when said mobile part 9 is close to its second stable stable position. In addition, the positioning of the gap zones outside the internal volume defined by the inside of the coil 3 makes it possible to maximize the diameter of the mobile part 9 located inside said internal volume and thus to maximize the flow Thus, in the embodiments shown, the gap zones are preferably BRT 1056 (CFR0573) located outside the internal volume defined inside the coil. 3. On the other hand, when the movable portion 9 comprises a central orifice 13, care should be taken to minimize the diameter of this central orifice 13 so as to minimize the section of the movable portion 9 and maximize the flow of the magnetic flux. in the moving part 9.
Par ailleurs, pour l'ensemble des modes de réalisation, on peut se passer du guide 11, le guidage en translation pouvant être assuré par le logement 7. Le ressort 15 peut également être disposé différemment par exemple à l'extérieur de la culasse 5 comme par exemple représenté sur la figure 7. Dans ce mode de réalisation, un poussoir 33 est disposé à l'extrémité de la partie mobile 9 située vers le fond 16 du logement 7.Moreover, for all the embodiments, the guide 11 can be dispensed with, the guide in translation being able to be ensured by the housing 7. The spring 15 can also be arranged differently, for example outside the cylinder head 5. as shown in FIG. 7, for example. In this embodiment, a pusher 33 is disposed at the end of the mobile part 9 located towards the bottom 16 of the housing 7.
La culasse 5 comprend un trou au fond 16 du logement 7 qui permet au poussoir 33 de faire saillie à l'extérieur de la culasse 5 et de venir appuyer contre le ressort 15. Le ressort 15 est comprimé lorsque la partie mobile 9 est déplacée en translation vers le fond 16 du logement 7. Une telle architecture peut être mise en place dans l'ensemble des modes de réalisation décrits précédemment.The yoke 5 comprises a hole in the bottom 16 of the housing 7 which allows the pusher 33 to protrude outside the yoke 5 and to bear against the spring 15. The spring 15 is compressed when the movable part 9 is moved in translation to the bottom 16 of the housing 7. Such an architecture can be implemented in all the embodiments described above.
Il est également à noter que la partie mobile 9 peut également comprendre, au niveau des surfaces formant une zone d'entrefer variable avec la culasse 5, des aimants permanents qui peuvent soit contribuer à maintenir la partie mobile 9 dans la première position stable de repos soit contribuer à déplacer et maintenir la partie mobile 9 dans la deuxième position stable active. Ainsi, les différents modes de réalisation de la présente invention permettent, du fait de leur zone d'entrefer constant à surfaces en regard variables situées en dehors du volume interne défini par l'intérieur de la bobine, d'obtenir des actionneurs linéaires 1 économes en énergie et permettant un actionnement efficace sur des déplacements supérieurs à 0,5mm. De plus, la combinaison avec des zones d'entrefer variable également situées en dehors du volume interne permettent d'obtenir un actionnement économe et efficace sur l'ensemble de la course de l'actionneur 1. De tels actionneurs sont particulièrement adaptés pour les applications liées aux moteurs des véhicules automobiles. Un exemple d'application particulier concerne les électrovannes de Canister. Une telle électrovanne est représentée sur la figure 8 et est destinée à être raccordée à un Canister, c'est-à-dire à un filtre à charbon actif, qui emmagasine les vapeurs d'essence. L'électrovanne de 30 Canister 35 comprend une tuyère d'entrée 37 pour permettre la purge des gaz du Canister, un BRT 1056 (CFR0573) -12- corps 39 renfermant l'actionneur linéaire électromagnétique, une tuyère de sortie 41 reliée à la tubulure d'admission du moteur pour permettre le recyclage des gaz issus du Canister dans le circuit d'admission, et un connecteur 43 qui permet d'alimenter électriquement la vanne 35 et notamment la bobine de l'actionneur électromagnétique.It should also be noted that the movable part 9 can also comprise, at the level of the surfaces forming a variable gap zone with the yoke 5, permanent magnets which can either contribute to keeping the moving part 9 in the first stable rest position or contribute to move and maintain the moving part 9 in the second active stable position. Thus, the different embodiments of the present invention make it possible, due to their constant air gap zone with variable viewing surfaces located outside the internal volume defined by the inside of the coil, to obtain efficient linear actuators 1. in energy and allowing effective actuation on displacements greater than 0.5mm. In addition, the combination with variable airgap zones also located outside the internal volume allow an efficient and effective actuation over the entire stroke of the actuator 1. Such actuators are particularly suitable for applications related to motor vehicle engines. An example of a particular application relates to Canister solenoid valves. Such a solenoid valve is shown in Figure 8 and is intended to be connected to a canister, that is to say an active carbon filter, which stores gasoline vapors. The solenoid valve of Canister 35 comprises an inlet nozzle 37 for purging gases from the canister, a BRT 1056 (CFR0573) -12- body 39 enclosing the electromagnetic linear actuator, an outlet nozzle 41 connected to the manifold intake of the engine to allow the recycling of gases from the canister in the intake circuit, and a connector 43 which provides power to the valve 35 and in particular the coil of the electromagnetic actuator.
La figure 9 représente un exemple de réalisation de l'actionneur 1 situé à l'intérieur de l'électrovanne de Canister 35 et basé sur le mode de réalisation de la figure 6. Une membrane 45 est fixée sur l'extrémité extérieure de la partie mobile 9 de l'actionneur 1. Cette membrane 45 vient se positionner au niveau de l'entrée de la tuyère de sortie 41 et assure l'étanchéité de l'électrovanne 35 lorsque l'actionneur 1 est en position stable de repos. L'actionneur 1 comprend également une broche 47 qui sert à la fixation et à l'alimentation de l'actionneur 1. Ainsi, l'alimentation électrique de la bobine entraine le déplacement de la partie mobile, la membrane 45 se détache alors de la paroi de la tuyère de sortie 41 de sorte que les gaz peuvent sortir de l'électrovanne 35 par la tuyère de sortie 41 pour être recyclés dans le circuit d'admission. Les actionneurs présentés précédemment sont également adaptés pour d'autres applications Par exemple, l'actionneur 1 peut être utilisé dans des soupapes, et notamment les soupapes de recirculation des gaz d'échappement dans lesquelles l'actionneur 1 permet de contrôler l'ouverture et la fermeture de la soupape. Dans des applications pour soupapes de moteur, l'actionneur 1 peut permettre de contrôler le positionnement d'une goupille mécanique qui entraine le couplage ou découplage mécanique entre une came et la soupape, comme illustré par exemple dans la demande FR2971012 de la demanderesse. Par exemple, lorsque l'actionneur est en position de repos, la goupille est enclenchée et la soupape est ouverte par le passage de la came et lorsque l'actionneur est en position active, la goupille est retirée de sorte que le passage de la came ne provoque pas l'appui sur la soupape, cette dernière reste donc fermée. BRT1056 (CFR0573)FIG. 9 represents an exemplary embodiment of the actuator 1 located inside the solenoid valve of Canister 35 and based on the embodiment of FIG. 6. A membrane 45 is fixed on the outer end of the part mobile 9 of the actuator 1. This membrane 45 is positioned at the inlet of the outlet nozzle 41 and seals the solenoid valve 35 when the actuator 1 is in a stable position of rest. The actuator 1 also comprises a pin 47 which serves to fix and supply the actuator 1. Thus, the power supply of the coil causes the displacement of the movable part, the membrane 45 is then detached from the wall of the outlet nozzle 41 so that the gases can exit the solenoid valve 35 through the outlet nozzle 41 to be recycled into the intake circuit. The actuators presented above are also suitable for other applications. For example, the actuator 1 can be used in valves, and in particular the exhaust gas recirculation valves in which the actuator 1 makes it possible to control the opening and closing the valve. In applications for motor valves, the actuator 1 can be used to control the positioning of a mechanical pin which causes the mechanical coupling or decoupling between a cam and the valve, as shown for example in the FR2971012 application of the applicant. For example, when the actuator is in the rest position, the pin is engaged and the valve is opened by the passage of the cam and when the actuator is in the active position, the pin is removed so that the passage of the cam does not cause the valve to rest, so the valve remains closed. BRT1056 (CFR0573)
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