FR3040202A1 - Electrovanne de commande comportant un cylindre rotatif commandant deux circuits - Google Patents

Abstract

Electrovanne de commande pour un appareil hydraulique, comprenant un bloc hydraulique (2) équipé d'au moins un premier circuit (A) prévu pour l'admission d'une pression vers cet appareil, et un deuxième circuit prévu pour un échappement (B) vers une basse pression, cette électrovanne comportant un cylindre rotatif creux ajusté dans un alésage (4) du bloc hydraulique (2), chaque circuit d'admission (A) ou d'échappement (B) comprenant deux conduits (6, 8, 10, 12) disposés sensiblement dans un plan transversal de l'alésage et débouchant dedans, le cylindre comportant dans chaque plan trois perçages qui suivant une position angulaire de ce cylindre, réalisent différentes ouvertures ou fermetures de ces deux circuits, cette électrovanne comportant de plus un ressort de rappel du cylindre appliquant en permanence un couple de rappel vers une position angulaire de repos.

Description

ÉLECTROVANNE DE COMMANDE COMPORTANT UN CYLINDRE ROTATIF COMMANDANT DEUX CIRCUITS

La présente invention concerne une électrovanne de commande d’un appareil hydraulique, en particulier pour le contrôle d’un circuit de freinage de véhicule automobile, ainsi qu’un bloc hydraulique et un véhicule automobile équipés de telles électrovannes.

La plupart des véhicules automobiles comportent un système de freinage comprenant une fonction d’antiblocage des roues du type « ABS », permettant d’intervenir individuellement sur les freins de chaque roue pour éviter leur blocage lors de freinages puissants ou d’une faible adhérence de la voie de circulation.

Le bloc hydraulique de contrôle de la pression de freinage comporte une commande électrique raccordée au circuit électrique du véhicule, et des canalisations hydrauliques reliées aux freins de chaque roue, afin d’intervenir sur la pression de freinage de chacune de ces roues en fonction d’informations reçues d’un calculateur électronique.

Pour les véhicules comportant une fonction de contrôle de stabilité du type « ESP », le bloc hydraulique de contrôle de la fonction antiblocage ABS est utilisé aussi pour intervenir sur la stabilité du véhicule en freinant des roues, afin de maintenir ce véhicule sur la trajectoire souhaitée par le conducteur.

Ces blocs hydrauliques de contrôle comportent généralement des électrovannes équipées chacune d’un pointeau coulissant rappelé par un ressort, qui dans une position au repos maintient le passage du fluide ouvert, et dans une position activée par un électro-aimant qui fait coulisser le pointeau, ferme ce passage du fluide.

Il faut alors utiliser deux électrovannes distinctes pour la commande d’un frein de roue, une de ces électrovannes commandant l’entrée du fluide venant de la pompe de mise en pression vers ce frein, pour si nécessaire fermer cette admission afin d’éviter que la pression ne monte, et l’autre commandant la mise en communication de ce frein vers le réservoir basse pression pour si nécessaire faire baisser sa pression.

Il faut alors pour l’ensemble du véhicule comprenant quatre roues, quatre vannes d’admission et quatre vannes d’échappement pour une fonction antiblocage ABS. Pour une fonction de contrôle de stabilité ESP il faut des électrovannes de plus. Les blocs hydrauliques de ces fonctions comprenant un grand nombre de perçages, sont alors complexes et coûteux à réaliser. De plus avec le nombre de vannes à implanter ils occupent un volume important, et représentent une masse élevée.

Par ailleurs un type de vanne connu, présenté notamment par les documents FR-A1-2964171 ou EP-B1-2587017, comporte un cylindre rotatif ajusté dans un corps, comprenant des évidements ou des perçages qui suivant la position angulaire de ce cylindre, viennent ouvrir ou fermer des passages entre différents conduits de ce corps.

La commande en rotation du cylindre peut comporter un actionneur mécanique ou un moteur électrique.

Toutefois ce type de vanne à cylindre rotatif n’est pas optimisé pour un contrôle d’un appareil hydraulique comme un frein de roue piloté par une fonction de contrôle de freinage du véhicule, notamment pour commander de manière simple et sécuritaire à la fois l’admission de la pression et le refoulement de cette pression. D’une manière générale le même type de problème peut se poser pour tout type d’appareil hydraulique utilisant des électrovannes de commande de son admission et de refoulement de sa pression, et nécessitant une position particulière de mise en sécurité.

La présente invention a notamment pour but d’éviter ces inconvénients de la technique antérieure.

Elle propose à cet effet une électrovanne de commande pour un appareil hydraulique, comprenant un bloc hydraulique équipé d’au moins un premier circuit prévu pour l’admission d’une pression vers cet appareil, et un deuxième circuit prévu pour un échappement de cette pression de l’appareil vers une basse pression, remarquable en ce qu’elle comporte un cylindre rotatif creux ajusté dans un alésage du bloc hydraulique, chaque circuit d’admission ou d’échappement comprenant deux conduits disposés sensiblement dans un plan transversal de l’alésage et débouchant dedans, le cylindre comportant dans chaque plan trois perçages qui suivant une position angulaire de ce cylindre, réalisent différentes ouvertures ou fermetures de ces deux circuits, cette électrovanne comportant de plus un ressort de rappel du cylindre appliquant en permanence un couple de rappel vers une position angulaire de repos.

Un avantage de cette électrovanne est que l'on peut de manière compacte, dans un même bloc et avec une commande unique du cylindre rotatif, réaliser à la fois la fonction de contrôle de l'admission et de l'échappement de l'appareil. De plus par un unique ressort de rappel du cylindre, en cas de défaillance de la commande électrique, on impose de manière simple la position angulaire du cylindre donnant la position de sécurité à la fois de l’admission et de l’échappement de l’appareil hydraulique.

Cette électrovanne convient en particulier pour le contrôle d’un frein de roue d’un véhicule automobile piloté automatiquement par une fonction de sécurité du type ABS ou ESP, en réalisant un ensemble compact et léger pour répondre aux objectifs de réduction des coûts et des masses sur ces véhicules. L’électrovanne de commande selon l’invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.

Selon un mode de réalisation, le cylindre comporte des aimants fixés dessus.

Dans ce cas, le cylindre peut comporter à une de ses extrémités, les aimants entourés par un corps d'électrovanne comprenant une bobine électrique.

Avantageusement, le ressort de rappel est un ressort hélicoïdal de torsion.

En particulier, le ressort de rappel hélicoïdal peut entourer les aimants.

En particulier, l’électrovanne de commande peut réaliser les positions successives du cylindre donnant dans l'ordre le circuit d’admission seul ouvert, les deux circuits fermés, le circuit d’échappement seul ouvert, et les deux circuits ouverts.

Avantageusement, la position de repos donne le circuit d'admission seul ouvert. L’invention a aussi pour objet un bloc hydraulique de commande prévu pour une fonction de contrôle du freinage d’un véhicule du type « ABS >> ou « ESP >>, ce bloc hydraulique comportant des électrovannes de commande de freins de roue comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes. L’invention a de plus pour objet un véhicule automobile comprenant un système de freinage équipé d’un bloc hydraulique de commande pour une fonction de contrôle du freinage du véhicule du type « ABS >> ou « ESP >>, ce bloc hydraulique comportant des électrovannes de commande de freins de roue comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes. L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 présente un bloc hydraulique nu pour une électrovanne de commande selon l’invention, comportant deux vannes ; - la figure 2 est une vue en coupe axiale du bloc hydraulique équipé du cylindre rotatif et de sa commande ; - la figure 3 est une vue de détail du cylindre rotatif ; - la figure 4 est une vue de détail du ressort de rappel de ce cylindre ; - la figure 5 est une vue du cylindre rotatif inséré dans le bloc hydraulique, dans sa position de repos ; et - les figures 6 à 9 sont des schémas présentant en coupe axiale les quatre positions successives des deux vannes vues du côté arrière.

La figure 1 présente un bloc hydraulique 2 parallélépipédique prévu pour une fonction de contrôle du freinage d’un véhicule automobile, comportant un alésage horizontal 4 le traversant entièrement, dans lequel débouchent deux circuits hydrauliques disposés suivant deux plans perpendiculaires à cet alésage, décalés entre eux.

Un premier plan disposé du côté avant, indiqué par la flèche notée «AV >>, comporte un premier circuit d’admission A d’une pression venant d’une pompe électrique, distribuée vers un frein de roue du véhicule, un deuxième plan disposé vers l’arrière comporte un deuxième circuit d’échappement B de la pression venant de ce frein, pour l’envoyer vers un réservoir basse pression.

Chaque circuit A, B comporte deux conduits rectilignes perpendiculaires 6, 8 et 10, 12, venant de l’extérieur du bloc 2, qui sont concourants sur l’axe de l’alésage 4. Les deux circuits sont décalés l’un par rapport à l’autre suivant un angle de 180° autour de l’axe de l’alésage 4.

Le premier circuit d’admission A comporte un conduit d’entrée horizontal 6 débouchant vers la droite en regardant la face arrière du bloc 2, qui est relié à la pompe de mise en pression, et un conduit vertical de sortie 8 débouchant vers le bas, qui est relié au frein de roue.

Le deuxième circuit d’échappement B comporte un conduit d’entrée horizontal 10 débouchant vers la gauche, qui est relié au frein de roue, et un conduit vertical de sortie 12 débouchant vers le haut, qui est relié au réservoir basse pression.

Les figures 2, 3 et 4 présentent le cylindre 20 ajusté dans l’alésage 4, comprenant sur sa longueur un perçage axial débouchant vers l’extrémité arrière recevant un bouchon non représenté.

Le cylindre 20 comporte une première série de trois perçages avant 22 dans le plan du premier circuit d’admission A, décalés de 90° entre eux, et une deuxième série de trois perçages arrière 24 dans le plan du deuxième circuit d’admission B, similaire à la première série mais avec un décalage angulaire de 90° par rapport à eux dans le sens hoiaire en regardant la face arrière.

Suivant les positions angulaires du cylindre 20 décalées de 90° entre elles, on a pour chaque circuit hydraulique dans deux positions angulaires deux perçages 22, 24 en face des deux conduits 6, 8 ou 10, 12 de ce circuit A ou B, ce qui les met en communication et ouvre ce circuit, et dans les deux autres positions angulaires un seul perçage en face d’un des conduits, l’autre étant fermé, ce qui ferme ce circuit.

Le cylindre 20 comporte vers l’avant un téton cylindrique 30 recevant des aimants répartis angulairement autour, présentant une succession de pôles nord et sud.

Un ressort hélicoïdal de torsion 28 ajusté autour du téton 30, comporte à son extrémité avant un ergot avant 40 inséré dans un perçage d’un corps d’électrovanne fixe 34 couvrant ce ressort, et à son extrémité arrière un ergot arrière 42 inséré dans un perçage correspondant 32 formé sur la face avant du cylindre 20, à la base du téton.

Le ressort hélicoïdal 28 travail en torsion, son extrémité avant prenant appui sur le corps d’électrovanne fixe 34, pour appliquer par son extrémité arrière un couple de rappel sur le cylindre 20 qui tend à le faire revenir à une position de repos, en appui sur une butée de fin de course. Cette position de repos assure la sécurité du système de freinage en cas de défaillance de la commande de l’électrovanne.

Le corps d’électrovanne 34 comporte un bobinage recevant un courant de commande formant un champ magnétique délivrant sur les aimants un couple croissant en fonction de l’intensité de ce courant, qui tend à faire tourner le cylindre 20 autour de son axe à l’encontre du ressort hélicoïdal 28, comme pour un moteur électrique.

On peut ainsi facilement régler la position angulaire du cylindre 20 pour obtenir à partir de la position de repos l’une des trois autres positions assurant la distribution du fluide, avec un courant croissant donnant un couple variable qui va s’équilibrer avec la force du ressort augmentant suivant sa raideur multipliée par l’angle de rotation du cylindre 20.

En variante on peut disposer le corps d’électrovanne 34 au plus près du téton 30 et de ses aimants pour obtenir un meilleur rendement, et déporter le ressort de rappel 28 à l’extérieur de ce corps.

Les figures 5 et 6 présentent le cylindre 20 disposé dans l’alésage du bloc 4, comportant dans la position de repos commandée par le ressort 28, deux perçages avant 22 à l’horizontale et le troisième tourné vers le bas, ce qui met en communication le conduit d’entrée 6 et le conduit de sortie 8 du premier circuit hydraulique A. La pression venant du conduit d’entrée 6 alimente en permanence le frein de roue.

Ces figures présentent aussi deux perçages arrière 24 à la verticale et le troisième tourné vers la droite, ce qui isole le conduit d’entrée 10 venant du frein de roue du réservoir à la basse pression, pour maintenir la pression dans ce frein. On a ici la position de sécurité permettant en cas de défaillance de la commande de l’électrovanne, d’appliquer un freinage avec la pression venant de la pédale de frein.

La figure 7 présente la deuxième position après une première rotation du cylindre 20 de 90° dans le sens horaire vue du côté arrière. Les deux circuits hydrauliques A, B sont fermés pour maintenir la pression dans le frein stable, ce qui est commandé quand la fonction de sécurité ABS ou ESP estime que cette pression est suffisante.

La figure 8 présente la troisième position après une rotation suivante du cylindre 20 de 90°. Le premier circuit hydraulique A est fermé, ce qui empêche une montée en pression dans le frein, et le deuxième circuit hydraulique B est ouvert ce qui permet une baisse de pression dans ce frein. Cette position est utilisée quand la fonction de sécurité estime que le freinage de la roue et trop important.

La figure 9 présente la quatrième position après une rotation suivante du cylindre 20 de 90°. Les deux circuits hydrauliques A, B sont ouverts, ce qui peut être utilisé par exemple pour des opérations de maintenance comme une purge du circuit.

Pour revenir en arrière avec le cylindre 20, on diminue l’intensité du courant de commande de l’électrovanne 34 pour l’ajuster à un niveau inférieur correspondant à la position demandée, le ressort de rappel 28 effectuant ce retour vers cette position.

On notera que si l’on souhaite passer directement d’une position angulaire du cylindre 20 à une position éloignée, on applique alors de suite le courant nécessaire pour cette position éloignée. La très faible inertie en rotation du cylindre 20 permet un passage très rapide devant les positions angulaires intermédiaires, qui ne sont alors quasiment pas en service.

Un exemple d’application pour l’électrovanne comporte des aimants disposés sur le téton 30 présentant une hauteur axiale de 20mm, entourés par une bobine d’électroaimant présentant un diamètre de 20mm. Ces dimensions forment un volume équivalent à celui de deux électrovannes couramment utilisées sur les blocs de fonction ESP.

On génère avec cet électroaimant recevant un courant de 2A, un couple de 0,55N.cm s’appliquant sur le cylindre 20. On choisit alors un ressort de rappel 28 présentant une raideur en torsion de 0,002N/°, ce qui permet de réaliser les 270° de rotation du cylindre pour obtenir les quatre positions.

On notera que l’on peut en rapprochant angulairement les perçages 22, 24 entre eux sur le cylindre 20, si les diamètres de ce cylindre et des perçages le permettent, obtenir un écart angulaire entre les différentes positions inférieur à 90°.

On obtient une électrovanne comportant une seule commande, qui est équivalente à deux électrovannes distinctes utilisées pour la commande d’un frein hydraulique de roue, ou de tout autre appareil hydraulique nécessitant une commande similaire. La réduction du nombre d’électrovannes permet de simplifier le bloc hydraulique, et de réduire son encombrement ainsi que son coût.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS

   1 - Electrovanne de commande pour un appareil hydraulique, comprenant un bloc hydraulique (2) équipé d’au moins un premier circuit (A) prévu pour l’admission d’une pression vers cet appareil, et un deuxième circuit prévu pour un échappement (B) de cette pression de l’appareil vers une basse pression, caractérisée en ce qu’elle comporte un cylindre rotatif creux (20) ajusté dans un alésage (4) du bloc hydraulique (2), chaque circuit d’admission (A) ou d’échappement (B) comprenant deux conduits (6, 8, 10, 12) disposés sensiblement dans un plan transversal de l’alésage et débouchant dedans, le cylindre comportant dans chaque plan trois perçages (22, 24) qui suivant une position angulaire de ce cylindre, réalisent différentes ouvertures ou fermetures de ces deux circuits, cette électrovanne comportant de plus un ressort de rappel (28) du cylindre appliquant en permanence un couple de rappel vers une position angulaire de repos.
2. 2 - Electrovanne de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que le cylindre (20) comporte des aimants fixés dessus.
3. 3 - Electrovanne de commande selon la revendication 2, caractérisée en ce que le cylindre (20) comporte à une de ses extrémités les aimants entourés par un corps d'électrovanne (34) comprenant une bobine électrique.
4. 4 - Electrovanne de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ressort de rappel est un ressort hélicoïdal de torsion (28).
5. 5 - Electrovanne de commande selon les revendications 2 ou 3, et 4, caractérisée en ce que le ressort de rappel hélicoïdal (28) entoure les aimants.
6. 6 - Electrovanne de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle réalise les positions successives du cylindre (20) donnant dans l'ordre le circuit d’admission (A) seul ouvert, les deux circuits (A, B) fermés, le circuit d’échappement (B) seul ouvert, et les deux circuits (A, B) ouverts.
7. 7 - Electrovanne de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la position de repos donne le circuit d'admission (A) seul ouvert.
8. 8 - Bloc hydraulique de commande prévu pour une fonction de contrôle du freinage d’un véhicule du type « ABS » ou « ESP », caractérisé en ce qu’il comporte des électrovannes de commande de freins de roue selon l’une quelconque des revendications précédentes.
9. 9 - Véhicule automobile comprenant un système de freinage équipé d’un bloc hydraulique de commande pour une fonction de contrôle du freinage du véhicule du type « ABS » ou « ESP », caractérisé en ce que ce bloc hydraulique comporte des électrovannes de commande de freins de roue selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.