WO1994010695A1 - Electromagnetic valve control device - Google Patents
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Abstract
An electromagnetic valve control device including a movable core (54), a ring-shaped field coil (30), a set of pole pieces (34, 42, 52) made of a magnetic material and defining a housing (32) for the coil and a cylindrical recess (14) with axis XX' for receiving the core. One of the pole pieces (34) forms a continuous cylindrical wall around axis XX' between said recess (14) and the housing of the coil (30), as well as at least the side wall (38) of the recess. The portion forming said side wall comprises a cylindrical region (50) having reduced thickness relative to the rest of the piece forming said wall, and forming a flux blocking region which does not affect tightness.
Description
DISPOSITIF DE COMMANDE ELECTROMAGNETIQUE DE VANNE ELECTROMAGNETIC VALVE CONTROL DEVICE
L'invention concerne un dispositif de commande électromagnétique de vanne, notamment pour des vannes utilisées dans le domaine de la construction automobile.The invention relates to an electromagnetic valve control device, in particular for valves used in the field of automobile construction.
Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de commande électromagnétique de vanne qui comprend un noyau mobile suivant un axe, une bobine d'excitation annulaire, un ensemble de pièces polaires en matériau magnétique définissant d'une part un logement pour la bobine et d'autre part un evidement cylindrique pour recevoir le noyau mobile à coulissement selon ledit axe, une première des pièces polaires constituant une paroi latérale cylindrique continue de l'evidement, propre à séparer ce dernier de la bobine d'excitation, et cette paroi présentant une zone de révolution autour dudit axe, d'épaisseur réduite, propre à restreindre le flux magnétique dans cette paroi.More specifically, the invention relates to an electromagnetic valve control device which comprises a movable core along an axis, an annular excitation coil, a set of pole pieces made of magnetic material defining on the one hand a housing for the coil and d on the other hand a cylindrical recess to receive the movable core sliding along said axis, a first of the pole pieces constituting a continuous cylindrical side wall of the recess, suitable for separating the latter from the excitation coil, and this wall having a area of revolution around said axis, of reduced thickness, capable of restricting the magnetic flux in this wall.
Il existe de nombreux domaines, notamment celui de la construction automobile, où on est amené à utiliser des vannes dont la commande automatisée se fait par l'intermédiaire de signaux électriques. Le système de commande le plus simple est alors dit électromagnétique, la bobine d'excitation du système de commande alimentée par le courant d'alimentation créant un champ magnétique auquel est soumis un noyau mobile qui se déplace ainsi sous l'effet de ce champ. Ce noyau magnétique provoque à son tour le déplacement d'un poussoir qui commande mécaniquement la position de l'obturateur de la vanne.There are many fields, in particular that of automobile construction, where it is necessary to use valves whose automated control is done by means of electrical signals. The simplest control system is then said to be electromagnetic, the excitation coil of the control system supplied by the supply current creating a magnetic field to which a moving core is subjected which thus moves under the effect of this field. This magnetic core in turn causes the displacement of a pusher which mechanically controls the position of the valve shutter.
Dans certains domaines, notamment celui de la construction automobile, la vanne a pour fonction de contrôler le débit de liquides qui peuvent être relativement corrosifs ou agressifs soit du fait de la composition même du liquide, soit du fait que le liquide est porté, de plus, à des températures relativement élevées et/ou à des pressions élevées. Le plus souvent le système de commande est relié à la partie vanne proprement dite de telle manière que le dispositif de commande, et notamment sa bobine d'excitation, sont soumis à l'environnement du
liquide à contrôler sauf à prendre des précautions particulières pour rendre étanche le logement de la bobine d'excitation.In certain fields, in particular that of automobile construction, the valve has the function of controlling the flow of liquids which can be relatively corrosive or aggressive either due to the very composition of the liquid or to the fact that the liquid is carried, moreover , at relatively high temperatures and / or at high pressures. Most often the control system is connected to the valve part proper so that the control device, and in particular its excitation coil, are subjected to the environment of the liquid to be checked, unless special precautions are taken to seal the housing of the excitation coil.
La figure 1 correspondant au document DE-A-3 418 654 montre de façon schématique un système de commande électromagnétique de vanne, notamment dans le domaine automobile. Sur cette figure, on a représenté une première pièce polaire magnétique 10 et une deuxième pièce polaire magnétique 12 qui définissent une cavité cylindrique 14 dans laquelle se déplace le noyau magnétique. On a représenté également sur cette figure, la bobine d'excitation 16 qui crée le champ magnétique de commande du noyau et qui est disposée dans un logement. Afin de créer une zone de coupe du flux magnétique, les pièces polaires 12 et 10 sont séparées dans leur portion qui limite la cavité 14 par un entrefer 18. Cet entrefer 18 disposé dans la paroi latérale de la cavité 14 crée une interruption dans le circuit magnétique qui provoque le passage du champ magnétique par le noyau autorisant ainsi la commande de déplacement de celui-ci. Cependant, la cavité 14 pouvant recevoir du liquide corrosif à contrôler, il est prévu entre les pièces polaires un ensemble 20 permettant de réaliser une étanchéité aux liquides entre l'evidement 14 et la bobine d'excitation 16. Cet ensemble d'étanchéité 20 qui remplit l'entrefer 18 est essentiellement constitué par une pièce cylindrique 22 en matériau amagnétique et par deux joints d'étanchéité annulaires 24 et 26.FIG. 1 corresponding to document DE-A-3 418 654 schematically shows an electromagnetic valve control system, in particular in the automotive field. This figure shows a first magnetic pole piece 10 and a second magnetic pole piece 12 which define a cylindrical cavity 14 in which the magnetic core moves. Also shown in this figure, the excitation coil 16 which creates the magnetic control field of the core and which is arranged in a housing. In order to create a zone for cutting the magnetic flux, the pole pieces 12 and 10 are separated in their portion which limits the cavity 14 by an air gap 18. This air gap 18 disposed in the side wall of the cavity 14 creates an interruption in the circuit magnetic which causes the magnetic field to pass through the nucleus thus authorizing the displacement control thereof. However, the cavity 14 being able to receive corrosive liquid to be checked, there is provided between the pole pieces an assembly 20 making it possible to seal the liquids between the recess 14 and the excitation coil 16. This sealing assembly 20 which fills the air gap 18 is essentially constituted by a cylindrical piece 22 of non-magnetic material and by two annular seals 24 and 26.
Avec les dispositions décrites ci-dessus, on obtient effectivement d'une part une zone de coupure du flux magnétique et d'autre part une étanchéité entre la cavité 14 et la bobine 16. Cependant, cette étanchéité nécessite la mise en place de la pièce additionnelle 22 et des joints 24 et 26 lors des phases d'assemblage du dispositif de commande. On comprend qu'une telle disposition soulève certains problèmes. En effet, si lors du montage un joint d'étanchéité est oublié ou mal monté, la bobine d'excitation 16 n'est plus protégée vis-à-vis du liquide pénétrant dans la cavité 14. Un tel risque vient bien sûr perturber la qualité globale statistique des systèmes de commande produits en chaîne et donc la fiabilité globale des séries de systèmes de commande ainsi fabriqués.With the arrangements described above, there is effectively obtained, on the one hand, a zone for cutting off the magnetic flux and, on the other hand, a seal between the cavity 14 and the coil 16. However, this seal requires the fitting of the part. 22 and seals 24 and 26 during the assembly phases of the control device. It is understood that such a provision raises certain problems. Indeed, if during assembly a gasket is forgotten or improperly mounted, the excitation coil 16 is no longer protected from the liquid entering the cavity 14. Such a risk of course disturbs the overall statistical quality of the control systems produced in the chain and therefore the overall reliability of the series of control systems thus produced.
Le brevet DE 36 09 340 définit un dispositif qui résout ce problème en utilisant une pièce polaire qui forme pour la cavité une
paroi cylindrique continue présentant une zone d'épaisseur réduite pour permettre le passage de flux magnétique à travers le noyau.Patent DE 36 09 340 defines a device which solves this problem by using a pole piece which forms for the cavity a continuous cylindrical wall having an area of reduced thickness to allow the passage of magnetic flux through the core.
Un tel dispositif ne montre cependant qu'une efficacité très réduite, un courant important dans la bobine ne pouvant produire qu'une force d'actionnement relativement faible.However, such a device only shows very low efficiency, a large current in the coil being able to produce only a relatively low actuating force.
Un objet de la présente invention est de fournir un dispositif de commande électromagnétique de vanne qui tout en assurant un circuit de propagation du champ magnétique correct permet d'obtenir une étanchéité rigoureuse entre l'evidement dans lequel se déplace le noyau et le logement de la bobine d'excitation sans que cela nécessite la mise en place de pièces additionnelles et sans altération du rendement.An object of the present invention is to provide an electromagnetic valve control device which, while ensuring a correct circuit for propagating the magnetic field, makes it possible to obtain a rigorous seal between the recess in which the core moves and the housing of the excitation coil without this requiring the installation of additional parts and without altering the performance.
A cette fin, le dispositif de l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'une seconde des pièces polaires définit une portion de la paroi latérale de l'evidement par l'intermédiaire d'une jupe, et en ce qu'un entrefer de révolution est ménagé entre cette jupe et le reste de la paroi cylindrique de l'evidement que forme la première pièce polaire.To this end, the device of the invention is essentially characterized in that a second of the pole pieces defines a portion of the side wall of the recess via a skirt, and in that an air gap of revolution is provided between this skirt and the rest of the cylindrical wall of the recess that forms the first pole piece.
Les résultats ont montré qu'un tel agencement conférait au dispositif une efficacité bien meilleure que celle du dispositif du brevet DE 36 09 340 et comparable à celle des dispositifs connus et représentés sur la figure 1, tout en résolvant le problème de l'étanchéité de l'evidement 14.The results showed that such an arrangement gave the device a much better efficiency than that of the device of patent DE 36 09 340 and comparable to that of the known devices and represented in FIG. 1, while solving the problem of the sealing of the recess 14.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles :Other characteristics and advantages of the present invention will appear better on reading the following description of several embodiments of the invention given by way of nonlimiting examples. The description refers to the appended figures in which:
- la figure 1, déjà décrite, est un exemple de réalisation selon l'art antérieur de dispositifs de commande pour vanne ;- Figure 1, already described, is an embodiment according to the prior art of valve control devices;
- la figure 2 est une vue partielle en coupe verticale du dispositif de commande électromagnétique de vanne selon un premier mode de réalisation ; et- Figure 2 is a partial view in vertical section of the electromagnetic valve control device according to a first embodiment; and
- la figure 3 est une figure semblable à la figure 2 montrant un deuxième mode de réalisation du dispositif de commande électro¬ magnétique de vanne.- Figure 3 is a figure similar to Figure 2 showing a second embodiment of the electro¬ magnetic valve control device.
En se référant tout d'abord à la figure 2, on va décrire un premier mode de mise en oeuvre du dispositif de commande électromagnétique de vanne. Sur cette figure, on a repris les références des parties
communes à la figure 1 afin de mieux faire comprendre par contraste les caractéristiques originales de l'invention. Sur cette figure, on a donc représenté la bobine d'excitation 16 qui est bobinée sur un support isolant 30 de révolution autour de l'axe XX' de l'ensemble du dispositif de commande. La bobine annulaire 16 est disposée dans un logement également annulaire 32 défini par les différentes pièces polaires de l'électro-aimant. On trouve tout d'abord une pièce polaire secondaire 34 constituée bien entendu à l'aide d'un matériau magnétique et qui géométriquement définit une des parois d'extrémité 36 de la cavité cylindrique 14 qui est de révolution autour de l'axe XX' et au moins une partie de la paroi latérale cylindrique 38 de la cavité 14. Cette pièce polaire 34 comporte également un prolongement 40 de la partie cylindrique 38 en forme de couronne circulaire disposé dans un plan orthogonal à l'axe XX' du dispositif de commande. Le circuit magnétique comporte également une pièce polaire principale 42 qui comporte un alésage axial 45. La pièce polaire principale définit d'une part la deuxième paroi d'extrémité 44 de la cavité cylindrique 14 et une portion de la paroi latérale cylindrique par l'intermédiaire d'une jupe cylindrique 46 ménageant un entrefer de révolution 48 avec un décrochement formé dans la partie 38 de la pièce polaire secondaire qui constitue l'essentiel de la paroi latérale de l'evidement 14.Referring first to Figure 2, we will describe a first embodiment of the electromagnetic valve control device. In this figure, we have used the references of the parts common to Figure 1 to better understand by contrast the original features of the invention. This figure therefore shows the excitation coil 16 which is wound on an insulating support 30 of revolution around the axis XX 'of the entire control device. The annular coil 16 is disposed in an also annular housing 32 defined by the different pole pieces of the electromagnet. First of all, there is a secondary pole piece 34, of course made up of a magnetic material and which geometrically defines one of the end walls 36 of the cylindrical cavity 14 which is of revolution about the axis XX ' and at least a part of the cylindrical side wall 38 of the cavity 14. This pole piece 34 also includes an extension 40 of the cylindrical part 38 in the form of a circular crown disposed in a plane orthogonal to the axis XX 'of the control device . The magnetic circuit also comprises a main pole piece 42 which has an axial bore 45. The main pole piece defines on the one hand the second end wall 44 of the cylindrical cavity 14 and a portion of the cylindrical side wall via a cylindrical skirt 46 providing an air gap of revolution 48 with a recess formed in the part 38 of the secondary pole piece which constitutes most of the side wall of the recess 14.
En outre, la partie 38 de la pièce polaire secondaire 34 comporte une zone de révolution 50 d'épaisseur très réduite par rapport à l'épaisseur radiale de la partie courante de la portion 38 de la pièce polaire 34. L'evidement annulaire correspondant 51 est tourné vers le logement de la bobine 16.In addition, the part 38 of the secondary pole piece 34 comprises a revolution zone 50 of very reduced thickness compared to the radial thickness of the current part of the portion 38 of the pole piece 34. The corresponding annular recess 51 is turned towards the coil 16 housing.
Le circuit polaire est complété par une virole de fermeture de flux 52 dont une extrémité 52a est montée serrée sur le prolongement 40 de la pièce polaire secondaire et dont l'autre extrémité 52b est montée serrée sur la partie de la pièce polaire secondaire 34 constituant la cloison d'extrémité 36 de l'evidement 14. La pièce 52 magnétique de fermeture de flux complète la définition du logement annulaire 32 pour la bobine d'excitation 16. Sur la figure 2, on a également représenté le noyau magnétique cylindrique 54 qui est guidé en translation par la coopération d'un ergot de guidage 56 solidaire de la cloison 36 et disposé selon l'axe XX' avec un alésage axial 58 ménagé dans le noyau
54. Sur cette figure, on a également fait figurer le poussoir 60 monté coulissant dans l'alésage 45 de la pièce polaire principale 42 et qui coopère par son extrémité 60a avec l'alésage 58 du noyau 54. On comprend qu'ainsi les déplacements du noyau 54, sous l'effet du flux magnétique créé par la bobine 16, sont transmis au poussoir 60 qui, à son tour, contrôle l'état d'ouverture de la vanne associée au dispositif de commande électromagnétique.The pole circuit is completed by a flow closing ferrule 52, one end 52a of which is clamped on the extension 40 of the secondary pole piece and the other end of which 52b is clamped on the part of the pole piece 34 constituting the end partition 36 of the recess 14. The magnetic part 52 for closing the flux completes the definition of the annular housing 32 for the excitation coil 16. In FIG. 2, the cylindrical magnetic core 54 is also shown, which is guided in translation by the cooperation of a guide pin 56 secured to the partition 36 and arranged along the axis XX 'with an axial bore 58 formed in the core 54. In this figure, there is also shown the pusher 60 mounted sliding in the bore 45 of the main pole piece 42 and which cooperates at its end 60a with the bore 58 of the core 54. It is understood that thus the displacements from the core 54, under the effect of the magnetic flux created by the coil 16, are transmitted to the pusher 60 which, in turn, controls the opening state of the valve associated with the electromagnetic control device.
On voit que la pièce polaire secondaire 34 définit de façon continue la cloison latérale limitant l'evidement 14 ainsi que sa cloison d'extrémité 36. Les parties 38 et 40 de la pièce polaire secondaire séparent de façon continue l'evidement 14 dans lequel se déplace le noyau 54 du logement 32 de la bobine réalisant ainsi une étanchéité parfaite. Cependant, grâce à la présence de la zone de révolution 50 d'épaisseur réduite, on réalise effectivement une zone de coupe-flux qui permet le fonctionnement satisfaisant du dispositif de commande électromagnétique.It can be seen that the secondary pole piece 34 continuously defines the lateral partition limiting the recess 14 as well as its end partition 36. The parts 38 and 40 of the secondary pole piece continuously separate the recess 14 in which is located moves the core 54 of the housing 32 of the coil thus achieving a perfect seal. However, thanks to the presence of the revolution zone 50 of reduced thickness, a barn area is effectively produced which allows satisfactory operation of the electromagnetic control device.
La figure 3 montre une variante de réalisation du dispositif de commande électromagnétique qui ne se distingue du premier mode de réalisation de la figure 2 que par le mode de guidage en translation du noyau 54 à l'intérieur de l'evidement cylindrique 14. Dans ce mode de réalisation, le guidage du noyau est assuré par une virole cylindrique amagnétique d'axe XX' 70 qui est disposée contre la face interne 38a de la portion cylindrique 38 de la pièce polaire secondaire 34. Ce mode de guidage permet bien sûr la suppression de l'ergot de guidage 56 de la figure 2. Cette solution est avantageuse lorsque la présence de la virole cylindrique 70 amagnétique est compatible avec le fonctionnement du dispositif de commande.
FIG. 3 shows an alternative embodiment of the electromagnetic control device which is distinguished from the first embodiment of FIG. 2 only by the mode of guiding in translation of the core 54 inside the cylindrical recess 14. In this embodiment, the guidance of the core is ensured by a non-magnetic cylindrical ferrule of axis XX '70 which is disposed against the internal face 38a of the cylindrical portion 38 of the secondary pole piece 34. This guidance mode of course allows the removal of the guide pin 56 of Figure 2. This solution is advantageous when the presence of the non-magnetic cylindrical shell 70 is compatible with the operation of the control device.
Claims
1. Dispositif de commande électromagnétique de vanne qui comprenant un noyau (54) mobile suivant un axe, une bobine d'excitation annulaire (30), un ensemble de pièces polaires (34, 42, 52) en matériau magnétique définissant d'une part un logement (32) pour la bobine et d'autre part un evidement cylindrique (14) pour recevoir le noyau mobile à coulissement selon ledit axe, une première (34) des pièces polaires constituant une paroi latérale cylindrique continue (38) de l'evidement, propre à séparer ce dernier de la bobine d'excitation, cette paroi présentant une zone de révolution (50) autour dudit axe, d'épaisseur réduite, propre à restreindre le flux magnétique dans cette paroi, caractérisé en ce qu'une seconde des pièces polaires (42) définit une portion de la paroi latérale (38) de l'evidement par l'intermédiaire d'une jupe (46), et en ce qu'un entrefer de révolution (48) est ménagé entre cette jupe et le reste de la paroi cylindrique de l'evidement que forme la première pièce polaire (34).1. Electromagnetic valve control device comprising a core (54) movable along an axis, an annular excitation coil (30), a set of pole pieces (34, 42, 52) made of magnetic material defining on the one hand a housing (32) for the coil and on the other hand a cylindrical recess (14) for receiving the movable core sliding along said axis, a first (34) of the pole pieces constituting a continuous cylindrical side wall (38) of the recess, suitable for separating the latter from the excitation coil, this wall having a zone of revolution (50) around said axis, of reduced thickness, suitable for restricting the magnetic flux in this wall, characterized in that a second pole pieces (42) defines a portion of the side wall (38) of the recess via a skirt (46), and in that an air gap of revolution (48) is formed between this skirt and the rest of the cylindrical wall of the recess that fo rme the first pole piece (34).
2. Dispositif de commande électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite deuxième pièce polaire (42) comporte un alésage axial (45) dans lequel est monté un organe poussoir (60) coopérant avec ledit noyau (54).2. An electromagnetic control device according to claim 1, characterized in that said second pole piece (42) has an axial bore (45) in which is mounted a push member (60) cooperating with said core (54).
3. Dispositif de commande électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit noyau est guidé en translation par un ergot axial (56) monté sur ladite première paroi d'extrémité (36) et coopérant avec un alésage axial (58) dudit noyau.3. Electromagnetic control device according to claim 1, characterized in that said core is guided in translation by an axial lug (56) mounted on said first end wall (36) and cooperating with an axial bore (58) of said core .
4. Dispositif de commande électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit noyau (54) est guidé en translation par une virole cylindrique amagnétique (70) montée contre la face interne (38a) de la paroi latérale (38) dudit evidement (14). 4. An electromagnetic control device according to claim 1, characterized in that said core (54) is guided in translation by a non-magnetic cylindrical ferrule (70) mounted against the internal face (38a) of the side wall (38) of said recess ( 14).
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Publications (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref country code: US Ref document number: 1993 133100 Date of ref document: 19931012 Kind code of ref document: A Format of ref document f/p: F |
|
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
|
| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE |
|
| DFPE | Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101) | ||
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |