WO2020030802A1 - Electrovanne on/off offrant 2 niveaux de regulation mecanique de la pression - Google Patents

Electrovanne on/off offrant 2 niveaux de regulation mecanique de la pression Download PDF

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Frédéric Daniel Bernard PINEAU
Stéphane Pascal PEROTTO
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Bontaz Centre R&D SAS
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    • F01M2001/0207—Pressure lubrication using lubricating pumps characterised by the type of pump
    • F01M2001/0215—Electrical pumps

Definitions

  • the invention relates to a solenoid valve, for example of the ON / OFF type, offering 2 levels of mechanical pressure regulation, these being moreover adjustable, independently of one another.
  • the present invention applies in particular to the control of oil pumps of vehicle engines on which it is installed directly or indirectly.
  • ON / OFF solenoid valves with slide mechanism not reactive to pressure effectively offering no threshold for mechanical pressure regulation
  • ON / OFF solenoid valves with drawer mechanism reactive to pressure pressure at 2 regulation thresholds none or only one of which is adjustable.
  • valves with a pressure-responsive slide mechanism but with a single threshold for mechanical pressure regulation.
  • the invention firstly relates to a device of the solenoid valve type, with a pressure-responsive slide mechanism comprising: - a body comprising at least 3 channels for the flow of a liquid;
  • - means forming a drawer, which can be moved in said body by a pressurized fluid, between a first position, in which there is fluid communication between a first channel and a second channel among said 3 flow paths, and a second position in which there is fluid communication between said second path and the 3 rd channel;
  • an activation pressure threshold of said drawer from at least a first threshold (Ph) and at least a second threshold (Pb, with Pb ⁇ Ph) of activation pressure of said slide, but also to adjust these thresholds.
  • the slide can then be moved by the fluid under pressure, if this fluid pressure is greater than the selected activation pressure threshold.
  • the invention makes it possible, in a context of large-scale production, to minimize the dispersion over the value of 2 levels of mechanical regulation by eliminating, thanks to the possible adjustment of the 2 thresholds, the dispersion of the dimensions of the components in the set constituted.
  • Such a device can be used as a solenoid valve installed in a pump type system, for example an oil pump, for example also of a heat engine, in particular in a rolling vehicle, in order to control it.
  • a pump type system for example an oil pump, for example also of a heat engine, in particular in a rolling vehicle, in order to control it.
  • a device comprises:
  • a movable core which can be moved inside the device, using said electromagnetic actuator, between a deactivated position and an activated position (in one direction or the other), to select said pressure threshold activation of said drawer, before activation of the latter by the pressurized fluid (if this pressure is greater than said selected activation pressure threshold).
  • the invention then makes it possible to offer at least 2 levels of mechanical regulation of the selected pressure by activating and deactivating an electromagnetic actuator, before actuation of the drawer between the 1st and the 2nd position by fluid under pressure.
  • the means for adjusting one of the activation pressure thresholds may include means for adjusting a longitudinal force of support of the first spring on the slide.
  • these means include a stop against which the spring bears, and a needle, inserted in the movable core over a length L.
  • This length L can be adjustable and / or the device further comprises means for adjusting a pressure or a deformation of said stop.
  • the means for adjusting the other activation pressure threshold of said drawer include means for adjusting the deactivated position of the movable core inside the device.
  • Means for adjusting the deactivated position of said movable core may include an element which can be adjusted against said movable core.
  • such a device comprises a fixed core and a second spring, disposed between the fixed core and the movable core, a support of the element on said movable core more or less compressing this second spring.
  • Said adjustable support element against said movable core may include an end plug of the device, the support of which is adjusted for example by screwing.
  • Such a device may comprise a fixed core and a second spring, disposed between the fixed core and the movable core, a support, adjusted for example by screwing, of the fixed core on said movable core compressing more or less this second spring.
  • a device according to the invention may also comprise means for supplying the electromagnetic actuator capable of generating a variable current, for example of the PWM type.
  • a device according to the invention can be of the type generating a thrust movement when the electromagnetic actuator is activated.
  • a device according to the invention can be of the type generating a traction movement when the electromagnetic actuator is activated.
  • the invention also relates to a hydraulic circuit, comprising a device of the solenoid valve type according to the invention.
  • the invention also relates to a pump, for example an oil pump, comprising said pump and a device of the solenoid valve type according to the invention.
  • the invention also relates to a method of operating a device of the solenoid valve type according to the invention, in which:
  • the activation pressure threshold of said drawer is the second pressure threshold (Pb)
  • a pressurized fluid P is injected to move said drawer, from the first position to the second position, the pressure P being greater than the second threshold (Pb) pressure.
  • the invention also relates to a method of operating a device of the solenoid valve type according to the invention, in which:
  • the movable core is moved inside the device, using said electromagnetic actuator, to adjust the activation pressure at the second activation pressure threshold (Pb) of said drawer;
  • the invention also relates to a method of operating a device of the solenoid valve type according to the invention, in which:
  • the movable core is moved inside the device, using said electromagnetic actuator, to adjust the activation pressure at the first activation pressure threshold (Ph) of said drawer;
  • a fluid under pressure P is injected to move said slide, from the first position to the second position, the pressure P being greater than the first pressure threshold (Pb).
  • FIG. 1 represents a particular embodiment of a device according to the invention, for a solenoid generating a thrust movement during activation
  • FIGS. 2A to 2C represent particular aspects of an embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 3 represents a diagram of the evolution of the pressure for an embodiment of a device according to the invention
  • FIGS. 4A - 5B represent the application of an embodiment of a device according to the invention to an oil pump
  • FIG. 6 represents another particular embodiment of a device according to the invention, for a solenoid generating a traction movement during activation
  • FIG. 7 shows a pressure evolution diagram of an embodiment of the other particular embodiment of a device according to the invention.
  • the invention makes it possible to control the opening and closing of the valve of a solenoid valve with two different pressure thresholds Pb (low pressure), Ph (high pressure).
  • Pb low pressure
  • Ph high pressure
  • Each of these thresholds is defined by a state of compression of a spring applied to the drawer: in a first state of compression, the spring exerts a first force on the drawer, requiring that the pressure in the drawer (in the example described here - below: in the first channel thereof) exceeds the pressure threshold Pb to establish the desired fluid connection (in the example described below: between the first channel and the second channel); in a second state of compression, the spring exerts a force on the slide requiring that the pressure in the slide (in the example described below: in the first way) exceeds the pressure threshold Ph to establish the desired fluid connection ( in the example described below: between the first channel and the second channel) (Ph> Pb).
  • Means make it possible to adjust (or fix) these two pressure thresholds.
  • FIG. 1 An example of an embodiment of a solenoid valve 10 according to the invention is shown in FIG. 1.
  • This embodiment relates to a solenoid valve whose pressure threshold is activated (or which activates the passage between a high pressure threshold and a low pressure threshold) using an electromagnetic actuator, for example a solenoid, "ON / OFF ”(Ie operating between an activation state and a deactivation state); a thrust can be generated by activation of the pressure threshold by the actuator.
  • an electromagnetic actuator for example a solenoid, "ON / OFF ”(Ie operating between an activation state and a deactivation state); a thrust can be generated by activation of the pressure threshold by the actuator.
  • a pressure threshold is selected (from at least a low pressure threshold and a high pressure threshold) or the passage between the high pressure threshold and the low pressure threshold is activated; but, once the pressure threshold has been chosen, the movement of the slide valve then depends on the pressure, with respect to said threshold, of the fluid introduced into the valve.
  • the solenoid valve 10 extends between a first end 10i and a second end 10 2, longitudinally along an axis AA '. It comprises a main body 2, which extends longitudinally along this axis AA '.
  • this body comprises lateral supply channels 30 ("P" channel, or inlet channel), 32 ("A" channel, or outlet channel), and a supply channel for end 34 ("T" channel, or vent).
  • a fluid for example oil
  • Other geometries for distributing the different channels can be produced in the context of the invention: for example the channel P (inlet) can be at the end of the valve, while the channels “T” and “A” are arranged laterally ; alternatively, the channels “P" and "A” of Figures 1 and 6 can be reversed; in another variant, channel A (outlet) can be at the end, while channels "P" and "T” are arranged laterally.
  • the body 2 is hollow internally: it has an internal cylindrical cavity 2c in which a drawer 4 can move between 2 positions, in order to establish a fluidic or hydraulic communication (which means that a fluid can then circulate), either between two lateral supply channels 30, 32, or between the lateral supply channel 32 and an end channel 34.
  • a fluidic or hydraulic communication which means that a fluid can then circulate
  • the fluid communication between the channels 30 and 32 is closed, the fluid pressure being less than Pb (for example, all channels are at atmospheric pressure).
  • the cylindrical cavity 2c is extended by another cylindrical cavity 13c, delimited by a support carcass 13, which also defines a compartment 20 which can accommodate a solenoid 15 disposed around this cavity 13c. Means for feeding the latter are provided.
  • a movable core 14 which has the magnetic properties to interact with the field generated when the solenoid is traversed by a current, is moved in this cavity 13c.
  • a spring 8 is positioned between a stop 12, arranged at the first end 10i of the device and of the main body 2, on the side of the end track 34, and a bearing surface of the drawer 4.
  • the stop allows passage around from her for a flow of the fluid towards the channel 34; for example, the end of the cylindrical cavity 2c can be extended by a part of conical shape, flared towards the outside.
  • the width or diameter of the stop 12 can be limited to what is sufficient for the support of the spring.
  • the surfaces against which this spring is supported are perpendicular or substantially perpendicular to the axis AA '. This spring exerts a longitudinal force along this axis AA '. This spring pushes the drawer towards the second end 10 2 .
  • a fluid introduced into the valve will allow this action of the spring to be countered and the drawer to be tilted between its 2 positions, when the pressure of this fluid becomes greater than the pressure exerted by the spring on the drawer.
  • Means will allow the pressure exerted by the spring 8 on the slide 4 to be selected between at least two different levels, Pb and Ph; according to the value Pb, respectively Ph, used, a fluid introduced into the valve will make it possible to struggle to make the slide switch between its 2 positions, when the pressure of this fluid becomes greater than the pressure Pb, respectively Ph.
  • the drawer 4 has a central cylindrical part 41 (see FIG. 2A), of external diameter less than the diameter of the internal cylindrical cavity of the main body 2.
  • an internal chamber or cavity 36 is formed between the surface exterior of drawer 4 and the interior surface of the main body.
  • This central cylindrical part 41 of the drawer is extended by two end parts 42, 43, which are also substantially cylindrical, with an outside diameter substantially equal to the inside diameter of the main body 2, in which they can be guided in displacement in translation.
  • One of these two end parts 42 makes it possible to partially close off one of the supply channels of the valve.
  • the internal cavity 36 is delimited by end surfaces 42i, respectively 43i, of the end part 42, respectively 43.
  • the end parts 42, 43 may be such that the surfaces offered by these parts of a fluid introduced into the cavity 36 are different from each other, the surface of the end part 42 subjected to this fluid being greater than the surface of the end part 43, this in order to promote movement in the desired direction (to the left in Figure 1).
  • the drawer can for example be in an initial position in which the fluid communication between the tracks 30 and 32 is closed by the end part 42 of the drawer, the latter being arranged so as to partially close the track 32, the cavity 36 being opposite track 30.
  • the end part 42 can be arranged between tracks 30 and 32, but this implies a longer stroke of the slide to establish communication between tracks 30 and 32.
  • Fluid communication is then established between the supply channels 32 and 34, between which a fluid, introduced by the supply channel 32, can flow.
  • the valve makes it possible to establish alternately a fluidic or hydraulic connection between the tracks 30 and 32 then between the tracks 32 and 34 or vice versa. More generally still, the valve makes it possible to establish alternately a fluidic or hydraulic connection first between the tracks “P” and “A” then between the tracks “A” and “T” or vice versa, and this whatever the distribution channels "A”, "P" and "T".
  • a needle 6, of substantially cylindrical longitudinal shape has a first end positioned on the side of the first end 10i (or of the end track 34) and a second end inserted in the movable core 14 , which moves under the action of the solenoid 15. This needle is integral with the stop 12.
  • the needle 6 passes through a fixed core 26 (in which it can slide) and penetrates, over a length L (FIG. 2A), into the movable core 14, in which its second end is maintained.
  • a fixed core 26 in which it can slide
  • a length L L
  • the needle 6 passes through a fixed core 26 (in which it can slide) and penetrates, over a length L (FIG. 2A), into the movable core 14, in which its second end is maintained.
  • variable load or stress can be obtained by the plastic deformation of a metallic element applied to the end of the spring, this element possibly being the stop 12. This variant is illustrated in FIG. 2C.
  • a spring 16 applies pressure, on the one hand to a surface 26i of the fixed core 26 and, on the other hand, to a bearing surface 14i of the movable core 14 (FIGS. 2A, 2B). Each of these bearing surfaces is perpendicular or substantially perpendicular to the axis AA '.
  • This spring 16 exerts a longitudinal force along this axis AA 'while tending to push the movable core towards the second end 10 2 .
  • the movable core 14 is positioned between, on the one hand, the end of this spring 16 which bears on the bearing surface 14i and, on the other hand, an end element 22 , also called plug, against which the movable core is pressed.
  • the position of this end element 22 can be adjusted, for example by screwing in a fixed part of the solenoid valve, for example in an overmolded part 39, as illustrated in FIGS. 1 and 6.
  • the position of the movable core 14 at rest results from the positioning of the element 22 and the action of the spring 16.
  • the position of the needle 6 corresponding to the high pressure Ph is adjusted (a position of the movable core at rest deeper in the valve makes it possible to reduce the pressure exerted by the spring 8 on the slide).
  • the element 22 can be covered by a portion 24 forming a cover and which can be fixed to the fixed part of the solenoid valve (for example again the molded part 39), so that the setting obtained is not modified.
  • the movable core 14 can be moved, in one direction or the other along the axis AA ', by variation of the current which feeds the solenoid, which makes it possible to more or less compress the spring 8 and, thus, select the pressure threshold (Ph or Pb) to apply in the chamber 36 to move the slide 4 and therefore to connect the tracks 30 and 32 or 32 and 34 from the fluidic or hydraulic point of view.
  • the pressure threshold Ph or Pb
  • the length over which the movable core is moved is shorter than that over which the movable slide 4 is displaced for the operation of the valve: in fact, the purpose of the displacement of the movable core 14 is to vary the pressure P to be applied in the cavity 36 for moving the slide 4, between the pressure Ph called “high” and the pressure Pb called “low” (with Pb ⁇ Ph).
  • a first operating state of the device in the case of FIG. 1, this state is that in which the solenoid is powered by a current, the movable core 14 is positioned so that the pressure P to be applied in the chamber 36 is at least equal to Pb to allow the fluid connection of the tracks 30 and 32 by the movement of the slide;
  • a second operating state of the device in the case of FIG. 1, this state is that in which the solenoid is not supplied by a current
  • the movable core is positioned so that the pressure P at apply in the chamber 36 is at least equal to Ph to allow the fluid connection of the tracks 30 and 32 by moving the drawer.
  • the pressure threshold is Ph.
  • the pressure P of the fluid entering via the supply channel acts mechanically on slide 4, tending to move it against the effect of spring 8.
  • this pressure P becomes greater than Ph, the fluid or hydraulic connection between tracks 32 and 34, first open, is closed in favor of a fluidic or hydraulic connection between tracks 30 and 32.
  • the pressure threshold is Pb.
  • the pressure P of the fluid entering via the supply channel 30 acts mechanically on the slide, tending to move it against the effect of the spring 8, reduced by l 'force resulting from the displacement of the assembly comprising the movable core 14, the needle and the stop.
  • Pb the pressure threshold
  • the pressure P becomes greater than Pb (Pb ⁇ Ph)
  • the fluid or hydraulic communication between the channels 32 and 34 is closed in favor of a fluid connection between the supply channels 30 and 32.
  • the adjustment of the pressure Pb results from the more or less deep insertion of the assembly comprising the needle 6 in the mobile core 14, consequently forming a rigid needle - stop - mobile core assembly.
  • the pressure adjustment Ph results from the positioning of the mobile core (in the position not activated by the solenoid), by means of the more or less deep insertion of the element 22 which defines a fixed stroke value of the mobile core.
  • the state in which the solenoid is supplied (respectively: not supplied) by a current is associated with the threshold Pb (respectively: Ph).
  • FIG. 3 illustrates the operation of a valve according to the invention, as described above. It represents the evolution of the pressure P32 in the supply path 32 as a function of the pressure P30 in the supply path 30.
  • the threshold is defined by the pressure Ph.
  • the pressure Ph For a pressure in the supply channel 30, less than this pressure Ph, the communication between the supply channels 30 and 32 is closed.
  • the threshold is defined by the pressure Pb.
  • Pb the pressure in the supply channel 30
  • the communication between the supply channels 30 and 32 is closed .
  • FIGS. 4A - 5B represent an application of a valve according to the invention, as described above, to a hydraulic pump 50, preferably a variable geometry pump such as a vane pump or a gear pump.
  • the fluid used is then oil.
  • a first state corresponding to FIG. 4A
  • the solenoid is not supplied with current and the pressure P inside the chamber 36 is less than the pressure threshold Ph.
  • the solenoid is still not supplied with current and the pressure P inside the chamber 36 is greater than the pressure threshold Ph.
  • the solenoid is still not supplied with current and the pressure P inside the chamber 36 is greater than the pressure threshold Ph.
  • the solenoid is still not supplied with current and the pressure P inside the chamber 36 is greater than the pressure threshold Ph.
  • a third state corresponding to FIG. 5A, the solenoid is supplied with current and the pressure P inside the chamber 36 is less than the pressure threshold Pb. There is then no fluid or hydraulic communication between tracks 30 and 32, both connected to pump 50, but there is fluid or hydraulic communication between tracks 32 and 34 releasing the circulation of oil from the chamber of the pump connected to track 32 to track 34.
  • a fourth state corresponding to FIG. 5B, the solenoid is always supplied with current and the pressure P inside the chamber 36 is greater than the pressure threshold Pb. There is then fluidic or hydraulic communication between the tracks 30 and 32, both connected to the pump 50, but no more fluid or hydraulic communication between the channels 32 and 34 This then allows the oil supply to the chamber, already mentioned above and connected to this channel 32.
  • FIG. 6 Another example of an embodiment of a solenoid valve 100 according to the invention is shown in FIG. 6.
  • This embodiment relates to a solenoid valve whose pressure threshold is activated (or which activates the passage between a low pressure threshold and a high pressure threshold) using an electromagnetic actuator, for example an “ON / OFF” solenoid. (i.e. operating between an activation state and a deactivation state); traction can be generated by activation of the pressure threshold by the actuator.
  • an electromagnetic actuator for example an “ON / OFF” solenoid. (i.e. operating between an activation state and a deactivation state); traction can be generated by activation of the pressure threshold by the actuator.
  • a washer 37 is noted, which represents the end of travel of the movable core, to the left. This washer is, or is not, part of the main body.
  • the needle 6 is held, by its second end, in the movable core 14 'but does not pass through the fixed core 26'.
  • the needle 6 along Tax AA ', starting from the first end 10i and going towards the second end 10 2 of the solenoid valve, are successively disposed the needle 6, a movable core 14', in which the needle is inserted over a certain length (to adjust the low pressure, as before), then a fixed core 26 '.
  • the insertion length of the needle 6 in the movable core 14 makes it possible to set the value of the low pressure Pb: the greater the insertion length of the needle in the movable core, the more the spring 8 is compressed and the higher one of the pressure thresholds (here the threshold Pb) is high.
  • the low pressure Pb is adjusted (or fixed) by more or less deep insertion of the needle 6 in the movable core.
  • variable load or stress can be obtained by the plastic deformation of a metallic element applied to the end of the spring, this element possibly being the stop 12. This variant is illustrated in FIG. 2C.
  • a spring 16 ' applies pressure, on the one hand to a surface 26'i of the fixed core 26' and, on the other hand, to a bearing surface 14'i of the movable core 14 '.
  • Each of these bearing surfaces is perpendicular or substantially perpendicular to the axis AA '.
  • This spring exerts a longitudinal force along this axis AA 'by tending to push the movable core towards the first end 10i.
  • the spring 16 ' is positioned between, on the one hand, the bearing surface 14'i and, on the other hand, the fixed core 26'.
  • the position of this fixed core 26 ′ can be adjusted, for example by screwing into a fixed part of the solenoid valve, for example in an overmolded part 39, as illustrated in FIG. 6. This setting fixes the value of the high pressure Ph.
  • the position of the movable core 14 'at rest results from the positioning of the element 26' and the action of the spring 16 ': by introducing the movable core 14' more (or less) deep into the valve, the high pressure Ph is adjusted.
  • the element 26 ′ can be covered by a portion 24 forming a cover and which can be fixed to the fixed part of the solenoid valve (for example again molded part 39), so that the setting obtained is not modified.
  • the movable core 14 ' can be moved, in one direction or the other along the axis AA', by variation of the current which feeds the solenoid, which makes it possible to more or less compress the spring 8 and, thus, to select the pressure threshold (Ph or Pb) to be applied in chamber 36 to move the drawer 4.
  • the length over which the movable core is moved is shorter than that over which the movable slide 4 is moved for the operation of the valve: in effect, the displacement of the movable core 14 ′ is intended to vary the pressure P to be applied in the cavity 36 to move the slide 4, between the pressure Ph called “high” and the pressure Pb called “low” (with Pb ⁇ Ph).
  • a first operating state of the device in the case of FIG. 6, this state is that in which the solenoid 15 is powered by a current
  • the movable core 14 ′ is positioned so that the pressure P at apply in the chamber 36 is at least equal to Ph to allow the connection of channels 30 and 32 by moving the drawer;
  • a second operating state of the device in the case of FIG. 6, this state is that in which the solenoid 15 is not powered by a current), the movable core 14 ′ is positioned so that the pressure P at apply in the chamber 36 is at least equal to Pb to allow the connection of channels 30 and 32 by moving the drawer.
  • the adjustment of the pressure Pb results from the more or less deep insertion of the assembly comprising the needle 6 in the movable core 14 ′, consequently forming a rigid needle-abutment-movable core assembly.
  • the pressure adjustment Ph results from the more or less deep insertion of the fixed core 26 'which will define a fixed stroke value of the movable core 14'.
  • FIG. 7 illustrates the operation of a valve according to the invention, as described above in connection with FIG. 6. It represents the evolution of the pressure P32 in the supply path 32 as a function of the pressure P30 in the feed channel 30.
  • the threshold is defined by the pressure Pb.
  • Pb the pressure in the supply channel 30
  • the communication between the supply channels 30 and 32 is closed.
  • Pb the pressure in the supply path 30
  • the communication between the supply paths 30 and 32 is open, which explains the increasing part of the curve II 'for P> Pb (the pressure in the feed path 32 approaches that in the feed path 30).
  • the threshold is defined by the pressure Ph.
  • the pressure Ph For a pressure, in the supply channel 30, lower than this pressure Ph, the communication between the supply channels 30 and 32 is closed.
  • a solenoid valve according to the embodiment described above, in connection with FIGS. 6 and 7, can be applied to a hydraulic pump, preferably a variable geometry pump such as a vane pump or a gear pump.
  • the fluid used is then oil.
  • Diagrams identical or similar to those of FIGS. 4A - 5B can be established, with an operation adapted to a valve generating a traction movement during activation.
  • the solenoid is supplied by a constant voltage source to which it is connected by, for example, a switch or a relay.
  • the solenoid can be controlled proportionally, thus allowing adjustment by control of several possible threshold levels between the threshold level at low pressure Pb and the threshold level at high pressure Ph.
  • the supply of the solenoid implements an electrical control system (for example PWM) capable of generating a variable current.
  • PWM electrical control system
  • One or more levels between Pb and Ph can thus be defined, each corresponding to an intermediate position of the mobile core, between the 2 positions which correspond to Pb and Ph. Its intermediate positions are reached with a current determined by the choice of the duty cycle applied on the PWM.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de type électrovanne (10), avec mécanisme à tiroir réactif à la pression comportant : - un corps (2) comportant au moins 3 voies (30 (P), 32 (A), 34(T)) d'écoulement d'un liquide; - des moyens formant un tiroir (4), déplaçable dans ledit corps (2) par un fluide sous pression, entre une position, avec communication fluidique entre une première et une deuxième voie parmi lesdites 3 voies d'écoulement, et une position avec communication fluidique entre ladite deuxième voie et la 3ème voie; - des moyens (14, 15), pour sélectionner un seuil d'activation de déplacement dudit tiroir, parmi au moins un premier (Ph) et au moins un deuxième seuil (Pb, Pb<Ph) de pression; - des moyens (6, 12, 16, 22), pour régler au moins lesdits seuils (Ph, Pb) d'activation dudit tiroir.

Description

ELECTROVANNE ON/OFF OFFRANT 2 NIVEAUX DE REGULATION MECANIQUE
DE LA PRESSION
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTERIEUR
L'invention concerne une électrovanne, par exemple de type ON/OFF, offrant 2 niveaux de régulation mécanique de la pression, ceux-ci étant par ailleurs réglables, ce indépendamment l'un de l'autre.
La présente invention s'applique en particulier au pilotage de pompes à huile de moteurs de véhicules sur lesquelles elle est installée directement ou indirectement.
On connaît, dans certaines applications, des électrovannes ON/OFF avec mécanisme à tiroir non réactif à la pression, n'offrant de fait pas de seuil de régulation mécanique de la pression, ou des électrovannes ON/OFF avec mécanisme à tiroir réactif à la pression à 2 seuils de régulation dont aucun ou un seul seuil est réglable.
On connaît, également, des clapets avec mécanisme à tiroir réactif à la pression mais à un seul seuil de régulation mécanique de la pression.
On connaît, également, des électrovannes proportionnelles avec mécanisme à tiroir réactif à la pression dont aucun ou un seul seuil est réglable. Ces électrovannes nécessitent par ailleurs un système de commande électrique capable de générer un courant variable (par exemple PWM) et éventuellement des équipements utiles à la gestion d'une boucle d'asservissement.
On cherche un dispositif de type électrovanne ON/OFF, avec deux seuils de régulation réglables, en particulier en vue d'applications des pompes à huile, notamment dans le domaine automobile.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
L'invention concerne d'abord un dispositif de type électrovanne, avec mécanisme à tiroir réactif à la pression comportant : - un corps comportant au moins 3 voies d'écoulement d'un liquide;
- des moyens formant un tiroir, qui peut être déplacé dans ledit corps par un fluide sous pression, entre une première position, dans laquelle il y a communication fluidique entre une première voie et une deuxième voie parmi lesdites 3 voies d'écoulement, et une deuxième position, dans laquelle il y a communication fluidique entre ladite deuxième voie et la 3ème voie ;
- des moyens, pour sélectionner un seuil de pression d'activation d'un déplacement dudit tiroir, parmi au moins un premier seuil (Ph) et au moins un deuxième seuil (Pb, avec Pb<Ph) de pression;
- des moyens, pour régler au moins ledit premier seuil (Ph) et au moins ledit deuxième seuil (Pb) d'activation dudit tiroir.
Ainsi on peut non seulement, à l'aide de moyens qui peuvent être de type électromagnétique, sélectionner un seuil de pression d'activation dudit tiroir parmi au moins un premier seuil (Ph) et au moins un deuxième seuil (Pb, avec Pb<Ph) de pression d'activation dudit tiroir, mais aussi régler ces seuils. Après sélection du seuil de pression, on peut ensuite déplacer le tiroir par le fluide sous pression, si cette pression du fluide est supérieure au seuil de pression d'activation sélectionné.
L'invention permet, dans un contexte de production à grande échelle, de minimiser la dispersion sur la valeur de 2 niveaux de régulation mécanique en s'affranchissant, grâce au réglage possible des 2 seuils, de la dispersion des dimensions des composants dans l'ensemble constitué.
Un tel dispositif peut être utilisé en tant qu'électrovanne installée dans un système de type pompe, par exemple une pompe à huile, par exemple encore d'un moteur thermique, notamment dans un véhicule roulant, afin d'en assurer le pilotage.
Selon une réalisation, un dispositif selon l'invention comporte :
- un premier ressort, qui contraint le tiroir dans la première position ;
- un actionneur électromagnétique ;
- un noyau mobile, qui peut être déplacé à l'intérieur du dispositif, à l'aide dudit actionneur électromagnétique, entre une position désactivée et une position activée (dans un sens ou dans l'autre), pour sélectionner ledit seuil de pression d'activation dudit tiroir, avant activation de ce dernier par le fluide sous pression (si cette pression est supérieure audit seuil de pression d'activation sélectionné).
L'invention permet alors d'offrir au moins 2 niveaux de régulation mécanique de la pression sélectionnâmes par l'intermédiaire de l'activation et la désactivation d'un actionneur électromagnétique, avant actionnement du tiroir entre la lère et la 2ème position par le fluide sous pression.
Selon une réalisation particulière d'un dispositif selon l'invention, les moyens pour régler l'un des seuils de pression d'activation peuvent comporter des moyens pour régler une force longitudinale d'appui du premier ressort sur le tiroir.
Par exemple, ces moyens comportent une butée contre laquelle le ressort est en appui, et une aiguille, insérée dans le noyau mobile sur une longueur L.
Cette longueur L peut être réglable et/ou le dispositif comporte en outre des moyens pour régler une pression ou une déformation de ladite butée.
Selon une réalisation particulière d'un dispositif selon l'invention, les moyens, pour régler l'autre seuil de pression d'activation dudit tiroir comportent des moyens pour régler la position désactivée du noyau mobile à l'intérieur du dispositif.
Des moyens pour régler la position désactivée dudit noyau mobile peuvent comporter un élément en appui réglable contre ledit noyau mobile.
Par exemple un tel dispositif comporte un noyau fixe et un deuxième ressort, disposé entre le noyau fixe et le noyau mobile, un appui de l'élément sur ledit noyau mobile comprimant plus ou moins ce deuxième ressort.
Ledit élément en appui réglable contre ledit noyau mobile peut comporter un bouchon d'extrémité du dispositif, dont l'appui est réglé par exemple par vissage.
Un tel dispositif peut comporter un noyau fixe et un deuxième ressort, disposé entre le noyau fixe et le noyau mobile, un appui, réglé par exemple par vissage, du noyau fixe sur ledit noyau mobile comprimant plus ou moins ce deuxième ressort.
Dans un dispositif selon l'invention la différence Ph - Pb, entre les deux niveaux de pression de régulation est de préférence comprise entre 1 bar et 7 bars. Dans une réalisation, un dispositif selon l'invention peut en outre comporter des moyens d"alimentation de l'actionneur électromagnétique capable de générer un courant variable, par exemple de type PWM.
Un dispositif selon l'invention peut être du type générant un mouvement de poussée lors de l'activation de l'actionneur électromagnétique.
En variante, un dispositif selon l'invention peut être du type générant un mouvement de traction lors de l'activation de l'actionneur électromagnétique.
L'invention concerne également un circuit hydraulique, comportant un dispositif de type électrovanne selon l'invention.
L'invention concerne également une pompe, par exemple à huile, comportant ladite pompe et un dispositif de type électrovanne selon l'invention.
L'invention concerne également un procédé de fonctionnement d'un dispositif de type électrovanne selon l'invention, dans lequel :
- si le seuil de pression d'activation dudit tiroir est le premier seuil (Ph) de pression, on injecte un fluide sous pression P pour déplacer ledit tiroir, de la première position à la deuxième position, la pression P étant supérieure au premier seuil (Ph) de pression ;
- si le seuil de pression d'activation dudit tiroir est le deuxième seuil (Pb) de pression, on injecte un fluide sous pression P pour déplacer ledit tiroir, de la première position à la deuxième position, la pression P étant supérieure au deuxième seuil (Pb) de pression.
L'invention concerne également un procédé de fonctionnement d'un dispositif de type électrovanne selon l'invention, dans lequel :
- si le seuil de pression d'activation dudit tiroir est le premier seuil (Ph) de pression, on déplace le noyau mobile à l'intérieur du dispositif, à l'aide dudit actionneur électromagnétique, pour régler la pression d'activation au deuxième seuil (Pb) de pression d'activation dudit tiroir ;
- on injecte un fluide sous pression P pour déplacer ledit tiroir, de la première position à la deuxième position, la pression P étant supérieure au deuxième seuil (Pb) de pression. L'invention concerne également un procédé de fonctionnement d'un dispositif de type électrovanne selon l'invention, dans lequel :
- si le seuil de pression d'activation dudit tiroir est le deuxième seuil (Pb) de pression, on déplace le noyau mobile à l'intérieur du dispositif, à l'aide dudit actionneur électromagnétique, pour régler la pression d'activation au premier seuil (Ph) de pression d'activation dudit tiroir ;
- on injecte un fluide sous pression P pour déplacer ledit tiroir, de la première position à la deuxième position, la pression P étant supérieure au premier seuil (Pb) de pression.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Un exemple de réalisation de l'invention sera maintenant décrit en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 représente une réalisation particulière d'un dispositif selon l'invention, pour un solénoïde générant un mouvement de poussée lors de l'activation,
- les figures 2A à 2C représentent des aspects particuliers d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention,
- la figure 3 représente un diagramme d'évolution de la pression pour d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention,
- les figures 4A - 5B représentent l'application d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention à une pompe à huile,
- la figure 6 représente une autre réalisation particulière d'un dispositif selon l'invention, pour un solénoïde générant un mouvement de traction lors de l'activation,
- la figure 7 représente un diagramme d'évolution de la pression d'un mode de réalisation de l'autre réalisation particulière d'un dispositif selon l'invention.
Dans les figures des éléments techniques similaires ou identiques sont désignés par les mêmes numéros de référence.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION L'invention permet de commander l'ouverture et la fermeture du tiroir d'une électrovanne à deux seuils de pressions Pb (pression basse), Ph (pression haute) différents. Chacun de ces seuils est défini par un état de compression d'un ressort appliqué au tiroir : dans un premier état de compression, le ressort exerce une première force sur le tiroir, nécessitant que la pression dans le tiroir (dans l'exemple décrit ci- dessous : dans la première voie de celui-ci) dépasse le seuil de pression Pb pour établir la connexion fluidique souhaitée (dans l'exemple décrit ci-dessous : entre la première voie et la deuxième voie) ; dans un deuxième état de compression, le ressort exerce une force sur le tiroir nécessitant que la pression dans le tiroir (dans l'exemple décrit ci-dessous : dans la première voie) dépasse le seuil de pression Ph pour établir la connexion fluidique souhaitée (dans l'exemple décrit ci-dessous : entre la première voie et la deuxième voie) (Ph>Pb). Des moyens permettent de régler (ou de fixer) ces deux seuils de pression.
Un exemple d'un mode de réalisation d'une électrovanne 10 selon l'invention est représenté en figure 1.
Cette réalisation concerne une électrovanne dont le seuil de pression est activé (ou qui active le passage entre un seuil de pression haute et un seuil de pression basse) à l'aide d'un actionneur électromagnétique, par exemple un solénoïde, « ON/OFF » (c'est-à-dire fonctionnant entre un état d'activation et un état de désactivation) ; une poussée peut être générée par activation du seuil de pression par l'actionneur.
Dans la suite, on décrira l'utilisation d'un solénoïde, mais l'invention couvre également le cas de la mise en oeuvre d'autres types d'actionneurs électromagnétiques.
A l'aide du solénoïde, on sélectionne un seuil de pression (parmi au moins un seuil de pression basse et un seuil de pression haute) ou on active le passage entre le seuil de pression haute et le seuil de pression basse ; mais, une fois le choix du seuil de pression effectué, le mouvement du tiroir dépend, ensuite, de la pression, par rapport audit seuil, du fluide introduit dans la vanne.
Dans cet exemple, l'électrovanne 10 s'étend entre une première extrémité 10i et une deuxième extrémité 102, longitudinalement, le long d'un axe AA'. Elle comporte un corps principal 2, qui s'étend longitudinalement le long de cet axe AA'.
Dans l'exemple représenté, ce corps comporte des voies d'alimentation latérales 30 (voie « P », ou voie d'entrée), 32 (voie « A », ou voie de sortie), et une voie d'alimentation d'extrémité 34 (voie « T », ou évent). Par ces voies d'alimentation, un fluide, par exemple de l'huile, peut circuler. D'autres géométries de répartition des différentes voies peuvent être réalisées dans le cadre de l'invention : par exemple la voie P (entrée) peut être en extrémité de la vanne, tandis que les voies « T » et « A » sont disposées latéralement ; en variante, les voies « P » et « A » des figures 1 et 6 peuvent être inversées ; en variante encore la voie A (sortie) peut être en extrémité, tandis que les voies « P » et « T » sont disposées latéralement. Les explications qui suivent sont données pour la configuration représentée en figure 1, mais l'invention s'applique également aux autres configurations possibles, notamment celles mentionnées précédemment.
Le corps 2 est creux intérieurement : il comporte une cavité cylindrique 2c intérieure dans laquelle un tiroir 4 peut se déplacer entre 2 positions, en vue d'établir une communication fluidique ou hydraulique (ce qui signifie qu'un fluide peut alors circuler), soit entre deux voies d'alimentation latérale 30, 32, soit entre la voie d'alimentation latérale 32 et une voie d'extrémité 34. En figure 1, la communication fluidique entre les voies 30 et 32 est obturée, la pression fluidique étant inférieure à Pb (par exemple, toutes les voies sont à pression atmosphérique).
La cavité cylindrique 2c est prolongée par une autre cavité cylindrique 13c, délimitée par une carcasse 13 de support, laquelle définit également un compartiment 20 qui peut accueillir un solénoïde 15 disposé autour de cette cavité 13c. Des moyens d'alimentation de ce dernier sont prévus. Lorsque le solénoïde est alimenté par un courant, un noyau mobile 14, qui possède les propriétés magnétiques pour interagir avec le champ généré lorsque le solénoïde est parcouru par un courant, est déplacé dans cette cavité 13c.
Un ressort 8 est positionné entre une butée 12, disposée à la première extrémité 10i du dispositif et du corps principal 2, du côté de la voie d'extrémité 34, et une surface d'appui du tiroir 4. La butée laisse le passage autour d'elle pour un écoulement du fluide vers la voie 34 ; par exemple, l'extrémité de la cavité cylindrique 2c peut être prolongée par une partie de forme conique, évasée vers l'extérieur. La largeur ou le diamètre de la butée 12 peut être limité à ce qui est suffisant pour l'appui du ressort. Les surfaces contre lesquelles ce ressort est en appui sont perpendiculaires ou sensiblement perpendiculaires à l'axe AA'. Ce ressort exerce une force longitudinale selon cet axe AA'. Ce ressort repousse le tiroir vers la deuxième extrémité 102. Un fluide introduit dans la vanne va permettre de contrer cette action du ressort et de faire basculer le tiroir entre ses 2 positions, lorsque la pression de ce fluide devient supérieure à la pression exercée par le ressort sur le tiroir.
Des moyens vont permettre de sélectionner la pression exercée par le ressort 8 sur le tiroir 4 entre au moins deux niveaux différents, Pb et Ph ; selon la valeur Pb, respectivement Ph, utilisée, un fluide introduit dans la vanne va permettre de lutter pour faire basculer le tiroir entre ses 2 positions, lorsque la pression de ce fluide devient supérieure à la pression Pb, respectivement Ph.
Dans l'exemple représenté, le tiroir 4 comporte une partie cylindrique centrale 41 (voir figure 2A), de diamètre externe inférieur au diamètre de la cavité cylindrique interne du corps principal 2. Ainsi, une chambre ou cavité interne 36 est formée entre la surface extérieure du tiroir 4 et la surface intérieure du corps principal. Cette partie cylindrique centrale 41 du tiroir est prolongée par deux parties d'extrémité 42, 43, elles aussi sensiblement cylindriques, de diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre intérieur du corps principal 2, dans lequel elles peuvent être guidées en déplacement en translation. L'une de ces deux parties d'extrémité 42 permet d'obturer partiellement l'une 32 des voies d'alimentation de la vanne. Longitudinalement, la cavité interne 36 est délimitée par des surfaces d'extrémité 42i, respectivement 43i, de la partie d'extrémité 42, respectivement 43. En fait, les parties d'extrémité 42, 43 peuvent être telles que les surfaces offertes par ces parties à un fluide introduit dans la cavité 36 sont différentes entre elles, la surface de la partie d'extrémité 42 soumise à ce fluide étant supérieure à la surface de la partie d'extrémité 43, ceci afin de favoriser un déplacement dans le sens souhaité (vers la gauche sur la figure 1). Le tiroir peut être par exemple dans une position initiale dans laquelle la communication fluidique entre les voies 30 et 32 est obturée par la partie d'extrémité 42 du tiroir, celle-ci étant disposée de manière à obturer partiellement la voie 32, la cavité 36 étant en regard de la voie 30. En variante, la partie d'extrémité 42 peut être disposée entre les voies 30 et 32, mais cela implique une course plus longue du tiroir pour établir la communication entre les voies 30 et 32. Une communication fluidique est alors établie entre les voies d'alimentations 32 et 34, entre lesquelles un fluide, introduit par la voie d'alimentation 32, peut circuler. Plus généralement, la vanne permet d'établir alternativement une connexion fluidique ou hydraulique entre les voies 30 et 32 puis entre les voies 32 et 34 ou inversement. Plus généralement encore, la vanne permet d'établir alternativement une connexion fluidique ou hydraulique d'abord entre les voies « P » et « A » puis entre les voies « A » et « T » ou inversement, et ce quelle que soit la répartition des voies « A », « P » et « T ».
Lorsqu'une pression P suffisante (supérieure à celle exercée par le ressort 8 sur le tiroir 4) est exercée par ce fluide dans cette cavité 36, donc également sur le tiroir 4, ce dernier peut être déplacé, vers la gauche sur la figure 1, en comprimant le ressort 8. Ceci conduit à une libération de la communication fluidique entre les voies d'alimentations 30 et 32 et à une obturation de la communication fluidique entre les voies d'alimentations 32 et 34. Le fluide, introduit dans la cavité 36 par la voie d'alimentation 30, peut alors circuler vers la voie 32.
Dans le mode de réalisation illustré ici, une aiguille 6, de forme longitudinale sensiblement cylindrique, comporte une première extrémité positionnée du côté de la première extrémité 10i (ou de la voie d'extrémité 34) et une deuxième extrémité insérée dans le noyau mobile 14, lequel se déplace sous l'action du solénoïde 15. Cette aiguille est solidaire de la butée 12.
L'aiguille 6 traverse un noyau fixe 26 (dans lequel elle peut coulisser) et pénètre, sur une longueur L (figure 2A), dans le noyau mobile 14, dans lequel sa deuxième extrémité est maintenue. Autrement dit, le long de l'axe AA', en partant de la première extrémité 10i et en allant vers la deuxième extrémité 102 de l'électrovanne, sont successivement disposés l'aiguille 6, le noyau fixe 26, traversé par l'aiguille, puis le noyau mobile 14, dans lequel l'aiguille est insérée. Plus la longueur L d'insertion de l'aiguille dans le noyau mobile est grande, plus le ressort 8 est comprimé et plus l'un des seuils de pression (ici le seuil Pb) est élevé. Autrement dit, on règle (ou on fixe) la pression basse Pb par insertion plus ou moins profonde de l'aiguille 6 dans le noyau mobile.
En variante, afin de régler la pression basse Pb, il est possible d'appliquer une charge ou une contrainte variable au ressort 8, plus exactement à l'extrémité de celui-ci située du côté de la première extrémité 10i de la vanne. Cette charge ou cette contrainte variable peut être obtenue par la déformation plastique d'un élément métallique appliqué à l'extrémité du ressort, cet élément pouvant être la butée 12. Cette variante est illustrée en figure 2C.
Le réglage du seuil de pression Ph va maintenant être décrit.
Un ressort 16 applique une pression, d'une part sur une surface 26i du noyau fixe 26 et, d'autre part, sur une surface d'appui 14i du noyau mobile 14 (figures 2A, 2B). Chacune de ces surfaces d'appui est perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire à l'axe AA'. Ce ressort 16 exerce une force longitudinale selon cet axe AA' en tendant à repousser le noyau mobile vers la deuxième extrémité 102. A l'intérieur de la vanne, le noyau mobile 14 est positionné entre, d'une part, l'extrémité de ce ressort 16 qui appuie sur la surface d'appui 14i et, d'autre part, un élément d'extrémité 22, encore appelé bouchon, contre lequel le noyau mobile est appuyé. La position de cet élément d'extrémité 22 peut être réglée, par exemple par vissage dans une partie fixe de l'électrovanne, par exemple dans une partie surmoulée 39, comme illustré en figures 1 et 6.
Ce réglage permet de fixer la valeur de la pression haute Ph.
Autrement dit, la position du noyau mobile 14 au repos (non activé par le solénoïde) résulte du positionnement de l'élément 22 et de l'action du ressort 16. En introduisant le noyau mobile 14 plus (ou moins) profondément dans la vanne, on règle la position de l'aiguille 6 correspondant à la pression haute Ph (une position du noyau mobile au repos plus profondément dans la vanne permet de réduire la pression exercée par le ressort 8 sur le tiroir). Lorsque le réglage approprié est effectué, l'élément 22 peut être couvert par une portion 24 formant couvercle et pouvant être fixée à la partie fixe de l'électrovanne (par exemple encore la partie surmoulée 39), de manière à ce que le réglage obtenu ne soit pas modifié.
Ainsi, on dispose d'un premier moyen de réglage (ou de fixation) de la pression basse Pb, et d'un deuxième moyen de réglage (ou de fixation) de la pression haute Ph, ces 2 moyens étant indépendants l'un de l'autre, même si le noyau mobile est mis en œuvre dans ces 2 moyens.
Le noyau mobile 14 peut être déplacé, dans un sens ou dans l'autre le long de l'axe AA', par variation du courant qui alimente le solénoïde, ce qui permet de plus ou moins comprimer le ressort 8 et, ainsi, de sélectionner le seuil de pression (Ph ou Pb) à appliquer dans la chambre 36 pour déplacer le tiroir 4 et donc pour connecter les voies 30 et 32 ou 32 et 34 du point de vue fluidique ou hydraulique.
La longueur sur laquelle le noyau mobile est déplacé est plus faible que celle sur laquelle le tiroir mobile 4 est déplacé pour le fonctionnement de la vanne : en effet, le déplacement du noyau mobile 14 a pour but de faire varier la pression P à appliquer dans la cavité 36 pour déplacer le tiroir 4, entre la pression Ph dite « haute » et la pression Pb dite « basse » (avec Pb < Ph).
Autrement dit :
- dans un premier état de fonctionnement du dispositif (dans le cas de la figure 1, cet état est celui dans lequel le solénoïde est alimenté par un courant , le noyau mobile 14 est positionné de manière à ce que la pression P à appliquer dans la chambre 36 soit au moins égale à Pb pour permettre la connexion fluidique des voies 30 et 32 par le déplacement du tiroir ;
- dans un deuxième état de fonctionnement du dispositif (dans le cas de la figure 1, cet état est celui dans lequel le solénoïde n'est pas alimenté par un courant ), le noyau mobile est positionné de manière à ce que la pression P à appliquer dans la chambre 36 soit au moins égale à Ph pour permettre la connexion fluidique des voies 30 et 32 par le déplacement du tiroir.
Un exemple de fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant.
Lorsque le solénoïde n'est pas alimenté par un courant, le seuil de pression est Ph. La pression P du fluide entrant par la voie 30 d'alimentation agit mécaniquement sur le tiroir 4, tendant à le déplacer contre l'effet du ressort 8. Lorsque cette pression P devient supérieure à Ph, la connexion fluidique ou hydraulique entre les voies 32 et 34, d'abord ouverte, est fermée au profit d'une connexion fluidique ou hydraulique entre les voies 30 et 32.
Lorsque le solénoïde est alimenté par un courant, le seuil de pression est Pb. La pression P du fluide entrant par la voie 30 d'alimentation agit mécaniquement sur le tiroir, tendant à le déplacer contre l'effet du ressort 8, diminué de l'effort résultant du déplacement de l'ensemble comportant le noyau mobile 14, l'aiguille et la butée. Lorsque la pression P devient supérieure à Pb (Pb < Ph), la communication fluidique ou hydraulique entre les voies 32 et 34 est fermée au profit d'une connexion fluidique entre les voies d'alimentation 30 et 32.
Comme expliqué ci-dessus, le réglage de la pression Pb résulte de l'insertion plus ou moins profonde de l'ensemble comportant l'aiguille 6 dans le noyau mobile 14, formant dès lors un ensemble rigide aiguille - butée - noyau mobile.
Le réglage de la pression Ph résulte du positionnement du noyau mobile (en position non activée par le solénoïde), à l'aide de l'insertion plus ou moins profonde de l'élément 22 qui définit une valeur de course fixe du noyau mobile.
Dans les différents cas exposés ci-dessus, l'état dans lequel le solénoïde est alimenté (respectivement : non alimenté) par un courant est associé au seuil Pb (respectivement : Ph).
Ce sera le contraire dans le cas exposé ci-dessous en lien avec la figure 6. Ce cas contraire serait également celui d'une électrovanne fonctionnant sur le même principe que celui de la figure 1, mais avec un tiroir allant de la gauche vers la droite (sur la figure 1) sous l'effet de la pression P qui serait introduite en voie 32, et non pas en voie 30. La voie «A » serait alors la voie 30, et la voie « T » serait encore la voie 34, ou en pieds de corps, du côté du solénoïde.
En figures 1 et 6, les références 23 et 33 désignent, respectivement, des moyens de connexion électrique (câble par exemple) et une patte de fixation. La figure 3 illustre le fonctionnement d'une vanne selon l'invention, telle que décrite ci-dessus. Elle représente l'évolution de la pression P32 dans la voie d'alimentation 32 en fonction de la pression P30 dans la voie d'alimentation 30.
Sur l'axe des abscisses sont représentés les seuils de pression Pb et Ph (avec leurs plages de réglage respectives indiquées par des doubles flèches en traits interrompus).
Lorsque le solénoïde n'est pas activé (courbe I), le seuil est défini par la pression Ph. Pour une pression, dans la voie d'alimentation 30, inférieure à cette pression Ph, la communication entre les voies d'alimentation 30 et 32 est fermée.
Pour une pression, dans la voie d'alimentation 30, supérieure à cette pression Ph, la communication entre les voies d'alimentation 30 et 32 est ouverte, ce qui explique la partie croissante de la courbe I pour P> Ph (la pression dans la voie d'alimentation 32 se rapproche de celle dans la voie d'alimentation 30).
Lorsque le solénoïde est activé (courbe II), le seuil est défini par la pression Pb. Pour une pression, dans la voie d'alimentation 30, inférieure à cette pression Pb, la communication entre les voies d'alimentation 30 et 32 est fermée.
Pour une pression, dans la voie d'alimentation 30, supérieure à cette pression Pb, la communication entre les voies d'alimentation 30 et 32 est ouverte, ce qui explique la partie croissante de la courbe II pour P> Pb (là encore, la pression dans la voie d'alimentation 32 se rapproche de celle dans la voie d'alimentation 30).
Les figures 4A - 5B représentent une application d'une vanne selon l'invention, telle que décrite ci-dessus, à une pompe hydraulique 50, de préférence une pompe à géométrie variable telle qu'une pompe à palette ou une pompe à engrenages. Le fluide utilisé est alors de l'huile.
Dans un premier état, correspondant à la figure 4A, le solénoïde n'est pas alimenté en courant et la pression P à l'intérieur de la chambre 36 est inférieure au seuil de pression Ph. Il n'y a alors pas de communication fluidique ou hydraulique entre les voies 30 et 32, toutes deux reliées à la pompe 50, mais il y a une communication fluidique ou hydraulique entre les voies 32 et 34 libérant la circulation de l'huile depuis une chambre (de la pompe 50) reliée à la voie 32 vers la voie 34. Dans un deuxième état, correspondant à la figure 4B, le solénoïde n'est toujours pas alimenté en courant et la pression P à l'intérieur de la chambre 36 est supérieure au seuil de pression Ph. Il y a alors communication fluidique ou hydraulique entre les voies 30 et 32, toutes deux reliées à la pompe 50, mais plus de communication fluidique ou hydraulique entre les voies 32 et 34. Cela permet alors l'alimentation en huile de la chambre, déjà mentionnée ci-dessus et reliée à cette voie 32.
Dans un troisième état, correspondant à la figure 5A, le solénoïde est alimenté en courant et la pression P à l'intérieur de la chambre 36 est inférieure au seuil de pression Pb. Il n'y a alors pas de communication fluidique ou hydraulique entre les voies 30 et 32, toutes deux reliées à la pompe 50, mais il y a une communication fluidique ou hydraulique entre les voies 32 et 34 libérant la circulation de l'huile depuis la chambre de la pompe reliée à la voie 32 vers la voie 34.
Dans un quatrième état, correspondant à la figure 5B, le solénoïde est toujours alimenté en courant et la pression P à l'intérieur de la chambre 36 est supérieure au seuil de pression Pb. Il y a alors communication fluidique ou hydraulique entre les voies 30 et 32, toutes deux reliées à la pompe 50, mais plus de communication fluidique ou hydraulique entre les voies 32 et 34 Cela permet alors l'alimentation en huile de la chambre, déjà mentionnée ci-dessus et reliée à cette voie 32.
Les différents états ci-dessus peuvent être obtenus chronologiquement dans l'ordre décrit ci-dessus, ou dans un autre ordre.
Un autre exemple d'un mode de réalisation d'une électrovanne 100 selon l'invention est représenté en figure 6.
Des références numériques identiques à celles des figures précédentes y désignent des éléments techniques identiques ou correspondants.
Cette réalisation concerne une électrovanne dont le seuil de pression est activé (ou qui active le passage entre un seuil de pression basse et un seuil de pression haute) à l'aide d'un actionneur électromagnétique, par exemple un solénoïde « ON/OFF » (c'est-à-dire fonctionnant entre un état d'activation et un état de désactivation) ; une traction peut être générée par l'activation du seuil de pression par l'actionneur. Dans ce mode de réalisation, on note la présence d'une rondelle 37, qui représente la fin de course du noyau mobile, vers la gauche. Cette rondelle fait, ou non, partie du corps principal.
Dans cette réalisation, l'aiguille 6 est maintenue, par sa deuxième extrémité, dans le noyau mobile 14' mais ne traverse pas le noyau fixe 26'. Autrement dit, le long de Taxe AA', en partant de la première extrémité 10i et en allant vers la deuxième extrémité 102 de l'électrovanne, sont successivement disposés l'aiguille 6, un noyau mobile 14', dans lequel l'aiguille est insérée sur une certaine longueur (pour régler la pression basse, comme précédemment), puis un noyau fixe 26'.
La longueur d'insertion de l'aiguille 6 dans le noyau mobile 14' permet de fixer la valeur de la pression basse Pb : plus la longueur d'insertion de l'aiguille dans le noyau mobile est grande, plus le ressort 8 est comprimé et plus l'un des seuils de pression (ici le seuil Pb) est élevé. Autrement dit, on règle (ou on fixe) la pression basse Pb par insertion plus ou moins profonde de l'aiguille 6 dans le noyau mobile.
En variante, afin de régler la pression basse Pb, il est possible, comme dans la réalisation précédente, d'appliquer une charge ou une contrainte variable au ressort 8, plus exactement à l'extrémité de celui-ci située du côté de la première extrémité 10i de la vanne. Cette charge ou cette contrainte variable peut être obtenue par la déformation plastique d'un élément métallique appliqué à l'extrémité du ressort, cet élément pouvant être la butée 12. Cette variante est illustrée en figure 2C.
Le réglage du seuil de pression Ph va maintenant être décrit.
Un ressort 16' applique une pression, d'une part sur une surface 26'i du noyau fixe 26' et, d'autre part, sur une surface d'appui 14'i du noyau mobile 14'. Chacune de ces surfaces d'appui est perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire à l'axe AA'. Ce ressort exerce une force longitudinale selon cet axe AA' en tendant à repousser le noyau mobile vers la première extrémité 10i. A l'intérieur de la vanne le ressort 16' est positionné entre, d'une part, la surface d'appui 14'i et, d'autre part, le noyau fixe 26'. La position de ce noyau fixe 26' peut être réglée, par exemple par vissage dans une partie fixe de l'électrovanne, par exemple dans une partie surmoulée 39, comme illustré en figure 6. Ce réglage permet de fixer la valeur de la pression haute Ph.
Autrement dit, la position du noyau mobile 14' au repos (non activé par le solénoïde) résulte du positionnement de l'élément 26' et de l'action du ressort 16': en introduisant le noyau mobile 14' plus (ou moins) profondément dans la vanne, on règle la pression haute Ph. Lorsque le réglage approprié est effectué, l'élément 26' peut être couvert par une portion 24 formant couvercle et pouvant être fixée à la partie fixe de l'électrovanne (par exemple encore la partie surmoulée 39), de manière à ce que le réglage obtenu ne soit pas modifié.
Ainsi, on dispose d'un premier moyen de réglage (ou de fixation) de la pression basse Pb, et d'un deuxième moyen de réglage (ou de fixation) de la pression haute Ph, ces 2 moyens étant indépendants l'un de l'autre.
Le noyau mobile 14' peut être déplacé, dans un sens ou dans l'autre le long de l'axe AA', par variation du courant qui alimente le solénoïde, ce qui permet de plus ou moins comprimer le ressort 8 et, ainsi, de sélectionner le seuil de pression (Ph ou Pb) à appliquer dans la chambre 36 pour déplacer le tiroir 4.
La longueur sur laquelle le noyau mobile est déplacé est plus faible que celle sur laquelle le tiroir mobile 4 est déplacé pour le fonctionnement de la vanne : en effet, le déplacement du noyau mobile 14' a pour but de faire varier la pression P à appliquer dans la cavité 36 pour déplacer le tiroir 4, entre la pression Ph dite « haute » et la pression Pb dite « basse » (avec Pb < Ph).
Autrement dit :
- dans un premier état de fonctionnement du dispositif (dans le cas de la figure 6, cet état est celui dans lequel le solénoïde 15 est alimenté par un courant), le noyau mobile 14' est positionné de manière à ce que la pression P à appliquer dans la chambre 36 soit au moins égale à Ph pour permettre la connexion des voies 30 et 32 par le déplacement du tiroir ;
- dans un deuxième état de fonctionnement du dispositif (dans le cas de la figure 6, cet état est celui dans lequel le solénoïde 15 n'est pas alimenté par un courant ), le noyau mobile 14' est positionné de manière à ce que la pression P à appliquer dans la chambre 36 soit au moins égale à Pb pour permettre la connexion des voies 30 et 32 par le déplacement du tiroir.
Un exemple de fonctionnement d'un tel dispositif est alors le suivant.
Lorsque le solénoïde est alimenté par un courant, la pression du fluide entrant par la voie 30 d'alimentation agit mécaniquement sur le tiroir 4, tendant à le déplacer contre l'effet du ressort 8, augmenté de l'effort résultant du déplacement de l'ensemble comportant l'aiguille 6 et le noyau mobile 14'. Il en résulte que lorsque la pression P augmente, la connexion fluidique ou hydraulique initiale entre les voies 32 et 34 est fermée au profit d'une connexion fluidique ou hydraulique entre les voies 30 et 32. Ceci s'opère au voisinage du seuil de pression Ph, dite « pression haute».
Lorsque le solénoïde n'est pas alimenté par un courant, la pression du fluide entrant par la voie 30 d'alimentation agit mécaniquement sur le tiroir, tendant à le déplacer contre l'effet du ressort 8. Il en résulte que lorsque la pression P augmente, la communication fluidique ou hydraulique initiale entre les voies 32 et 34 est fermée au profit d'une connexion fluidique ou hydraulique entre les voies d'alimentation 30 et 32. Ceci s'opère au voisinage du seuil de pression Pb, inférieur au seuil Ph.
Le réglage de la pression Pb résulte de l'insertion plus ou moins profonde de l'ensemble comportant l'aiguille 6 dans le noyau mobile 14', formant dès lors un ensemble rigide aiguille - butée - noyau mobile.
Le réglage de la pression Ph résulte de l'insertion plus ou moins profonde du noyau fixe 26' qui va définir une valeur de course fixe du noyau mobile 14'.
La figure 7 illustre le fonctionnement d'une vanne selon l'invention, telle que décrite ci-dessus en lien avec la figure 6. Elle représente l'évolution de la pression P32 dans la voie d'alimentation 32 en fonction de la pression P30 dans la voie d'alimentation 30.
Sur l'axe des abscisses sont représentés les pressions Pb et Ph avec leurs plages de réglage respectives indiquées par des doubles flèches en traits interrompus.
Lorsque le solénoïde n'est pas activé (courbe II'), le seuil est défini par la pression Pb. Pour une pression, dans la voie d'alimentation 30, inférieure à cette pression Pb, la communication entre les voies d'alimentation 30 et 32 est fermée. Pour une pression, dans la voie d'alimentation 30, supérieure à cette pression Pb, la communication entre les voies d'alimentation 30 et 32 est ouverte, ce qui explique la partie croissante de la courbe II' pour P> Pb (la pression dans la voie d'alimentation 32 se rapproche de celle dans la voie d'alimentation 30).
Lorsque le solénoïde est activé (courbe I'), le seuil est défini par la pression Ph. Pour une pression, dans la voie d'alimentation 30, inférieure à cette pression Ph, la communication entre les voies d'alimentation 30 et 32 est fermée.
Pour une pression, dans la voie d'alimentation 30, supérieure à cette pression Ph, la communication entre les voies d'alimentation 30 et 32 est ouverte, ce qui explique la partie croissante de la courbe I' pour P> Pb (là encore, la pression dans la voie d'alimentation 32 se rapproche de celle dans la voie d'alimentation 30).
Une électrovanne selon le mode de réalisation décrit ci-dessus, en lien avec les figures 6 et 7, peut être appliquée à une pompe hydraulique, de préférence une pompe à géométrie variable telle qu'une pompe à palette ou une pompe à engrenages. Le fluide utilisé est alors de l'huile. Des schémas identiques ou similaires à ceux des figures 4A - 5B peuvent être établis, avec un fonctionnement adapté à une vanne générant un mouvement de traction lors de l'activation.
Quel que soit le mode de réalisation envisagé, on peut passer d'un seuil à un autre en modifiant l'alimentation en courant du solénoïde, dans un sens ou dans le sens contraire.
Quel que soit le mode de réalisation envisagé, on cherche de préférence à obtenir une différence Ph - Pb, entre les deux niveaux de pression de régulation comprise entre 1 bar et 7 bars, par exemple d'environ 2 bars. De tels niveaux de pression sont en effet adaptés à une application à une pompe à huile d'un moteur de véhicule automobile.
Dans les réalisations expliquées ci-dessus, le solénoïde est alimenté par une source de tension constante à laquelle il est connecté par, par exemple, un interrupteur ou un relais.
En variante, le solénoïde peut être commandé proportionnellement permettant ainsi un réglage par commande de plusieurs niveaux possibles de seuil entre le niveau de seuil à pression basse Pb et le niveau de seuil à pression haute Ph. Dans ce cas, l'alimentation du solénoïde met en œuvre un système de commande électrique (par exemple PWM) capable de générer un courant variable. Un ou plusieurs niveaux compris entre Pb et Ph peuvent ainsi être définis, chacun correspondant à une position intermédiaire du noyau mobile, entre les 2 positions qui correspondent à Pb et Ph. On atteint ses positions intermédiaires avec un courant déterminé par le choix du rapport cyclique appliqué sur le PWM.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de type électrovanne (1, 100), avec mécanisme à tiroir réactif à la pression comportant :
- un corps (2) comportant au moins 3 voies (30, 32, 34) d'écoulement d'un liquide;
- des moyens formant un tiroir (4), qui peut être déplacé dans ledit corps (2) par un fluide sous pression, entre une première position, dans laquelle il y a communication fluidique entre une première voie (30) et une deuxième voie (32) parmi lesdites 3 voies d'écoulement (30, 32, 34), et une deuxième position, dans laquelle il y a communication fluidique entre ladite deuxième voie (32) et la 3ème voie (34) ;
- des moyens (14, 14', 15), pour sélectionner un seuil de pression d'activation d'un déplacement dudit tiroir, parmi au moins un premier seuil (Ph) et au moins un deuxième seuil (Pb, avec Pb<Ph) de pression;
- des moyens (6, 12, 16, 22, 16' 26'), pour régler au moins ledit premier seuil (Ph) et au moins ledit deuxième seuil (Pb) d'activation dudit tiroir.
2. Dispositif selon la revendication 1, comportant:
- un premier ressort (8), qui contraint le tiroir dans la première position ;
- un actionneur électromagnétique (15) ;
- un noyau mobile (14, 14'), qui peut être déplacé à l'intérieur du dispositif, à l'aide dudit actionneur électromagnétique (15), entre une position désactivée et une position activée, pour sélectionner ledit seuil de pression d'activation dudit tiroir.
3. Dispositif selon la revendication 2, les moyens (6, 12, 16, 14, 14'), pour régler l'un des seuils (Pb) de pression d'activation dudit tiroir comportant des moyens pour régler une force longitudinale d'appui du premier ressort (8) sur le tiroir (4).
4. Dispositif selon la revendication 3, les moyens pour régler une force longitudinale d'appui du premier ressort (8) sur le tiroir comportant une butée (12) contre laquelle le ressort est en appui, et une aiguille, insérée dans le noyau mobile (14) sur une longueur L.
5. Dispositif selon la revendication 4, la longueur L étant réglable et/ou le dispositif comportant en outre des moyens pour régler une pression ou une déformation de ladite butée (12).
6. Dispositif selon la revendication 2 à 5, les moyens (14, 22, 14', 26'), pour régler l'autre seuil (Ph) de pression d'activation dudit tiroir comportant des moyens pour régler la position désactivée du noyau mobile (14, 14') à l'intérieur du dispositif.
7. Dispositif selon la revendication 6, comportant des moyens (22, 26') pour régler la position désactivée dudit noyau mobile (14) comportant un élément (22, 26') en appui réglable contre ledit noyau mobile.
8. Dispositif selon la revendication 7, comportant un noyau fixe (26) et un deuxième ressort (16), disposé entre le noyau fixe et le noyau mobile, un appui de l'élément (22, 26') sur ledit noyau mobile comprimant plus ou moins ce deuxième ressort (16).
9. Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, ledit élément (22) en appui réglable contre ledit noyau mobile comportant un bouchon (22) d'extrémité du dispositif, dans l'appui est réglé par exemple par vissage.
10. Dispositif selon la revendication 7, comportant un noyau fixe (26') et un deuxième ressort (16'), disposé entre le noyau fixe et le noyau mobile, un appui, réglé par exemple par vissage, du noyau fixe (26') sur ledit noyau mobile comprimant plus ou moins ce deuxième ressort (16).
11. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 10, comportant en outre des moyens d''alimentation de l'actionneur électromagnétique (15) capable de générer un courant variable, par exemple de type PWM.
12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel la différence Ph - Pb, entre les deux niveaux de pression, est comprise entre 1 bar et 7 bars.
13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, du type générant un mouvement de poussée lors de l'activation.
14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, du type générant un mouvement de traction lors de l'activation.
15. Circuit hydraulique d'une pompe (50), par exemple une pompe à huile, comportant une pompe (50) et un dispositif de type électrovanne, selon l'une des revendications 1 à 14.
16. Procédé de fonctionnement d'un dispositif de type électrovanne selon l'une des revendications 1 à 14, dans lequel :
- si le seuil de pression d'activation dudit tiroir est le premier seuil (Ph) de pression, on injecte un fluide sous pression P pour déplacer ledit tiroir (4), de la première position à la deuxième position, la pression P étant supérieure au premier seuil (Ph) de pression ;
- si le seuil de pression d'activation dudit tiroir est le deuxième seuil (Pb) de pression, on injecte un fluide sous pression P pour déplacer ledit tiroir (4), de la première position à la deuxième position, la pression P étant supérieure au deuxième seuil (Pb) de pression, mais inférieure au premier seuil (Ph) de pression.
17. Procédé de fonctionnement d'un dispositif de type électrovanne selon l'une des revendications 2 à 11, dans lequel :
- si le seuil de pression d'activation dudit tiroir est le premier seuil (Ph) de pression, on déplace le noyau mobile à l'intérieur du dispositif, à l'aide dudit actionneur électromagnétique (15), pour régler la pression d'activation au deuxième seuil (Pb) de pression d'activation dudit tiroir ;
- on injecte un fluide sous pression P pour déplacer ledit tiroir (4), de la première position à la deuxième position, la pression P étant supérieure au deuxième seuil (Pb) de pression mais inférieure au premier seuil (Ph) de pression.
18. Procédé de fonctionnement d'un dispositif de type électrovanne selon l'une des revendications 2 à 11, dans lequel :
- si le seuil de pression d'activation dudit tiroir est le deuxième seuil (Pb) de pression, on déplace le noyau mobile à l'intérieur du dispositif, à l'aide dudit actionneur électromagnétique (15), pour régler la pression d'activation au premier seuil (Ph) de pression d'activation dudit tiroir ;
- on injecte un fluide sous pression P pour déplacer ledit tiroir (4), de la première position à la deuxième position, la pression P étant supérieure au premier seuil (Ph) de pression.
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