Actionneur électromagnétique

Abstract

 L'invention concerne un actionneur électromagnétique comprenant au moins une bobine (5) associée à un noyau (6), et un moyen d'actionnement (20,21) associé à une palette (12) montée mobile en rotation autour d'un axe de pivotement (14) entre deux positions extrêmes dans chacune desquelles une face (15,16) de la palette (12) s'étend contre une face active (8,9) du noyau (6), le noyau (6) comportant au moins une partie de paroi active additionnelle (10) en regard d'un bord (11) d'une portion d'extrémité de la palette (12) et présentant avec ce bord (11) un entrefer faible pour au moins une position de la palette (12) dans laquelle une face de la portion d'extrémité de la palette (12) présente un grand entrefer avec une portion de la face active correspondante du noyau (6).

Description

[0001] L'invention concerne un actionneur électromagnétique.

[0002] On connaît des actionneurs électromagnétiques comprenant au moins une bobine associée à un noyau pour générer un flux magnétique lors du passage d'un courant dans la bobine, et un moyen d'actionnement associé à une palette montée mobile en rotation autour d'un axe de pivotement, la palette étant mobile entre deux positions extrêmes dans chacune desquelles une face de la palette s'étend contre une face active du noyau.

[0003] Chaque face active du noyau est composée de portions séparées de face active, chaque portion étant réalisée dans une branche distincte du noyau. Les branches du noyau sont agencées pour permettre le cheminement du flux magnétique d'une portion de face active à l'autre.

[0004] Lorsque la palette se trouve à proximité immédiate d'une des positions extrêmes, la face correspondante de la palette présente un entrefer faible avec les portions séparées de la face active du noyau en regard, de sorte que le flux magnétique se referme facilement en passant par la palette. La palette est alors attirée vers la face active du noyau.

[0005] Dès que la palette se trouve quelque peu éloignée d'une position extrême, l'entrefer entre la portion de la face active du noyau éloignée de l'axe de pivotement et la face de portion d'extrémité correspondante de la palette est important et contrarie la fermeture du flux magnétique par la palette.

[0006] Pour provoquer la fermeture du flux en vue d'exercer une force sur la palette, il faut compenser les pertes dues au grand entrefer en prévoyant une intensité élevée du courant d'alimentation de la bobine, ce qui provoque une grande consommation électrique et un échauffement important de l'actionneur.

[0007] Un but de l'invention est de proposer un actionneur assurant une force d'attraction importante de la palette quelle que soit la position de celle-ci tout en minimisant le courant nécessaire.

[0008] Selon l'invention, le noyau comporte au moins une partie de paroi active additionnelle en regard d'un bord d'une portion d'extrémité de la palette et présentant avec ce bord un entrefer faible pour au moins une position de la palette dans laquelle une face de la portion d'extrémité de la palette présente un grand entrefer avec une portion de face active correspondante du noyau.

[0009] Ainsi, dans cette position, le flux magnétique se referme facilement dans la palette en franchissant d'une part l'entrefer réduit existant entre la portion de la face active du noyau proche de l'axe de pivotement et la face de la palette, et d'autre part en franchissant l'entrefer faible entre le bord de la palette et la partie de paroi additionnelle active du noyau.

[0010] La fermeture du flux ainsi facilitée permet de mettre en mouvement la palette sous des courants d'alimentation bien plus faibles que ceux normalement utilisés.

[0011] Selon un aspect avantageux, la partie de paroi active additionnelle du noyau s'étend selon une surface de révolution centrée sur l'axe de pivotement de la palette.

[0012] Ainsi l'entrefer entre le bord de la portion d'extrémité de la palette et la partie de paroi active additionnelle du noyau reste constant lors du déplacement de la palette.

[0013] Selon un mode préféré de réalisation, l'actionneur électromagnétique comporte une bobine unique, une portion de chaque face active du noyau adjacente à l'axe de pivotement étant formée par une première branche du noyau, tandis qu'une portion de chaque face active du noyau éloignée de l'axe de pivotement et la partie de paroi active additionnelle sont formées par une seconde branche du noyau. On réduit ainsi l'encombrement de l'actionneur tout en profitant des avantages de l'invention.

[0014] Avantageusement, la partie de paroi active additionnelle du noyau comporte alors une encoche décalée par rapport à la position médiane de la palette.

[0015] Le décalage induit une dissymétrie permettant de privilégier un sens de départ de la palette lorsque celle-ci est immobile en positon médiane.

[0016] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention. Il sera fait référence aux figures annexées parmi lesquelles :

• la figure 1 est une vue en coupe selon la ligne I-I de la figure 3 d'un actionneur électromagnétique selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
• la figure 2 est une vue en coupe partielle agrandie analogue à celle de la figure 1 de l'actionneur dans une position de repos;
• la figure 3 est une vue en coupe partielle agrandie selon la ligne III-III de la figure 1 ;
• la figure 4 est une vue partielle schématique analogue à celle de la figure 1 d'un actionneur électromagnétique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
• la figure 5 est une vue partielle schématique analogue à celle de la figure 1 d'un actionneur électromagnétique selon un troisième mode de réalisation de l'invention comportant deux bobines ;

[0017] En référence aux figures 1 à 3, un actionneur électromagnétique selon l'invention est adapté à actionner une soupape 1. La soupape 1, représentée en position ouverte à la figure 1, est montée pour coulisser sur une culasse 2 et est associée à un ressort de rappel 3 de la soupape 1 vers une position fermée dans laquelle la tête de la soupape 1 est en appui contre le siège de la culasse 2.

[0018] L'actionneur électromagnétique comprend un carter 4 rapporté sur le culasse 2. Une bobine 5 associée à un noyau ferromagnétique 6 sont montés dans le carter 4. Le noyau 6 comporte une première branche 6.1, et une seconde branche 6.2 passant au travers de la bobine 5 et s'étendant parallèlement à la première branche 6.1. La bobine 5 entraîne ici la branche 6.2. En variante non représentée, la bobine 5 pourra entourer la branche 6.1, ou encore une branche 6.3 reliant les branches 6.1 et 6.2.

[0019] Le noyau 6 comporte une cavité 7 réalisée dans les côtés en regard des branches 6.1 et 6.2. La cavité 7 présente deux faces actives 8 et 9 formant ici un angle l'une par rapport à l'autre, et s'étendant chacune à cheval sur les deux branches du noyau 6 de sorte que chaque face active comprend deux portions séparées. En référence à la figure 2. La première branche 6.1 du noyau forme des portions de face active 8.1 et 9.1 respectivement dans les faces actives 8 et 9 du noyau 6, tandis que la seconde branche forme des portions de face active 8.2 et 9.2 dans les mêmes faces respectives.

[0020] Une palette 12 est montée pour pivoter dans la cavité 7 selon un axe de pivotement 14. La palette 12 est tenue par deux bras 13 s'étendant de part et d'autre de la première branche 6.1 et reliés par l'axe 14. La palette 12 possède deux faces 15,16 respectivement en regard des faces actives 8,9 du noyau 6. La palette 12 est mobile entre deux positions extrêmes définies par l'appui d'une face de la palette 12 contre la face active correspondante du noyau 6.

[0021] Selon l'invention, la cavité 7 présente une partie de paroi active additionnelle 10 s'étendant dans la seconde branche 6.2 selon une surface de révolution centrée sur l'axe 14. La portion d'extrémité de la palette 12 possède un bord 11 dont le contour correspond à celui de la partie de paroi active additionnelle 10 du noyau 6 et réalise un faible entrefer avec celle-ci. Dans le mode de réalisation illustré, le contour de la palette 12 en bout de celle-ci est en forme de créneaux et la partie de paroi active additionnelle 10 s'étend en outre selon des joues 27 en regard des bords latéraux de la palette.

[0022] Par faible entrefer, on entend que l'entrefer précité est inférieur à l'entrefer existant entre l'une des faces 15 ou 16 de la palette 12 en position médiane telle que représentée à la figure 2 et l'une des portions de face active 8.2 ou 9.2 du noyau 6. Cet entrefer sera de préférence aussi faible que possible tout en tenant compte des tolérances de fabrication et des dilatations relatives lors du fonctionnement afin que le bord de la palette 12 ne frotte pas sur le noyau 6.

[0023] La palette 12 est rigidement liée à un levier d'actionnement 20 ayant une extrémité 21 présentant un profil de came. L'extrémité 21 agit sur la queue de la soupape 1 par l'intermédiaire d'une rondelle 22 posée contre l'extrémité de la queue de la soupape 1, et transforme le mouvement rotatif de la palette 12 en un déplacement linéaire de la soupape 1.

[0024] L'extrémité 21 est poussée contre la rondelle 22 par l'effet d'un ressort de rappel 23. Le ressort de rappel 23 prend appui sur le carter 4 et agit sur une tige 25 articulée sur un levier 24, ce dernier étant rigidement lié à la palette 12. Le ressort de rappel 23 travaille en opposition du ressort 3, de sorte que les ressorts de rappel 3, 23 définissent une position neutre de la palette 12, visible à la figure 2.

[0025] Le fonctionnement de l'actionneur électromagnétique est le suivant.

[0026] Dans la position médiane de la palette 12 illustrée à la figure 2, chaque face 15, 16 de la palette 12 forme un angle avec la face active 8,9 correspondante du noyau 6. La distance entre une face de la palette et la face active correspondante du noyau 6 augmente donc de l'axe de pivotement 14 vers l'extrémité de la palette 12.

[0027] Comme indiqué ci-dessus, chaque face active du noyau comporte deux portions séparées dont l'une est réalisée dans la branche 6.1 adjacente à l'axe de pivotement 14, et l'autre est réalisée dans la branche 6.2 éloignée de l'axe de pivotement 14.

[0028] Les faces de la palette ont donc un entrefer plus faible avec les portions de face active 8.1, 9.1 réalisées dans la branche 6.1 qu'avec les portions de face active 8.2, 9.2 réalisées dans la branche 6.2.

[0029] L'entrefer entre les faces de la palette 12 et les portions correspondantes de face active 8.1, 9.1 proches de l'axe de pivotement 14 reste en permanence assez faible pour que, sous des courants d'intensité modérée, le flux magnétique puisse franchir cet entrefer et cheminer dans la palette. Mais si le courant d'alimentation n'est pas assez important, le flux ne peut franchir l'entrefer entre la palette 12 et l'une des portions 8.2 ou 9.2 des faces actives du noyau.

[0030] Grâce à l'entrefer faible agencé selon l'invention entre le bord 11 de la palette 12 et la partie de paroi active additionnelle 10 de la cavité 7, le flux magnétique peut néanmoins se refermer passant par le bord 11 de la palette 12, ainsi que cela est illustré en traits mixtes à la figure 2. A ce propos, le profil de la partie de paroi active additionnelle 10 tel que décrit ci-dessus contribue à augmenter la surface offerte au passage du flux magnétique par le bord 11 de la palette 12, ainsi que cela est illustré en traits mixtes à la figure 3.

[0031] Pour favoriser le départ de la palette vers la face active 9 de la cavité 7, une encoche 26 a été ménagée dans la partie de paroi active additionnelle 10 du noyau 6, l'encoche 26 étant décalée par rapport à la position médiane de la palette 12 vers la face active 8. Comme cela est illustré en traits mixtes en figure 2, ce décalage favorise la fermeture du flux par la portion 9.1 de la face active 9, ce qui permet d'attirer la palette vers cette dernière.

[0032] Au fur et à mesure que la face 16 de la palette s'approche de la face active 9 du noyau 6, l'entrefer entre la portion 9.2 et la face 16 de la palette 12 en regard diminue et permet le passage progressif du flux par la face 16 de la palette 12 concurremment au passage du flux par le bord 11 de la palette 12. Dans la position extrême, l'entrefer entre la face 16 de la palette 12 et la face active 9 du noyau 6 est sensiblement nul, et le flux passe par toute la face 16 de la palette 12.

[0033] La fermeture du flux et donc le déplacement de la palette 12 est ainsi obtenu avec un courant d'alimentation modéré, ce qui permet d'éviter un échauffement excessif de l'actionneur et une saturation du noyau. En outre la variation du couple s'exerçant sur la palette en fonction de la position angulaire de celle-ci est progressive, ce qui contribue à augmenter le rendement de l'actionneur électromagnétique.

[0034] Dans le mode de réalisation illustré selon lequel la partie de paroi active additionnelle 10 s'étend de façon adjacente à chacune des portions de surface active 8.2 et 9.2, les effets de l'invention sont obtenus pour chaque aller et retour d'une position extrême à l'autre. En effet, lorsque la palette est dans une position extrême, le courant d'alimentation est coupé, ce qui provoque la mise en mouvement de la palette 12 vers l'autre position extrême sous l'effet des ressorts 3,23. Le courant d'alimentation est rétabli après que la palette 12 ait dépassé l'encoche 26 de façon à provoquer la fermeture d'un flux attirant la palette vers l'autre position extrême. A ce propos, la palette 12 est de préférence associée à un capteur rotatif par exemple à effet Hall et placé au niveau de l'axe de pivotement de celle-ci mais non représenté sur les figures, le capteur permettant de connaître à tout instant la position de la palette 12 en vue de faire varier le courant d'alimentation en fonction de la position de la palette 12.

[0035] Les mouvements de la palette 12 sont communiqués à la soupape 1 par l'intermédiaire de l'extrémité 21 du levier d'actionnement 20 agissant sur le grain 22. Le profil de came de l'extrémité 21 est adapté pour qu'un ralentissement de la soupape 1 soit provoqué à la fin de sa fermeture en vue de diminuer le choc entre la tête de la soupape 1 et le siège de la culasse, par exemple en prévoyant un rayon de rotation instantanée de la came croissant au voisinage de la position de fermeture de la soupape.

[0036] Comme illustré à la figure 1, le trajet de la palette 12 allant de la face active 8 vers la face active 9 correspond à un mouvement d'ouverture de la soupape 1. Du fait du décalage de l'encoche 26, la palette subit une force d'attraction vers la face active 9 avant son passage par la position médiane, ce qui permet d'exercer sur la palette une force d'attraction plus intense dans cette direction de déplacement que dans l'autre direction. Ce supplément d'attraction aide à lutter contre la pression régnant dans le cylindre du moteur et s'opposant à l'ouverture de la soupape 1.

[0037] A la figure 4, on a illustré un deuxième mode de réalisation de l'invention concernant un actionneur monobobine différent de celui illustré aux figures 1 et 3. La bobine unique 30 est associée à un noyau 31 réalisé en deux parties 31.1 et 31.2 et ayant deux faces actives 32 et 33, chaque face active étant réalisée dans une partie du noyau. Une palette 35 est montée sur l'actionneur pour osciller entre les faces actives 32 et 33 du noyau 31

[0038] Le noyau comporte une partie de paroi active additionnelle 36 en regard d'un bord de la portion d'extrémité de la palette 35, la partie de paroi active additionnelle 36 s'étendant sur les deux parties 31.1 et 31.2 du noyau 31. La partie de paroi active additionnelle 36 présente une discontinuité 37 décalée par rapport à une position médiane de la palette.

[0039] A la figure 5, on a illustré un autre mode de réalisation de l'invention, concernant cette fois un actionneur électromagnétique bibobine.

[0040] L'actionneur comprend deux bobines 40 et 41 et un noyau 42 comportant deux faces actives 43 et 44. Le noyau 42 comporte deux parties 42.1 et 42.2, chaque partie étant associée à une bobine. Une palette 45 est montée pour osciller entre les faces actives 43 et 44.

[0041] Le noyau 42 comporte une partie de paroi active additionnelle 46 en regard d'un bord de la palette 45, la partie de paroi active additionnelle 46 s'étendant sur les deux parties 42.1 et 42.2 du noyau 42. La partie de paroi active additionnelle 46 présente une discontinuité 47 séparant physiquement les deux parties de noyau 42.1 et 42.2. La palette étant naturellement attirée du côté de la partie de noyau coopérant avec la bobine alimentée, il est inutile dans ce mode de réalisation de l'invention de décaler la discontinuité 47 par rapport à la position médiane de la palette pour favoriser un sens de départ de celle-ci.

[0042] Dans les modes de réalisation illustrés aux figures 4 et 5, la partie de paroi active additionnelle du noyau présente un entrefer faible avec le bord de la palette, facilitant la fermeture du flux.

[0043] L'invention n'est pas limitée au mode particulier de réalisation qui vient d'être décrit, mais bien au contraire entend couvrir toute variante qui entre dans le cadre de l'invention tel que défini par les revendications.

[0044] Bien que l'invention ait été illustrée avec un noyau comportant des faces actives formant un angle et une palette d'épaisseur croissante depuis l'axe de pivotement vers l'extrémité de la palette, on peut également mettre en oeuvre l'invention sur un actionneur dont le noyau comporte des faces actives parallèles et dont la palette a une épaisseur décroissante depuis l'axe de pivotement vers l'extrémité de la palette.

[0045] Bien que l'on ait illustré le moyen d'actionnement comme étant l'extrémité d'un levier lié en rotation à la palette, on pourra également placer un poussoir articulé à l'extrémité du levier d'actionnement. Le poussoir pourra supporter le ressort de rappel 23, selon un montage classique des ressorts antagonistes 3,23, ce montage présentant toutefois un encombrement plus important selon l'axe de la soupape.

[0046] Bien que l'on ait illustré le ressort de rappel 23 comme étant lié à la tige 25 par une coupelle solidarisée à la tige 25 par des demi-cônes, on pourra remplacer la coupelle et les demi-cônes par un moyen d'ajustement de la précontrainte du ressort de rappel 23 permettant de régler la position neutre de la palette 12.

[0047] Bien que l'on ait illustré le levier d'actionnement 20 et au levier 24 dans le prolongement l'un de l'autre, chacun faisant un angle droit avec la palette, on pourra donner à ces trois éléments toute orientation angulaire l'un par rapport à l'autre. La palette pourra le cas échéant jouer le rôle de l'un ou l'autre des leviers.

[0048] Bien que l'on ait illustré l'organe élastique de rappel comme étant un ressort hélicoïdal 23 coopérant avec le levier 24, on pourra remplacer le ressort 23 par un autre moyen élastique tel qu'une barre de torsion agissant sur la palette 12 au niveau de l'axe de pivotement 14.

[0049] Bien que l'on ait indiqué que la partie de paroi active 10 s'étend selon une surface de révolution centrée sur l'axe de pivotement 14 de la palette, la partie de paroi active additionnelle pourra prendre toute forme préservant un entrefer faible avec le bord de la palette pour au moins une position de la palette dans laquelle une face de la portion d'extrémité de la palette présente un grand entrefer avec une portion de face active correspondante du noyau. On pourra faire varier l'entrefer entre la partie de paroi active additionnelle et le bord de la palette en fonction de la position angulaire de la palette. La partie de paroi active additionnelle 10 pourra être réalisée par la face interne d'une simple dent latérale s'étendant dans une position proche de la position médiane de la palette, pour permettre la fermeture du flux par le bord latéral de la palette en vue de donner à la palette une impulsion de départ dans un sens déterminé. A l'inverse, la partie de paroi active additionnelle 10 pourra s'étendre seulement en regard du bout de la palette, sans prévoir de face latérale.

Revendications

1. Actionneur électromagnétique comprenant au moins une bobine (5) associée à un noyau (6), et un moyen d'actionnement (20,21) associé à une palette (12) montée mobile en rotation autour d'un axe de pivotement (14) entre deux positions extrêmes dans chacune desquelles une face (15,16) de la palette (12) s'étend contre une face active (8,9) du noyau (6), caractérisé en ce que le noyau (6) comporte au moins une partie de paroi active additionnelle (10) en regard d'un bord (11) d'une portion d'extrémité de la palette (12) et présentant avec ce bord (11) un entrefer faible pour au moins une position de la palette (12) dans laquelle une face de la portion d'extrémité de la palette (12) présente un grand entrefer avec une portion de la face active correspondante du noyau (6).

2. Actionneur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de paroi active (10) du noyau (6) s'étend selon une surface de révolution centrée sur l'axe de pivotement (14) de la palette (12).

3. Actionneur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la palette présente un bord en créneau en regard de la partie de surface active additionnelle (10).

4. Actionneur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une bobine unique (5), une portion (8.1, 9.1) de chaque face active (8,9) du noyau (6) adjacente à l'axe de pivotement (14) étant formée par une première branche (6.1) du noyau (6), tandis qu'une portion (8.2, 9.2) de chaque face active du noyau éloignée de l'axe de pivotement et la partie de paroi active additionnelle (10) sont formées par une seconde branche (6.2) du noyau (6).

5. Actionneur électromagnétique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie de paroi active (10) du noyau (6) comporte une encoche (26) décalée par rapport à une position médiane de la palette (12).

6. Actionneur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'actionnement comprend un levier d'actionnement (20) fixé en rotation à la palette (12).

7. Actionneur électromagnétique selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe d'actionnement (20) a une extrémité active (21) apte à coopérer avec un organe coulissant (1) maintenu en appui contre l'extrémité active (21), celle-ci ayant un profil de came adapté à provoquer un ralentissement de l'organe coulissant (1) à l'approche d'une position de l'organe coulissant (1) correspondant à une des positions extrêmes de la palette (12).

8. Actionneur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un organe élastique (23) agissant sur un levier (24) fixé en rotation à la palette (12).

Dessins