Actionneur électromagnétique à butée élastique de fin de course

La présente invention concerne un actionneur électromagnétique par exemple utilisable pour 1 'actionne- ment de soupapes de moteurs thermiques de véhicules automobiles .

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION

II est connu des actionneurs électromagnétiques comprenant un bâti sur lequel sont montés, d'une part, un organe fixe constitué d'une armature pourvue d'une pluralité de bobines et, d'autre part, un organe mobile ou noyau pourvu d'aimants permanents disposés en regard des bobines. Les bobines sont généralement associées à une unité de commande agencée pour alimenter les bobines en fonction du déplacement souhaité de l'organe mobile. L'unité de commande est généralement programmée pour assurer un mouvement alternatif de l'organe mobile, mouvement alternatif linéaire ou circulaire selon la structure de l ' actionneur, selon une course propre à l'application envisagée. Ainsi, dans le cas de l' actionnement de soupape de moteur thermique, la course correspond au déplacement nécessaire de l'organe mobile pour déplacer la soupape entre une position de fermeture et une position d'ouverture. Ces actionneurs sont généralement dépourvus d'élément de rappel élastique de l'organe mobile, la structure de l' actionneur permettant aux bobines de déplacer l'organe mobile sur toute sa course et rendant inutiles un rappel élastique de l'organe mobile vers l'une ou l'autre de ces positions.

On a constaté que le pilotage d'un tel actionneur est délicat lorsque la fréquence du mouvement alternatif, est relativement élevée. Il est en effet difficile d'obtenir une vitesse suffisante de l'organe mobile. Il a été envisagé d'obvier à cet inconvénient en interposant entre le bâti et l'organe mobile un ressort de rappel permet -

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tant d'accélérer le changement de sens de déplacement de l'organe mobile au cours de son mouvement alternatif. Toutefois, le ressort exerce un effort s Opposant au déplacement de l'organe mobile, ceci à toutes les fréquences, y compris aux petites fréquences, augmentant ainsi la consommation de l'actionneur en énergie électrique.

OBJET DE L'INVENTION

Un but de 1 ' invention est de fournir un moyen de remédier à cet inconvénient .

RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un actionneur électromagnétique comportant un organe mobile et des bobines de déplacement de l'organe mobile selon un mouvement alternatif entre une première position et une deuxième position d'une course nominale. L'organe mobile est déplaçable au-delà de la deuxième position vers une position extrême et l'actionneur électromagnétique comprend un élément de rappel élastique de l'organe mobile vers la première position, l'élément de rappel étant agencé pour agir sur l'organe mobile essentiellement lorsque celui-ci est au voisinage de la position extrême.

Ainsi, l'élément de rappel élastique permet d'accélérer le retour de l'organe mobile vers la première position. L'élément de rappel élastique n'agit toutefois pour l'essentiel sur l'organe mobile que lorsque celui-ci est déplacé au-delà de sa deuxième position.

Selon un mode de réalisation particulier, l'organe mobile comprend une butée pour venir en appui de l'élément de rappel et l'élément de rappel est un élément élastiquement déformable selon une direction parallèle au mouvement alternatif et est disposé pour être en contact avec la butée de l'organe mobile tant que l'organe mobile se trouve entre, d'une part, la position extrême et,

d'autre part, une position intermédiaire située entre la deuxième position et la position extrême.

Ceci permet de limiter le poids que l'actionneur doit déplacer sur la course nominale. Ce mode de réalisation est en outre particulièrement simple.

Dans une application particulière, l'actionneur formant un actionneur électromagnétique de soupape dans lequel la première position est une position de fermeture de la soupape, la deuxième position est une position nominale d'ouverture de la soupape, et la position extrême est une position extrême d'ouverture située au-delà de la position nominale d'ouverture.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de 1 ' invention.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

II sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un actionneur linéaire conforme à l'invention,

- la figure 2 est un diagramme montrant l'évolution de la force de rappel en fonction de la position de l'organe mobile,

- la figure 3 est un diagramme montrant l'évolution de la force de rappel en fonction de la position de l'organe mobile dans une variante de l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, le dispositif d'ac- tionnement conforme au premier mode de réalisation de l'invention comprend un actionneur électromagnétique généralement désigné en 1. L'actionneur électromagnétique 1 comprend une armature comportant un cadre 2 ayant deux côtés opposés à partir desquels s'étendent, en saillie vers 1 ' intérieur du cadre 2 , des branches 3 à savoir une

branche centrale et deux branches externes disposées de part et d'autre de la branche centrale. Des bobines 4 s ' étendent autour des branches 3 externes .

Les branches 3 des deux côtés opposés ont des extrémités libres, en regard deux à deux et élargies, délimitant entre elles un passage pour un organe mobile à savoir un noyau généralement désigné en 6. Le noyau 6 est formé d'une plaque incorporant des aimants permanents 7 qui s'étendent parallèlement aux extrémités libres des branches 3 et qui sont espacés par des parties amagnéti- ques 8. Le noyau 6 est relié à une queue de soupape 9 par une tige 10 de telle manière qu'un déplacement du noyau 6 dans sa direction de coulissement provoque un déplacement correspondant de la soupape.

La tige 10 passe au travers d'un tampon 11 de matériau élastomère fixé à un bâti fixe solidaire de l'actionneur. La tige 10 comprend une butée 12 pour venir en appui du tampon 11. Le tampon 11 est élastiquement dé- formable selon une direction parallèle au mouvement alternatif de l'organe mobile.

Les bobines 4 sont reliées à une source d'alimentation en énergie électrique pilotée par une unité de commande 13 agencée pour commander l'alimentation des bobines 4 en courant et régler l'intensité délivrée.

L'unité de commande 13 peut être l'unité de contrôle des soupapes (VCU, de l'anglais « Valve Control Unit ») ou l'unité de contrôle moteur (ECU, de l'anglais « Engine Control Unit ») .

A bas et moyens régimes, l'unité de commande 13 pilote les bobines 4 pour déplacer le noyau 6 entre une position de fermeture Xi de la soupape et une position, nominale d'ouverture X ₂ de la soupape (représentée sur la figure 1) .

A hauts régimes, l'unité de commande 13 pilote les bobines 4 pour déplacer le noyau 6 entre la position

de fermeture Xi de la soupape et une position extrême d'ouverture X ₃ de la soupape. La position extrême d'ouverture de la soupape est' située au-delà de la position nominale d'ouverture.

Le tampon 11 forme un élément de rappel élastique de l'organe mobile vers la position de fermeture et est disposé pour agir sur l'organe mobile essentiellement lorsque celui-ci est au voisinage de la position extrême d'ouverture X ₃ (voir le schéma 2 illustrant la force exercée sur l'organe mobile par le tampon 11 en fonction de la position de l'organe mobile) . Ainsi le tampon 11 est disposé pour être en contact avec la butée 12 de l'organe mobile tant que l'organe mobile se trouve entre, d'une part, la position extrême d'ouverture X ₃ et, d'autre part, une position intermédiaire X ₄ située entre la position nominale d'ouverture X ₂ et la position extrême d' ouverture X ₃ .

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.

En particulier, l'invention est applicable à des actionneurs ayant une structure différente de celle décrite et par exemple à des actionneurs rotatifs alternatifs.

En variante, il est possible d'utiliser comme élément de rappel en contact permanent avec la butée 11, par exemple un ressort ayant une raideur négligeable sur la course nominale de l'organe mobile, entre la position de fermeture et la position nominale d'ouverture de la -soupape dans l'exemple décrit, et- une raideur croissant rapidement au-delà de la course nominale, c'est-à-dire entre la position nominale d'ouverture et la position extrême d'ouverture pour l'exemple décrit (voir la figure 3 illustrant la force exercée sur l'organe mobile par le

ressort en fonction de la position de l'organe mobile) .

D'autres applications de l'invention sont envisageables .