Brevet FR2007813A1 — publié le 19700109

La présente invention concerne uilappareil de commande, en particulier pour la manoeuvre- des volets de réglage d'une installation de climatisation, et comportant un arbre de travail qui peut tourner d'un même angle de rotation pour chaque impulsion de commande à partir d'un dispositif dBentrainement électromagnétique. On connaît diverses-formes de réalisation d'appareils de-commande, dans lesquelles le mouvement de va-et-vient de l'armature d'un électro-aimant excité par des impulsions de commande qui se succèdent, ou du noyau de bobine d'un solénolde sollicité par des impulsions de commande, est transmis à un arbre de travail, par exemple par l'intermédiaire d'un système de levier et d'un cliquet en prise avec une roue dentée. Des appareils de commande pas à pas de ce genre sont utilisés, par exemple, pour entraAlner des horloges secondaires actionnées par les impulsions d'une horloge mère, pour l'avancement pas à pas des cylindres de combinateur, pour les sélecteurs rotatifs d'installations téléphoniques et pour des buts analogues. Un inconvénient principal de ces appareils de commande pas à pas connus, consiste en ce qu'ils ne permettent le mouvement de l'arbre de travail que dans un seul sens de rotation. Il s'en suit un champ d'emploi relativement limité de ces appareils connus. En outre les mécanismes de commande qui sont, en partie, assez compliqués, de ces appareils, donnent fréquemment lieu à des perturbations, en particulier par suites'un enclenchement défectueux du cliquet de commande dans la roue dentée. Avant tout dans les appareils fonctionnant pas à pas, dans lesquels le cliquet, dans sa position finale de déclenchement, doit tomber, sous l'action de son poids propre, dans le creux correspondant de la denture de la roue de commande, il se produit fréquemment de fausses manoeuvres, par le fait du franchissement d'une dent, ou par l'avance de la roue de plus dtune dent. En outre les forces de commande relativement faibles de ces appareils connus ne suffisent pas pour tous les emplois. La présente invention a pour objet de créer un appareil de commande utilisable pour les deux sens de rotation, et qui se distingue par une sécurité élevée de fonctionnement, et qui fournit en même temps des forces de commande relativement considérables. Cet appareil doit convenir en particulier pour actionner les volets d'air à commande thermostatique destinés aux installations de climatisation.Conformément à la présente invention, ce but est atteint par le fait que le dispositif électromagnétique d'entraînement est constitué par un aimant rotatif à angle de rotation limité, par lui-même connu, et qui peut être ramené à la position finale de déclenchement par un ressort de rappel, et que l'arbre de travail de l'appareil peut entre accouplé à l'arbre de sortie de l'aimant rotatif par l'intermédiaire d'un embrayage électromagnétique à entraînement par friction et/ou à entraînement par concordance de forme. Outre l'avantage principal du fonctionnement dans les deux sens, la forme de réalisation de l'appareil de commande suivant l'invention présente également l'avantage que, grâce à une limitation appropriée de l'angle de rotation, on peut utiliser pleinement la gamme la plus favorable des couples de l'aimant et, en outre, on obtient, du fait de la petitesse des pas de commande, une rotation à degrés rapprochés, pour ainsi dire équivalente à un mouvement de rotation continu.Ceci présente une importance particulière pour l'utilisation préférée de l'appareil de commandé conforme à la presente invention, pour l'en- traînement des volets d'air à commande thermostatique, car, de ce fait, il est possible d'obtenir, pour l'accès d'air de chauffage ou de refroidissement, un réglage fin des sections libres de passage, ce réglage étant étroitement adapté au besoin instan -tane d'air de chauffage ou de refroidissement. Pour les volets d'air connus jusqu'ici et commandés par un aimant-rotatif, deux positions seulement du volet d'air, qui correspondaient aux positions finales d'enclenchement et de déclenchement de l'aimant rotatif, étaient possibles et il existait aussi l'inconvénient que la bobine de l'électro-aimant-rotatifétait constamment sous tension dans l'une des positions. Pour faire fonctionner l'appareil conforme à la présente invention dans un sens de rotation, il faut envoyer à la fois une impulsion de commande à l'aimant rotatif et à l'enrou- lement de l'électro-aimant de l'embrayage. L'aimant rotatif revient immédiatement, sous l'action du ressort de rappel, à la position finale de déclenchement, tandis que l'arbre de travail -debrayS demeure à la position de commande correspondante.Pour le mouvement rétrograde de l'appareil, une impulsion est d'abord envoyée à l'électro-aimant rotatif, si bien que celui-ci atteint la position inale d'en61enchement. Ensuite une impulsion d commande est envoyée à l'embrayage électromagnétique, et l'aimant rotatif est déconnecté. Cet aimant rotatif revient alors à la position finale de déclenchement, avec entraînement de l'arbre de travail par la force du ressort de rappel. Ces opérations de commande peuvent être effectuées à la main ou automatiquement, suivant le but d'emploi de l'appareil. I1 a été cependant prévu, d'une manière avantageuse, suivant la présente invention, que l'électro-aimant rotatif et l'embrayage électro-magnétique puissent être sollicités sélectivement ensemble, ou d'une manière alternative, par des impulsions de commande, par l'intermédiaire d'un appareil de distribution qui les précède. A l'aide de l'appareil de distribution, qui peut être, par exemple, muni de relais pilotes ou être constitué par un dispositif de distribution électronique avec des éléments de commande à semi-conducteurs sans contacts, le fonctionnement de l'appareil de commande peut être rendu entièrement automatique. Suivant une forme de réalisation préférée de la présente invention, l'embrayage électromagnétique est constitué par une armature fixée à l'arbre de sortie de l'aimant rotatif et présentant la bobine magnétique, et par une plaque d'armature disposée de façon à tourner avec l'arbre de travail, et pouvant se déplacer axialement à l'encontre de la force d'un ressort de compression de l'embrayage. La partie de l'embrayage qui porte la bobine de l'électro-aimant, n'a pas besoin ici d'un support séparé, et l'ensemble du dispositif peut être logé, suivant une construction très ramassée, dans un boîtier commun. Dans des conditions spéciales d'emploi, qui exigent un maintien précis sur l'arbre de travail, de l'angle de rotation qui correspond à chaque pas de commande, il est recommandable, suivant une autre caractéristique de la présente invention, de disposer sur la plaque d'armature, dans une position angulaire qui correspond aux pas de commande de l'aimant rotatif, des dispositifs d'entraînement, par exemple des nervures radiales, l'armature présentant au moins un téton qui pénètre avec concordance de forme dans les dispositifs d'entraînement lorsque l'em- brayage est enclenché.Cette forme de réalisation a en outre, entre autres, l'avantage que la bobine électromagnétique de l'embrayage ne doit pas être calculée suivant la force magnétique qui est nécessaire pour la transmission du couple, mais seulement pour la force magnétique qui est nécessaire pour enclencher l'embrayage à l'encontre de la force du ressort de compression de cet embrayage. L'invention va être exposée avec plus de détails ci-après, à propos d'une forme de réalisation choisie à titre d'exemple et accompagnée du dessin. La figure 1 montre une coupe axiale d'un exemple d'utilisation de la présente invention, en vue schématique. La figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une autre coupe suivant la ligne III-III de la figure 1. Les figures 4 à 6 montrent des représentations qui correspondent aux figures 1 à 3, de la même forme de réalisation, dans une autre position de commande. Dans un boîtier cylindrique creux 1 ayant un fond 2, est logé un électro-aimant rotatif 3, qui consiste en un noyau de fer 5 qui porte l'enroulement magnétique 4, et qui possède quatre épanouissements polaires 6. En face des épanouissements polaires 6, il existe des pôles magnétiques 7 disposés à l'intérieur de l'enveloppe du boîtier 1, et reliés magnétiquement par l'intermédiaire de ce boîtier 1, avec le noyau 5. Dans un forage central du noyau 5 est monté l'arbre de sortie 8 de l'électro-aimant rotatif, cet arbre portant l'armature quadripolaire 9 de l'électro-aimant rotatif 3. Un pôle de l'armature 9 est attaqué par un ressort de rappel 10, dont l'autre extrémité est fixée à l'un des pôles magnétiques du boîtier 1. Une butée 11, sur l'un des pôles 7, limite l'angle de rotation de l'armature 9, laquelle est représentée, -sur la figure 2, dans la position finale de déclenchement. Sur l'arbre de sortie 8 de l'électro-aimant rotatif est fixé l'inducteur 13 d'un embrayage électromagnétique, cet inducteur 13 étant muni d'un enroulement 12.Une plaque d'armature 14 est située à une certaine distance en face de l'inducteur 13, et cette plaque est fixée en rotation sur un arbre de travail 15 coaxial à l'arbre 8 et monté dans le fond du boîtier 1, mais la plaque peut se dépla cer en direction axiale. Entre l'inducteur 13 et la plaque d'ar- mature 14 se trouve un ressort de compression d'embrayage 16, qui maintient à une certaine distance l'une de l'autre, les parties de l'embrayage électromagnétique. Le bottier 1 est fixé par le fond 2 au boîtier 17 représenté seulement partiellement, du dispositif de réglage d'une installation de chauffage ou de refroidissemenc-d'air. Dans l'enveloppe cylindrique 18 du boîtier 17, on a prévu un orifice de sortie d'air 19, lequel peut être obturé par un volet de réglage 20 qui s'applique élastiquement à la face interne de l'enveloppe 18, et qui est bombé suivant une surface cylindriques. Le volet de réglage 20 s'engage, par une tige ra diale 21, dans une perforation borgne correspondante 22 d'un bras radial 23 qui est réuni d'une manière fixe à l'arbre de travail 15. Un ressort de compression 24 disposé entre la surface frontale du bras 23 et le volet de réglage 20, assure la pression d'application nécessaire du volet de réglage 20 contre l'enveloppe 18 du boîtier. La chambre interne du boîtier 17 est raccordée, d'une manière non représentée, à un système de chauffage ou à un système de refroidissement de l'air. En position de repos de l'appareil (figures 1 à 3), les deux enroulements magnétiques 4 et 12 sont hors circuit. Les pôles de l'armature magnétique rotative 9 sont décalés de 450 environ par rapport aux paires de pôles 6, 7 de l'électro-aimant rotatif 3. L'embrayage électromagnétique 13, 14 est ouvert et le volet de réglage 20 maintient fermés les orifices de sortie d'air 19 du boîtier 17. Si maintenant, par exemple du fait de l'impulsion de commande d'un thermostat, qui se trouve dans la chambre qui peut être chauffée par l'air chaud par l'intermédiaire de l'orifice de sortie d'air 19, l'enroulement 4 de l'électro-aimant rotatif 3, et, en même temps, ltenroulement 12 de l'embrayage magnétique sont enclenchés, les pôles de l'armature magnétique rotative 9 pénètrent, comme on le voit sur la figure 5, entre les paires de piles 6, 7 de l'électro-aimant rotatif 3, jusqu'à ce que l'armature 9 rencontre la butée 11. Dans cette région de déplacement, l'électro-aimant rotatif 3 fournit son couple maximal. La rotation de l'armature 9 est transmise à l'arbre de travail 15, par l'intermédiaire de l'arbre de sortie 8, de l'inducteur 13, et de la plaque d'a:tue 14 attirée par cette armature Le bras 23 réuni d'une manière fixe à l'arbre de travail 15 tourne alors d'un pas de commande qui correspond à l'angle de rotation de l'électro-aimant rotatif 3, en sorte que le volet de réglage 20 libère une partie de la section transversale de l'orrifice de sortie d'air 19. Lors de l'interruption du courant alimentant les enroulements 4 et 12, les parties 13 et 14 de l'embrayage élec tromagnétique sont séparées par le ressort de compression 16 de l'embrayage, et l'armature 9 de l'aimant rotatif revient, conjointement avec l'inducteur 13 de l'embrayage, à la position finale de déclenchement (figure 2) sous l'action du ressort de rappel 10. Le volet de réglage 20 reste, par contre, à la position que l'on voit sur la figure 6. Pour autant que la section transversale de passage de l'air libérée par le volet. de réglage 20, ne suffit pas pour le chauffage de la pièce à chauffer, le thermostat de cette pièce délivre une autre impulsion de commande, grâce à laquelle le volet de réglage 20 tourne d'un nouveau pas, et la section transversale libre de l'orifice de sortie d'air 19 est augmentée d'une manière correspondante. Afin d'actionner l'appareil dans le sens de rotation inverse, il est nécessaire d'envoyer alternativement des impulsions de commande à l'électro-aimant rotatif et à l'embra- yage électromagnétique. C'est d'abord l'électro-aimant rotatif qui est enclenché, et l'embrayage est fermé, lorsque l'armature de l'électro-aimant rotatif se trouve encore à la position finale d'enclenchement. Ensuite le courant alimentant l'électro-aimant rotatif est interrompu.Le ressort de rappel 10 ramène donc l'armature de l'électro-aimant rotatif à laposition de repos, et l'arbre de travail k5 se meut conjointement par l'intermédiaire de l'embrayage fermé, et il en est de même du volet de réglage 20, et ce volet est déplacé vers l'arrière d'un pas de commande. Les opérations de commande correspondantes sont avantageusement déclenchées par un appareil de distribution que l'on ne voit pas sur le dessin, et qui, par exemple, est muni de relais pilotes ou d'éléments électroniques de commande. L'invention ne se limaCe pas à un mode de réalisation représenté et décrit à titre d'exemple. C'est ainsi, en particulierD quee la place de l'embrayage magnétique qui fonc tionne avec un entrainement par friction, on peut prévoir un mode d'exécution de l'embrayage dass lequel, des dispesitifs d'entraînement ménagés sur les deux moities de l'embrayage, assu rent une transmission à concordance de forme du couple de l'élec- tro-aimant rotatif. RE VENDI CATI ON s 1. Appareil de commande, en particulier pour la manoeuvre des volets de réglage d'une installation de climatisation, avec un arbre de travail qui peut tourner du même angle de rotation par impulsion de commande, sous l'action d'un dispositif d'entraînement électromagnétique, caractérisé par le fait que le dispositif d'entraînement électromagnétique est constitué par un électro-aimant rotatif par lui-meme connu qui peut être ramené à la position finale de déclenchement par un ressort de rappel, avec un angle de rotation limité, et que L'arbre de travail de l'appareil peut être accouplé avec entraînement par friction et/ou par concordance de forme, à l'arbre de sortie de l'électro-aimant rotatif, par l'intermédiaire d'un embrayage électromagnétique. 2. Appareil de commande suivant la revendication 1., caractérisé par le fait que l'electro-aimant rotatif et l'embrayage électromagnétique peuvent être sollicités sélectivement, ensemble ou alternativement par des impulsions de commande, par l'intermédiaire d'un appareil de distribution qui les précède. 3. Appareil de commande suivant la revendication 1., ou la revendication 2., caractérisé par le fait que l'embrayage électromagnétique est constitué par un inducteur portant l'enrou- lement magnétique et fixé à l'arbre de sortie de l'électro-aimant rotatif, et par une plaque d'armature disposée sans pouvoir tourner sur l'arbre de travail, et susceptible d'être déplacée axialement à l'encontre de la force d'un ressort de compression de l'embrayage. 4. Appareil de commande suivant la revendication 3., caractérisé par le fait que sur la plaque d'armature on a disposé, suivant un pas angulaire qui correspond au pas de commande de l'électro-aimant rotatif, des dispositifs d'entraînement, par exemple des nervures radiales, et que l'armature présente au moins un téton qui, lorsque l'embrayage est fermé, s'engage, avec concordance de forme, dans les dispositifs d'entraînement.