Brevet FR2203949A1 — publié le 19740517

La présente invention concerne un élément de commutation fluidique bistable, applicable notamment dans les techniques de commande pneumatique ou hydraulique. Les montages pneumatiques, appelés plus généralement "montages fluidiques", se répandent de plus en plus. C'est ainsi que l'on connais de nombreux éléments de circuits, permettant de monter des circuits logiques. La présente invention a pour but de créer un élément de commutation fluidique, bistable, susceptible de recevoir une impulsion pneumatique ou hydraulique, pour basculer d'une première position dans une seconde ou inversement et pour avoir deux positions de commande. La présente invention se propose de créer un élément de commutation fluidique, d'un fonctionnement parK ticulièrement simple et silt, permettant de commander des organes à partir de l'une ou l'autre position de l'élément de commustation. De façon plus particulière9 l'invention se propose de réaliser un élément de commutation, applicable notamment à la distribution de fluide tels que des fluides hydrauliques ou de l'air comprimé, pour l'alimentation d'un appareil etc... A cet effet, l'invention concerne un élément de commutation fluidique bistable caractérisé en ce qu'il comprend un tiroir à deux positions, une bascule de verrouillage à deux positions et-deus pistons, dont l'un (A) est bloqué par la bascule sous l'effet de l'impulsion de déclenchement de l'élément de commutation, et dont l'autre (B) bloque la bascule et déplace le tiroir en armant la bascule, la fin de l'impulsion de déclenchement libérant le piston (A) qui libère à son tour la bascule et celui-ci change de position et libère le piston (A) en bloquant le piston (B), le mouvement inverse se produisant à l'arrivée de l'impulsion de déclenchement suivante. Suivant une autre caractéristique avan tageuse, la bascule de verrouillage comprend deux verrous associés respectivement à chaque piston et susceptible d'occuper alternativement une position de verrouillage du piston et une position escamotée en y étant bloqué par le piston corres- pondant l'un des verrous étant en position de verrouillage lorsque l'autre est en position escamotée, la bascule comprenant également un organe d'armement qui déclenche le changement de position de la bascule, c'est-à-dire le changement de Position des deux verrous, après la disparition de l'impulsion de déclenchement, lorsque le verrou, en position escamotée, est libéré par le piston correspondant. Suivant un mode de réalisation, l'organe d'armement comprend un ressort à deux bras, travaillant en flexion, dont les extrémités coopèrent avec les verrous, le ressort étant solidaire en mouvement d'un doigt pivotant, commandé par le tiroir et armant le ressort par son pivotement. Suivant une variante de réalisations l'organe d'armement comprend un levier dont les deux extrémités sont reliées aux verrous, ce levier étant solidaire de l'extrémité d'un organe élastique dont l'autre est reliée au tiroir, le déplacement du tiroir provoquant la précontrainte de l'organe élastique. Suivant un mode de réalisation, le verrou est un organe rigide, tel qu'une tige susceptible de venir dans le chemin de déplacement du piston correspondant, c 'est-à-dire la position active, ou d'être bloqué en position escamotée, par le déplacement du piston, le passage de l'une à l'autre des deux positions du verrou dépendant de la position occupée précédemment par la bascule. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un mode de réalisation d'un élément de commutation fluidique bistable, représenté schématiquement sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un élément de commutation fluidique bistable selon l'invention - la figure 2 est une vue en perspective éclatée, de détail, de l'élément de commutation selon la figure 1 - les figures 3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c représentent les diverses étapes de la commutation de l'élément bistable selon les figures 1 et 2. isélément de commutation fluidique bistable, selon le mode de réalisation représenté sur les dessins, est destiné à établir le branchement entre des conduites d'aller et retour de fluide, pour permettre l'alimentation alternée par exemple en air de deux appareils ou d 'un appareil à double effet en commandant l'élément de commutation par des impulsions successives à l'aide d'un ou plusieurs boutons de commande. Cependant, l'élément de commutation fluidique pourrait servir à toute autre commutation de conduites de fluide ou de conducteurs électriques, en utilisantdes impulsions pneumatiques ou plus généralement fluidiques. La figure 1 représente un schéma simplifié d'un élément de commutation donné à titre d'exemple. Cet élément de commutation bis table comprend un tiroir 1 Robile dans in logement d'un bolier 10. Le tiroir est relié en mouvement à une bascule de verrouillage constituée par l'organes de commande 5, solidaire d'un ressort-lame 4 dont les extrémi- tés commandant les verrous 6a et 6b. Ces verrous 6a et 6b sont mobiles en translation sous l'effet du ressort 4 pour venir plonger dans le logement 11 du boîtier 10, comme cela sera décrit ultérieurement. L'élément de commutation comprend en outre deux pistons 2a, 2b mobiles dans le même logement du boîtier 10 que le tiroir 1. Ces deux pistons 2a et 2b sont rappelés en position de repos, à l'extrémité de leur logement par un organe de rappel 8a et 8b, entre l'extrémité du logement 11 du boîtier 10 et la face correspondante des pistons 2a, 2b on a la chambre d'un vérin, reliée par les entrées 9a et 9b à une conduite, transmettant l'impulsion de déclenchement. le tiroir 1 comporte une pièce de verrouillage 7 coopérant avec des organes d'encliquetage non représentés à la figure 1 mais apparaissant aux figures suivantes et qui assurent la fixation du tiroir 1 dans l'une ou l'autre de ses deux positions. L'organe de commande 5 est relié au tiroir 1 selon ce mode de réalisation, par l'intermé- diaire de cet organe d'encliquetage 7 ayant, à sa partie supé rieure, une cavité sphérique 71 dans laquelle vient se loger la rotule 52 solidaire de l'organe 5. Cet organe de commande 5 est fixé solidairement à l'organe élastique 4, de façon à le déformer par son basculement. L'organe 5 est pivotant autour d'un axe perpendiculaire à la direction de déplacement du tiroir 1. La figure 2 montre en vue éclatée le détail de la structure de l'élément de commutation selon la figure 1. Cette figure montre en plus des organes déjà décrits tels que le tiroir 1 mobile en coulissement dans un logement cylindrique 11 du boîtier 1O, la forme des pistons 2a, 2b les organes de rappel 3a, solidaires d'un jonc respectif 3'a, 3'b, fixé par rapport au boîtier 10. La bascule est constituée dans ce mode de réalisation par une tige souple 4 sur laquelle est enroulé un fil. L'organe de commande 5 se compose d'une branche houri zontale formée par un bloc 51, muni d 'un perçage traversant dans lequel est glissé puis fixé par une vis le ressort 4. Cette branche dite 1,horizontale" 51 porte, à sa surface inférieure, une branche verticale constituée par une rotule de guidage 52. Cette rotule vient dans le logement 71 de la pièce de verrouillage 7. Comme le montre clairement la figure 2, la pièce de verrouillage 7 a la forme d'un losange dont les faces latérales coopèrent avec les billes 72 soumises à l'ac tion de ressorts 73, l'ensemble des billes et des ressorts étant logé dans un perçage transversal 74, réalisé dans deux montants 13, solidaires du bâti 10. La pression s'exerçant sur les billes par l'intermédiaire des ressorts 73 se règle par les vis de réglage 75 fermant les logements des billes et des ressorts. Comme cela apparaît clairement, les billes 72 sont en saillie par rapport aux deux surfacs en regard des montants 13. Ces billes coopèrent avec les surfaces latérales de la pièce de verrouillage 7. La pièce de verrouillage 7 est solidarisée du tiroir 1, de préférence en son milieu. Du fait de la forme de la pièce de verrouillage 7, le tiroir ne peut occuper qu'une position telle que la pièce de verrouillage 7 se trouve soit en partie à droite, soit en partie à gauche des deux billes 72. Les verrous 6a9 6b sont constitués par des tiges venant dans des logements dont seul le logement gauche 61a est représenté. Ces tiges sont terminées, à la partie supérieure, par un oeillet dans lequel on introduit l'extrémité de l'organe élastique 4. le boîtier 10 est fermé par un couvercle 14. Comme le montre également la figure 2, le tiroir comporte deux passages OC, et ss s destinés à faire commuLi uer les orifices A, B, C avec les orifices D et E, en fonction de la position du tiroir 1. L'élément de commutation, décrit cidessus, en relation avec les figures 1 et 2, fonctionne comme indiqué ci-après Le fonctionnement de l'élément de commutation bistable étant cyclique, on suppose, pour la description, que le tiroir 1 occupe la position gauche (figures 3a, 3b, 3c). Dans cette position, le verrou gauche 6a est escamoté alors que le verrou droit 6b est en position de verrouillage pour le piston correspondant 2b. Les deux pistons 2a et 2b sont en position de sortie, rappelés par les ressorts 3a et 3bo Le tiroir 1 occupe, par rapport aux billes 72, la position représentée à la figure 3b, c'est-à-dire que la pièce de verrouillage 7 se trouve décalée vers la gauche par rapport aux billes 72. La figure 3c montre la forme et la position de l'organe élastique 4. Cette position est commandée par le tiroir 1 et l'organe de commandes (51, 52). Comme on le constate, cet organe élastique 4 n'est pas armé, c'est-à- dire la branche droite 41b tend à enfoncer encore plus le verrou correspondant 6b et la branche gauche 41a tend à soulever encore plus le verrou gauche 6a, en position escamotée. e Si l'on envoie dans cet état de l'élément de commutation une impulsion suivant les flèches a et b, cette impulsion, par exemple pneumatique, pousse les pistons 2a, 2b. Comme le piston 2b est bloqué par le verrou 6b, il ne se déplace que très légèrement pour s'appuyer contre ce verrou. Par contre, le piston 2a, dont le mouvement est libre puisque le verrou correspondant 6a est escamoté, peut venir tout d'abord se placer sous le verrou 6a en le bloquant dans sa position escamotée. Puis, au cours de la suite de son déplacement, sous l'effet de l'impulsion de déclenchement, ce piston 2a déplace le tiroir 1 pour le faire passer dans sa seconde position représentée à la figure 4b. Dans cette position, la pièce de verrouillage 7 se trouve à droite des billes de verrouillage 72. le déplacement de la pièce de verrouillage 7 de la position gauche vers la position droite, entraîne nécessairement le pivotement dans le même sens de l'organe de commande 5 (51, 525 et9 par suite, la déformation de l'organe élastique 4 qui prend la forme représentée à la figure 4c, puisque l'extrémité de la branche 41a est nécessairement fixe, le verrou 6a correspondant étant bloqué par le piston 2a. Dans cette phase, on a armé l'organe élastique 4. La troisième phase de fonctionnement se produit à la disparition de l'impulsion de déclenchement. Comme aucune force d'un fluide ne s'exerce plus sur les pistons 2a et 2b, ceux-ci sont rappelés en position de repos par les ressorts de rappel (3a, 3b). Du fait de ce mouvement, le piston gauche 2a qui bloquait le verrou 6a en position escamotée, libère ce verrou. Or, comme le tiroir 1 conserve toujours sa position droite (figure 5b), la précontrainte de l'organe élastique 4 (figure 4c) provoque l'abaissement du verrou gauche 6a et, par suite, le soulèvement du verrou droit 6b. A la fin de ce mouvement l'organe élastique 4 a la forme représentée à la figure 5c. On retrouve alors une position symdtrique des pièces par rapport à la position représentée aux figures 3a, 3b, et 3c. L'élément de commutation peut effectuer un nouveau cycle, faisant alors passer le tiroir de sa position droite vers la position gauche. De multiples variantes de réalisation sont possibles. C'est ainsi que les verrous peuvent être remplacés par des guillotines, des volets etc.. la position des orifices de distribution sur le tiroir et celle des orifices de passage A, B, C D, E du boîtier 10 peuvent être également différentes. En outre, et comme déjà indiqué ci-dessus, le tiroir peut effectuer toute autre commutation qu'une commutation de conduite à fluide. On peut envisager, dans certains cas, une commutation de conducteurs électriques, etc.. Bien entendu, l'invention ntest pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et repré- sentés. On pourra au besoin recourir à d'autres modes età d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de ltinvention. REVENDICATIONE 10) Elément de commutation fluidique, bistable, caractérisé en ce qu'il comprend un tiroir à deux positions, une bascule de verrouillage à deux positions et deux pistons, dont l'un (A) est bloqué par la bascule sous l'effet de l'impulsion de déclenchement de ltélément de commutation, et dont l'autre (B) bloque la bascule et déplace le tiroir en armant la bascule, la fin de l'impulsion de déclenchement libérant le piston (A) qui libère à son tour la bascule et celui-ci change de position et libère le piston (A) en bloquant le piston (B), le mouvement inverse se produisant à l'arrivée de l'impulsion de déclenchement suivante. 20) Elément de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bascule de verrouillage comprend deux verrous associés respectivement à chaque piston et sUsceptible d'occuper alternativement une position de verrouillage du piston et une position escamotée, en y étant bloqué par le piston correspondants l'un des verrous étant en position de verrouillage lorsque l'autre est en position escamotée, la bascule comprenant également un organe d'armement, qui déclenche le changement de position de la bascule, c'est-àdire le changement de position des deux verrous, après la disparition de l'impulsion de déclenchement, lorsque le verrou en position escamotée est libéré par le piston correspondant. 30) Elément de commutation, selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe d'armement comprend un ressort à deux bras, travaillant en flexions dont les extrémités coopèrent avec les verrous, le ressort étant solidaire en mouvement d'un doigt pivotant, commandé par le itroir et armant le ressort par son pivotement. 40) Elément de commutation, selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe d'armement comprend un levier dont les deux extrémités sont reliées aux verrous, ce levier étant solidaire de l'extrémité d'un organe élastique dont autre est reliée au tiroir, ie déplacement du tiroir provoqant la précontrainte de l'organe élastique. 50) Elément de commutation selon la revendication 3, caractérisé en ce que le doigt est un organe en forme de T dont la branche horizontale est reliée aux deux bras du ressort travaillant en flexion, la brancbeverticale du T portant une rotule cooperant avec le tiroir. 60) Elément de commutation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le verrou est un organe rigide tel qu'une tige susceptible de venir dans le chemin de déplacement du piston correspondant, otest-a-dire la position active, ou d'autre bloqué en position escamotée, par le déplacement du piston, le passage de l'une à l'autre des deux positions du verrou dépendant de la position occupée précédemment par la bascule. 70) Elément de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston est immobile dans un cylindre recevant l'impulsion de déclenchement, ce piston étant ramené en position de repos par un organe de rappel après la disparition de l'impulsion de déclenchement. 80) Elément de commutation selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'organe de rappel est un ressort hélicoidal. 90) Elément de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tiroir est bloqué, dans l'une ou l'autre de ces deux positions par un organe d'encliquetage. 100) Elément de commutation selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'organe d'encliquetage est double et se compose d'une came en losange solidaire du tiroir, et de deux billes escamotables, disposées sur le passage de la came en losange et coopérant avec deux cotés opposé s de cette came, l'envoi d'une impulsion de déclenchement agissant sur le piston non bloqué qui transmet son mouvement au tiroir, en faisant passer la partie la plus large de la came en losange entre les billes, pour amener le tiroir dans son autre position. 110) Elément de commutation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le tiroir comporte des passages de fluide ou des organes de commu- tation coopérant avec des passages de fluide et des organes correspondant, prévus sur le botier, la liaison entre les passages ou les organes de commutation dépendant de l'une ou l'autre des deux positions occupées par le tiroir.