Brevet FR2290072A1 — publié le 19760528

La présente invention concerne un vérin électromagnétique de petite dimension, notamment prévu pour tirer ou repousser automatiquement un organe tel que le volet qui, dans un véhicule à moteur Diesel, est disposé dans l'admission en carburant de l'injecteur. Un tel volet doit fermer automatiquement l'admission en carburant dès que le conducteur du véhicule coupe le contact, afin de garantir et rendre plus rapide l'arrêt du moteur. Les petits vérins de type connu qui sont utilisés à cet effet comprennent un petit moteur électrique dont l'arbre est prolongé par une tige filetée. Un écrou bloqué en rotation est reçu sur la tige filetée et se déplace longitudinalement lorsque le moteur tourne, en tirant un cible auquel est attaché le volet. Un appareil de ce type a un mauvais rendement en raison de la friction importante qui se produit entre la tige et 1 t écrou. I1 a été envisagé de remplacer le moteur tournant par un moteur pas-à-pas, mais un tel moteur actionne généralement une roue à rochet qui produit un mouvement circulaire, et les mécanismes pour transformer ce mouvement en un mouvement longitudinal d'amplitude notable sont non seulement compliqués, mais engendrent aussi des pertes mécaniques importantes. La présente invention se propose de réaliser un petit vérin électromagnétique avec lequel un mouvement longitudinal d'amplitude quelconque peut être obtenu sans que l'on fasse intervenir un mouvement circulaire, et en réduisant dans la plus large mesure les pertes mécaniques. te vérin électromagnétique objet de l'invention comprend un coulisseau supportant deux tronçons de crémaillère ayant même pas et même orientation, et un moteur électromagnétique à mouvement alternatif dont l'organe moteur a une course égale ou légèrement supérieure au pas des crémaillères. L'organe moteur comporte une tige d'actionnement à laquelle un cliquet est relié de façon à -être sollicité élastiquement en engagement avec l'une des crémaillères, tandis qu'un autre cliquet est relié à une partie fixe du vérin de façon à être sollicité élastiquement avec l'autre crémaillère. De préférence, l'organe moteur est un noyau ferromagnétique reçu dans une bobine électromagnétique et disposé dans la région de cette bobine où il est soumis à une force d'attraction d'intensité maximale. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip tion qui suit, illustrée par les figures jointes en annexe dans lesquelles ta figure 1 est une représentation schématique du vérin de l'invention, montrant également le schéma d'un circuit électrique associe à ce vérin; - ta figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une forme de réalisation avantageuse de l'invention; - La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. Le petit vérin électromagnétique représenté schématiquement sur la figure 1 comprend essentiellement un moteur à mouvement alternatif désigné de façon générale par le repère numérique 10 et un coulisseau désigné de façon générale par le reperde 12. te moteur 10 est supporté de façon fixe par un bottier 14, et le coulisseau 12 peut se déplacer longitudinalement dans le bottier 14 en étant guidé par des organes non représentés. te coulisseau 12 comporte deux tronçons de crémaillère 16, 18 coopérant avec des cliquets respectifs 20, 22, deux butées de fin de course 24, 26 coopérant avec un commutateur à rupture bzas- que 28 et un crochet 30 auquel est attache un câble 32. Un ressort de rappel 34 est tendu entre le coulisseau et un point fixe du bottier 14. Les crémaillères 16, 18 ont même pas et sont orientées dans la même direction. te moteur 10 comporte une bobine électromagnétique 36 dans laquelle est reçu un noyau plongeur 38, un rupteur 40, et une tige d'actionnement 42. La tige 42 traverse un élément fixe du bottier 14 et présente une excroissance annulaire de part et d'autre de cet élément, un ressort de rappel 44 étant placé entre l'élément et l'une des excroissances annulaires. La tige 42 comporte également une tête 46 ayant un alésage dans lequel est reçue en coulissement une queue 48 du cliquet 20. Un ressort 50 sollicite le cliquet 20 en engagement avec la crémaillère 16. Il doit être entendu que le cliquet 20 peut être relié à la tête 46 par tout autre mécanisme sollicitant élastiquement le cliquet 20 en engagement avec la crémaillère 16. D'une façon avantageuse, le moteur 10 peut être semblable au moteur de la pompe électromagnétique décrite au brevet français NO 2 046 599, dans laquelle le rupteur est de type "bis 5able" et comprend une lame élastique de contact qui, en se déformant, passe brusquement d'une position travail à une position repos et réciproquement sous l'action du déplacement du plongeur. La course du plongeur 38 est choisie légèrement plus grande que le pas des crémaillères 16, 18. Une queue 52 du cliquet 22 est reçu en coulissement dans un alésage prévu sur le bottier 14, et un ressort 54 sollicite le cliquet 22 en engagement avec la crémaillère 18. Un électroaimant 56 comporte un noyau plongeur relié d'une part à la queue 52 du cliquet 22 et, d'autre part, à un équipage de contacts 58. Le cliquet 20 est accouplé au cliquet 22 par une liaison 60 réalisée de façon telle que les cliquets 20 et 22 se dégagent simultanément de leur crémaillère respective lorsque l'électroaimant 56 est alimenté. Toutefois, la liaison 60 permet au cliquet 20 de se dégager isolé- ment de sa crémaillère et d'effectuer un déplacement longitudinal de longueur approximativement égale à la course du plongeur 38 incor- poré au moteur 10. Dans le fonctionnement du vérin que l'on vient de décrire, le moteur 10 étant alimenté, le plongeur 38 effectue un mouvement alternatif d'amplitude égale ou légèrement supérieure au pas des crémaillères 16, 18. Le mouvement du plongeur 38 se communique au cliquet 20 par l'intermédiaire de la tige 42 de telle sorte que, pendant la course aller du plongeur 38, le cliquet 20 en prise avec une dent de la crémaillère I 6 entratne le coulisseau 12 avec lui, tandis que le cliquet 22 est repoussé par le flanc incliné de la dent qui défile sous lui et se met en prise avec la dent suivante de la crémaillère 18, puis, pendant la course retour du plongeur 38, le cliquet 22 retient le coulisseau 12 en position fixe, tandis que le cliquet 20 se met en prise avec la dent suivante de la crémail- lère 16.Ainsi, le coulisseau 16 se déplace pas à pas vers le 'mo- teur 10 en exerçant une traction sur le cable 32. La force de traction exercée sur le crible est pratiquement égale à la force d'attraction qui agit sur le plongeur 38 et, pour une dimension donnée du moteur 10, cette force peut être relativement grande car le plongeur ne se déplace que sur une courte distance dans la région de la bobine 36 où la force d'attraction est la plus grande. Lorsque le vérin arrive en fin de course, la butée 26 engage l'organe de commande du commutateur 28, et ce commutateur opère dans un circuit électrique une commutation telle que l'alimentation du moteur 10 est coupée et celle de,l'éectroaimant 56 établie. Par suite du fonctionnement de 1'électroaimant 56, le cliquet 22 et le cliquet 20 qui lui est accouplé parla liaison 60 se dégagent simul- tanément de leur crémaillère et permettent au ressort 34 de rappeler le coulisseau 12 en position de depart. Le circuit électrique qui est représenté sur la figure 1 est plus particulièrement destiné à déterminer le fonctionnement du vérin, dans le cas où ce vérin est utilisé à bord d'un véhicule automobile à moteur Diesel, pour tirer un volet interdisant l'accès du carburant dans la pompe d'injection. Dans ce circuit, l'équipage 58 commandé par l'électroaimant 56 comporte deux jeux de contacts 1,2, le commutateur 28 comporte également deux jeux de contacts 3,4 et il est, en outre, prévu un interrupteur manuel 5 conjugué à la clé de contact du véhicule.La figure 1 représente l'électroaimant 56, le commutateur 28, l'interrupteur 5 et le coulisseau t2 dans la position où ces organes se trouvent lorsque l'on monte le petit vérin sur un véhicule, au moment où le circuit vient d'être connecte à la batterie. Dans cette position, les contacts 2,3 en série avec le moteur 10 entre batterie et masse sont fermés, tandis que l'interrupteur 5 est ouvert. Le moteur 10 se met donc en marche et le coulisseau 12 se déplace vers le moteur 10 jusqu'd ce que la butée 26 engage le commutateur 28 et- fasse passer ce commutateur dans la position pour laquelle le contact 3 est ouvert et le contact 4 fermé. Le moteur 10 s'arrente et rien d'autre ne se passe, car le circuit d'alimentation de l'électroaimant 56 est ouvert.Dans cette position du coulisseau 12, le volet d'admission du carburant (non représenté), relié au câble 32, est fermé. Lorsque le conducteur du véhicule ferme la clé de contacte la batterie alimente l'électroaimant 56 par les contacts 4 et 5 fermés. Les cliquets 20, 22 se dégagent des crémaillères 16, 18, et le coulisseau 12 est ramené par le ressort de rappel 34 dans la position éloignée du moteur 10 représentée sur la figure 1 pour laquelle le volet d'admission du carburant est ouvert. En atteignant le commutateur 28, la butée 24 refait passer ce commutateur dans la position de la figure 1, contact 3 fermé, contact 4 ouvert, et l'électroai- mant 56 est maintenu alimenté par les contacts 1 et 5 fermés. L'é lectroaimant 56 reste donc alimenté, et le volet d'admission du carburant reste ouvert pendant la marche du véhicule. Lorsque le conducteur du véhicule ferme la clé de contact pour arrêter le moteur, l'ouverture de l'interrupteur 5 coupe l'alimentation de l'électroaimant 56. L'électroaimant, de même que tous les autres organes se retrouvent alors dans la position de départ illustrée par la figure 1. Comme décrit plus haut, le moteur 10 se met en marche et tout fonctionnement cesse lorsque le coulisseau -12 est à nouveau dans la position pour laquelle le volet attaché au cible 32 est ferme. Les figures 2 et 3 illustrent une forme de réalisation avantageuse de l'invention. Sur ces figures, des organes correspondants à ceux du schéma de la figure t sont désignes par les mêmes repères numeriques augmentés de 100. Sur la figure 3, on voit que le tron çon de crémaillère 116 est jumelé à un tronçon de crémaillère 117 qui lui fait face de façon symétrique. Le cliquet 120 est jumelé à un cliquet 121, tous deux capables de pivoter autour d'axes respectifs parallèles. Lorsque les cliquets 120, 121 se rapprochent l'un de l'autre pour se degager des crémaillères lut6, 117, les queues 148, 149 de ces cliquets s'écartent l'une de l'autre. Sur la figure 2, on voit que le tronçon de crémaillère 118 surplombe la crémaillère jumelée 116-117, et que le cliquet 122 qui lui est associé est également monté pivotant.L'électroaimant 156 a un noyau plongeur qui, lorsque l'électroaimant est alimenté, se déplace vers le bas en repoussant un doigt 160 ayant un épaulement qui engage la queue t52 du cliquet 122 et une extrémité qui pénêtre entre les queues 148, 149 des cliquets 120, 121. Le doigt 160 n'empêche pas le mouvement longitudinal des cliquets 120, 121 lorsque l'électroaimant 156 n'est pas alimenté et, lorsque cet électroaimant est alimenté, l'action du dédoigt 160 a pour effet de dégager simultanément les trois cliquets 120, 121, 122 de leur crémaillère respective. Additionnellement, les figures 2, 3 représentent des pattes de fixation 62. De plus, des dispositifs amortisseurs comprennent une rondelle élastique 64 sur laquelle le coulisseau bute lorsqu'il est rappelé par le ressort 134, ainsi qu'une attache de câble formée d'un ressort 68 logé dans une cavité du coulisseau 12 et comprimé entre la paroi du coulisseau et une rondelle de retenue 66à laquelle est attaché le cible 132. La forme de réalisation des figures 2, 3 peut être presque exclusivement exécutée à laide de pièces en matière-plastique moulée, c'est-à-dire avec des pièces peu coûteuses, mais toutefois résistantes à l'usure et capables d'assurer un fonctionnement silencieux. D'une façon générale, l'invention permet,àforce de traction égale, d'atteindre une consommation et des dimensions plus faibles que celles des petits vérins de type- connu utilisant un moteur élec trique tournant et une transmission par vis. En effet, l'invention se prête à des formes de réalisation compactes, le moteur à mouvement alternatif a un excallent rendement car il utilise un plongeur ayant une course de faible amplitude dans la région où l'attraction de la bobine est la plus forte, et les pièces mécaniques sont le siège d'un très faibla frottement. REVENDICATIONS 1. Vérin électromagnétique caractérisé en ce qu'il comprend un coulisseau supportant deux tronçons de crémaillère ayant mdme pas et même orientation, des moyens d'attache du coulisseau à une charge, et un moteur électromagnétique à mouvement alternatif dont l'or- gane moteur a une course égale ou légèrement supérieure au pas des crémaillères et comporte une tige d'actionnement à laquelle un cliquet est relié de façon à être sollicité élastiquement en engagement avec l'une des crémaillères, tandis qu'un autre cliquet est relié à une partie fixe du vérin de façon à être sollicité élastiquement en engagement avec l'autre crémaillère. 2. Vérin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les crémaillères sont respectivement formées sur deux bras parallèles qui sont connectés au coulisseau èt s'étendent vers le moteur. 3. Vérin suivant la revendication t, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif pour dégager simultanément les deux cliquets de leur crémaillère respective. 4. Vérin suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ledit dispositif est un électroaimant à noyau plongeur associé à un jeu de contacts électriques et à des organes prévus pour communiquer le mouvement du noyau plongeur aux deux cliquets, et en ce que le coulisseau comporte deux butées de fin de course prévues pour engager l'organe de manoeuvre d'un commutateur à deux positions, un circuit électrique dans lequel sont connectés le moteur, l'électroaimant et le commutateur ainsi qu'un interrupteur et une source de tension étant prévu pour faire fonctionner le moteur etl'électro- aimant suivant une séquence prédéterminée. 5. Vérin suivant l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le cliquet relié à la tige d'actionnement du moteur est un cliquet jumelé constitué de deux cliquets élémentaires montés sur des pivots parallèles et sollicités élastiquement en engagement avec une crémaillère jumelée, constituée de deux crémaillères élémentaires disposées symétriqUement en regard lune de l'au- tre, et l'autre crémaillère dont le cliquet est également pivotant surplombe la crémaillère jumelée en étant disposée perpendiculairement à cette crémaillère jumelée et approximativement dans son plan de symétrie, le dispositif pour dégager simultanément les deux cliquets de leur crémaillère respective.comprenant un organe en forme de doigt prévu pour faire pivoter les cliquets en pénétrant dans un espace compris entre des queues du cliquet jumelé et en engageant simultanément une queue de l'autre cliquet. 6. Vérin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe moteur du moteur électromagnétique est un noyau ferromagnétique reçu dans une bobine et disposé dans la région de cette bobine où il est soumis à une force d'attraction d'intensité maximale.