Brevet FR2428343A1 — publié le 19800104

La présente invention est relative aux dispositifs électomoteur destinés à engendrer notamment un déplacement linéaire sous l'action d'un courant éleetrîque. Ces dispositifs peuvent être utilisés en particulier dans le domaine des véhicules automobiles pour la commande de divers organes destinés à occuper sélectivement des positions bien définies, tels que par exemple les serrures de portières, les volets de climatisation et autres organes analogues, ou encore pour le verrouillage d'un élément mobile par rapport à un élément fixe. De tels dispositifs électromoteur sont déjà connus dans la technique. Ainsi, on a déjà mis au point un dispositif électromoteur comportant un carter dans lequel est placé un circuit magnétique annulaire coopérant avec un noyau plongeur coulissant axialement dans le carter, à l'encontre de l'action d'un ressort de rappel et entre deux butées définissant les limites du mouvement axial. Ce dispositif connu dont le circuit magnétique ne comporte qu'une seule bobine, présente l'inconvénient de nécessiter le maintien du courant d'excitation du circuit magnétique lorsque le noyau plongeur est placé dans l'une de ses poSitions, la suppression de ce courant provoquant le rappel du noyau sous l'action du ressort. Ainsi, ce dispositif n'est guère utilisable que dans le cas ou la position correspondant à l'excitation du circuit magnétique est fugitive. On a cherché à remédier à cet inconvénient des dispositifs electromoteursen en prévoyant dans le circuit magnétique deux bobines d'excitation associées chacune à l'une des positions du noyau plongeur, mais dans ce cas on rencontre un autre inconvénient qui consiste en ce que les bobines doivent être alimentées dans des sens définis à l'aide d'un commutateur (par exemple), les bobines devant en outre être alimentées séparément à l'aide d'au moins trois fils. La pose d'un tel dispositif à son endroit d'utilisation n'est donc pas aisée puisque les connexions des fils doivent être réalisées avec soin pourque les courants dans les bobines s 'écou- lent dans les sens appropriés.En outre pour que le noyau plongeur reste dans l'une ou l'autre de ses positions extrêmes, il est en général nécessaire de maintenir le courant dans la bobine correspondante. Pour remédier à ce dernier point, on a déjà proposé d'associer au noyau plongeur un aimant permanent qui par l'intermédiaire d'une pièce ferro-magnétique permet de maintenir le noyau plongeur dans l'une ou l'autre de ses positions après excitation des bobines. Cependant, cette solution ne permet ni de supprimer la complexité des connexions, ni la nécessité de l'inverseur de courant pour alimenter correctement les bobines. L'invention a pour but de fournir un dispositif électromoteur du genre indiqué ci-dessus dépourvu des inconvénients mentionnés. Elle a donc pour objet un dispositif électromoteur tel que défini ci-dessus caractérisé en ce que le nE longer & estftnte-'- également à rotation dans le carter et en ce que les butées sont constituées respectivement par les fonds d'au moins deux encoches de profondeurs axiales différentes, orientées axialement et dont les bords forment une surface de came annulaire coopérant avec un organe suiveur, cette surface de came et cet organe suiveur étant prévus respectivement sur le carter et sur le noyau plongeur ou inversement, chaque encoche comportant au moins un bord incliné sur l'axe du noyau pizeeur pour assurer une partie du mouvement de rotation de celui-ci simultanément à son mouvement axial, et en ce qu'il est prévu en outre des moyens pour passer ledit organe suiveur d'une encoche à l'autre au cours du mouvement axial du noyau plongeur. Grecs à ces caractéristiques, les deux positions de fin de course du noyau plongeur sont définies avec précision, tandis que pour amener ce dernier d'une position de fin de course à l'autre, il suffit d'exciter le circuit magnétique, par une simple impulsion de courant, dont le sens d'écoulement dans la bobine est toujours le même . D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - les Fig. 1 à 3 montrent des vues en coupe axiale, pour trois positions différentes du noyau plongeur, du dispositif électromoteur suivant l'invention; - la Fig. 4 est un schéma de fonctionnement de ce dispo statif; - les Fig. 5, 6 et 7 montrent schématiquement trois applica tons du dispositif électromoteur suivant l'invention. En se référant aux Fig. 1 à 3, on voit que dans l'exemple de réa lisation représenté, le dispositif électromoteur suivant l'invention comprend un carter 1, de forme extérieure cylindrique et composé de deux demi-carters la et lb réunis selon un plan de joint radial médian à l'aide de tiges filetées 2 qui les traversent paral lèlement à son axe X-X, ou à l'aide d'autres moyens d'assemblage classiques. Une chambre cylindrique étagée 3 est ménagée à l'inte- rieur de ce carter 1. Sa partie centrale 4 de plus grand diamètre est destinée à recevoir un circuit magnétique 5. Ce dernier comporte une culasse 6 en forme d'étrier dont les deux ailes 6a et 6b sont disposées radialement par rapport à l'axe du carter et encadrent une bobine d'excitation 7.Le circuit magnétique 5 est maintenu dans le carter grâce au serrage l'un contre l'autre des deux demi-carters la et lb. Il est à noter que le carter peut faire partie intégrante d'un ensemble destiné à remplir simultanément plusieurs fonctions. Un noyau plongueur 8 coopère avec ce circuit magnétique. Il comporte une partie centrale tronconique 9 prolongée à ses deux extrémités par des parties cylindriques 10 et ll au moyen desquelles il est supporté dans deux paliers 12 et 13 ménagés aux extrémités opposées du carter 1. Ces paliers 12 et 13 sont centrés sur l'axe X-X du carter 1 et permettent au noyau 8 d'effectuer à la fois un mouvement axial de translation et un mouvement de rotation autour de cet axe. Le noyau plongeur 8 peut être réalisé en une seule piè- ce en un matériau perméable magnétiquement, mais il est également possible de ne réaliser que la partie centrale 9 en ce matériau, les parties cylindriques 10 et 11 pouvant y être rapportées et être réalisées sur un matériau différent. Dans sa position de repos, le noyau plongeur 8 se trouve repoussé dans la position représentée sur la Fig.l par un ressort hé licoïdal 14 dont la force est antagoniste à celle engendrée par la bobine 7 du circuit magnétique 5 lorsque cette dernière est excitée. Le ressort 14 s'appuie d'une part sur une paroi d'extrémité de la chambre cylindrique 3 et d'autre part sur une rondelle 15 placée dans une rainure annulaire 16 prévue à l'extrémité de petit diamètre de la partie centrale 9 du noyau plongeur 8. Le carter 1 comporte à chacune de ses extrémités, des manchons 17 et 18 de forme générale cylindrique et coaxiaux à l'axe X-X du dispositif. On va tout d'abord examiner le manchon 18 dont la Fig. 4 représente, à une échelle agrandie, une vue partielle développée dans un plan. Le manchon 18 est découpé de manière à présenter deux paires d'encoches 19 et 20, les encoches d'une paire étant disposées symétriquement par rapport à un plan diamétral du manchon et orientées axialement. Les encoches 19 et 20 d'une paire ont des profondeurs axiales différentes et leurs fonds respectifs 21 et 22 forment des butées axiales destinées à définir les deux positions axiales dans lesquelles le noyau plongeur 8 peut etre placé. Les bords respectifs 23, 24, 25 et 26 de ces encoches forment une surface de came qui coopère avec un organe suiveur 27. Dans l'exemple représenté, ce dernier est constitué par une goupille traversant radialement le prolongement cylindrique 11 du noyau plongeur 8. Comme on peut le voir sur la Fig.4, le bord 23 de l'encoche 19 est parallèle à l'axe X-X, tandis que le bord 24 de cette méme encoche est incliné sur cet axe . De même, le bord 25 de l'encoche 20 est parallèle à l'axe X-X, tandis que le bord 26 de cette même encoche est incliné sur cet axe . On voit ainsi, que les encoches ménagent sur le manchon 18 deux portions pointues 28 et 29 s'étendant axialement vers l'extérieur et définiesrespectivement par les bords 24 et 25 et les bords 26 et 23 des encoches. Le manchon 17 qui est prévu 1 'extrémité opposée du carter 1 comporte également deux paires d'encoche 30 et 31 ayant une fonction de transfert et dont les bords adjacents respectifs 32 et 93 sont raccordés l'un à l'autre par une arête34-inclinée sur l'axe X-X du dispositif. Les bords 32 et 33 sont parallèles à cet axe. L'encoche 30 comporte également un bord 35 se raccordant sur le bord 32, incliné sur l'axe X-X et se prolongeant pour former un fond 36. Ce dernier se raccorde sur un bord rectiligne 37 parallèle à l'axe X-X et auquel est adjacent un bord 38 incliné sur l'axe X-X et orienté parallèlement au bord 34 de l'encoche 19. Le bord 33 de l'encoche 31 se raccorde sur un fond 39 qui à son tour est adjacent à un bord 40 incliné sur l'axe X-X et raccordé sur une portion de bord rectiligne 41 s'étendant parallèlement à cet axe. La Fig. 4 montre que les bords inclinés 35 et 40 coInci- dent angulairement avec les pointes 28 et 29 qui sont découpées dans le manchon 18. Les encoches 30 et 31 forment une surface de came coopérant avec un second organe suiveur 42 qui, dans l'exemple représenté, est constitué par une goupille traversant diamètralement la portion cylindrique d'extrémité 10 du noyau plongeur 8. Il est ê noter que le carter 1 ainsi que les manchons 17 et 18 peuvent être faits en une matière plastique appropriée et qu'ils peuvent donc être réalisés facilement par moulage, par exemple. Dans le mode de réalisation représenté, chaque manchon 17 et 18 comporte deux surfaces de came occupant chacune la moitié de la circonférence du manchon correspondant Comme chaque paire de surfaces coopère respectivement avec une goupille 27 ou 42 traversant diamétralement le noyau plongeur 8, tout sa passe comme s'il n'y avait qu'une surface de came par manchon. Toutefois, on comprend que des variantes de réalisation sont possibles pour obtenir différentes courses angulaires du noyau plongeur. Par exemple, cette course angulaire peut être divisée par n si le nombre de rampes sur la circonférence de chaque manchon est multiplié par n. Le fonctionnement est le suivant. On suppose tout d'abord que la goupille 27 se trouve appuyée contre le fond des encoches 19, position dans laquelle le noyau plongeur 8 est maintenu de façon stable par le ressort 14. La goupille 42 est alors dégagée du manchon 17 (Fig.l et 4). Lorsque la bobine 7 du circuit magnétique 5 est excitée (Fig.4), le noyau plongeur se déplace a l'encontre de l'action du ressort 14, pour prendre tout d'abord la position de la Fig.2. La goupille 42 se déplace d'abord le long des bords 41 des encoches 31 et ensuite, le long des bords 40 inclinés sur l'axe X-X. En raison de cette inclinaison, le noyau plongeur exécute un mouvement de rotation autour de l'axe X-X, pendant que la goupille 27, étant dégagée du manchon 18, passe devant les pointes 29 de ce dernier, c' est-à-dire des encoches 19 aux encoches 20. La goupille 42 étant parvenue au fond 39 des encoches 31, la course angulaire du noyau est momentanément interrompue, tandis que l'excitation de la bobine 7 peut être interrompue.Si cela est le cas, le ressort 14 repousse le noyau 8 en sens inverse, de sorte que les goupilles 27 et 42 exécutent tout d'abord un mouvement droit jusqu'à ce que la goupille 42 quitte les bords 33 après quoi le guidage est de nouveau exercé sur la goupille 27 c'est-à-dire dès que celle-ci est appliquée contre les pointes 29. Le ressort 14 continuant à agir le mouvement de recul du noyau est maintenant accompagné d'un mouvement de rotation de celui-ci, puisque la goupille 27 suit désormais les bords 26 des encoches 20, tandis que la goupille 42 se dégage du manchon 17. Les mouvements s'arrêtent dès que la goupille 27 a atteint le fond des encoches 20 (formant la seconde butée pour le noyau plongeur) après quoi une nouvelle position stable du noyau plongeur 8 est obtenue.Ce dernier a donc exécuté une course linéaire de a (Fig. 4) et une course angulaire deD Si la bobine 7 est de nouveau excitée (avec un courant de polarité identique que précédemment), un processus analogue se déroule, la course angulaire étant égale à, , la course liné- aire étant de a, mais parcourue en sens inverse. Pendant ce processus, les surfaces de came des encoches 30 et 31 assurent le transfert de la goupille 27 des encoches 20 aux encoches 19 en passant les pointes 28. Les deux excitations successives de la bobine 7 ont donc provoqué un mouvement linéaire aller-retour sur la distance a du noyau et un mouvement angulaire correspondant à une distance Oc + /3 n. Bien entendu, les excitations de la bobine peuvent être espacées dans le temps d'une quantité voulue. On remarquera quç, dans la mesure où on admet que la bobine 7 peut rester excitée pendant un certain temps, le noyau plongeur 8 peut occuper en fait trois positions stables au gré de l'utilisateur. I1 est évident que l'on peut exploiter aussi bien le mouvement angulaire que le mouvement rotatif du noyau plongeur et que l'on peut également mettre à profit les deux mouvements à la fois. L'excitation de la bobine peut éventuellement intervenir par l'intermédiaire d'un circuit de commande électronique assurant un minutage approprié pour l'excitation de la bobine 7. De façon connue en soi, le noyau plongeur 8 est réalisé de manière à présenter une forme troncontque ce qui procure, pour une course identique par rapport à celle d'un noyau cylindrique, une force du dispositif supérieure au début de chaque mouvement. La Fig. 5 représente une première application du dispositif électromoteur suivant l'invention, dans laquelle il s'agit de la commande d'une serrure de portière de véhicule automob-ile, par exemple. Cette serrure 43 comprend un loquet 44 oscillant autour d'un axe 45 pour la manoeuvre de la serrure. Le loquet 44 est couplé à une tige 46 qui est solidaire du noyau plongeur d'un dispositif d'actionnement 47 selon l'invention. La tige 46 com porte à son extrémité supérieure un témoin 48 de fermeture de portière qui apparaît communément derrière la glace de celle-ci afin d'être visible du conducteur du véhicule. Cette application du dispositif selon l'invention est plus particulièrement destinée aux véhicules ayant une commande simultanée de toutes les portières. La Fig. 6 montre une autre application dans laquelle deux éléments 49 et 50 mobiles l'un par rapport à l'autre doivent pouvoir etre rendus solidaires momentanément. Par exemple, l'élément 50 peut représenter la carosserie d'un véhicule dans laquelle on a monté un dispositif électromoteur 51 suivant l'invention'-élément 49 peut être un couvercle de boîte à gants, un toit ouvrant, un bouchon ou trappe de réservoir ou analogue. Ce dernier élément peut alors comprendre une encoche 52 dans laquelle s'engage l'ex trémité libre d'une tige 53 solidaire du noyau plongeur du dispositi électromoteur. Enfin, la Fig. 7 montre une application d'un dispositif 54 suivant l'invention à un aiguillage 55 de chemin de fer miniature On vient de décrire quelques applications du dispositif électromoteur, mais évidemment cette énumération n'est pas limitative. Ce dispositif peut être utilisé avec profit dans tous les cas où il s'agit de positionner simultanémént plusieurs éléments mobiles par rapport a autant d'éléments fixes. REVEND ;CAT IONS 1 - Dispositif électromoteur comportant un carter dans lequel est placé un circuit magnétique annulaire coopérant avec un noyau plongeur coulissant axialement dans le carter, à l'encontre de l'action d'un ressort de rappel et entre deux butées définissant les limites du mouvement axial, caractérisé en ce que le noyau plongeur (8) est monté également à rotation dans le carter (1) et en ce que les butées sont constituées respectivement par les fonds (21, 22) d'au moins deux encoches (19, 20) de profondeurs axiales différentes, orientées axialement et dont les bords (23 à 26) forment une surface de came annulaire cooparant avec un organe suiveur (27), cette surface de came et cet organe suiveur étant prévus respectivement sur le carter (1) et sur le noyau plongeur (8) ou inversement, chaque encoche (19, 20) comportant au moins un bord (24, 26) incliné sur l'axe (X-X) du noyau plongeur (8) pour assurer une partie du mouvement de rotation de celui-ci simultanément à son mouvement axial, et en ce qu'il est prévu en outre des moyens (30, 31, 42) pour passer ledit organe suiveur (27) d'une encoche (19) à l'autre (20) au cours du mouvement axial du noyau plongeur (8). 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les encoches (19, 20) sont ménagées dans un manchon (18) en saillie sur le carter (1) et entourant coaxialement un prolongement axial (11) du noyau plongeur (8), l'organe suiveur (27) étant constitué par au moins un ergot radial ménagé sur ce prolongement axial (11). 3 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le manchon (18) comporte deux paires d'encoches (19, 20) diamétralement opposées et ledit ergot radial est formé par une goupille (27) traversant diametralement le prolongement axial (11) du noyau plongeur et en saillie des deux côtés de ce prolongement. 4 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce. que chaque encoche (24, 26) comporte également un bord (23, 29) orienté parallèlement à l'axe (X-X) du manchon (18). 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit ressort de rappel (14) sollicite le noyau plongeur (8) dans un sens qui correspond à une application dudit organe suiveur (27) contre les fonds (21, 22t des encoches (19, 20) et en ce que la course du noyau plongeur, parcourue sous l'action dudit circuit magnétique (5) est supérieure a la course linéaire (a) définie par les fonds des encoches pour permettre à l'organe suiveur de passer d'une encoche à 1' autre. 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de passage d'une encoche à l'autre comprennent deux encoches de transfert (30, 31) orientées axialement, mais en sens opposé par rapport aux encoches (19, 20) définissant lesdites butées, les bords (32 à 42) de ces encoches (30, 31) formant une seconde surface de came annulaire coopérant avec un second organe suiveur (42), cette seconde surface de came et ce second organe suiveur étant respectivement prévus sur le carter et sur le noyau plongeur ou inversement, chaque encoche de transfert (30, 31) comportant au moins un bord ( 35,40) incliné sur l'axe (X-X) et colncidant augulairement avec la zone de transition(pointes 28, 29) entre deux encoches successives (19, 20) définissant lesdites butées (21, 22). 7- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites encoches de transfert (30, 31) sont ménagées dans un manchon (17) en saillie sur ledit carter (1) et entourant coaxialement un prolongement (10) du noyau plongeur (8) et en ce que ledit second organe suiveur (42) est un ergot radial ménagé sur ce prolongement axial (10). 8 - Dispositif suivant la revendication 7 prise ensemble avec l'une quelconque des revendications 3 à6 , caractérisé en ce que ledit manchon (17) comporte deux paires d'encoches (30, 31) diamétralement opposées et ledit ergot radial (42) est une goupille traversant diamtetralement le prolongement correspondant (10) du noyau plongeur (8).