Brevet FR2549978A1 — publié le 19850201

La présente invention a essentiellement pour objet un dispositif d'actionnement réversible et constamment contrôlé d'un organe quelconque. Elle vise également un organe de véhicule actionné par au moins un-dispositif conforme aux principes de l'invention. On a déjà proposé dans l'industrie automobile des vérins ou actionneurs permettant la commande à distance de divers équipements auxiliaires, tels que par exemple les serrures de porte, les vannes, les phares, etc.... Le contrôle de certains de ces équipements exige parfois, comme c'est le cas pour le réglage des phares, l'emploi d'actionneurs à action réversible et procurant une multitude de points intermédiaires de stabilisation entre deux positions extrêmes. L'utilisation de moteurs électriques auxquels est souvent associé un moyen de blocage à friction, permet d'atteindre ce but. Cependant, bien que les moteurs électriques ou autres appareils soient satisfaisants sur le plan de la consommation faible de courant, ils demeurent malgré tout très chen à réaliser en grande série, car ils exigent un grand nombre de pieces souvent miniaturisées, ce qui ne leur confère pas toujours la fiabilite de fonctionnement requise. Aussi, la présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un nouveau dispositif d'actionnement réversible et utilisant les propriétés des pièces ou alliages dits à reprise thermique et à mémoire. On sait que ces pièces ou alliages présentent la particularité de subir une transformation de cisaillement en refroidissant d'un état de haute température, dit austénitique, à un état de basse température, dit martensitique. Autrement dit, si l'on déforme un objet formé d'un tel alliage pendant qu'il est à l'état martensitique, il conserve cette déformation, et si alors on le chauffe pour le ramener à une température oA il est austénitique, il tend à reprendre son état non déformé. Certes, on a déjà proposé des actionneurs utilisant une pièce ou un alliage du type ci-dessus et attelé à un ressort par exemple, en vue de permettre un mouvement de va-et-vient. En effet, le chauffage de l'alliage par résistance électrique permet d'actionner le ressort dans le sens inverse de celui correspondant à la force de compression, et cela parce que l'alliage aura eté préalablement déformé par le ressort et tendra, sous l'effet du chauffage,à reprendre sa position initiale. Cependant, pour agir à l'encontre de la force de compression du ressort, la pièce ou l'alliage à reprise thermique doit être maintenu constamment en chauffe, ce qui est évidemment coûteux sur le plan de la consommation électrique.Au surplus, il n'est pas possible d'obtenir des positions de réglage stables et intermédiaire Aussi, la présente invention a pour but de remédier à tous les inconvénients ci-dessus et de résoudre notamment le problème de la consommation de l'énergie électrique et du réglage des actionneurs connus jusqu 'à présent, en tirant avantage des propriétés particulières et inhérentes aux matériaux à mémoire et à reprise thermique. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'actionnement réversible et constamment contrôlé d'un organe quelconque, caractérisé par l'association en opposition d'au moins deux pièces métalliques à reprise thermique comportant chacune un élément chauffant pour que le chauffage de la première pièce commande le déplacement dans une direction dudit organe en même temps que la déformation de la deuxième pièce, et pour que le chauffage de la deuxième pièce commande le déplacement dudit organe dans une autre direction en même temps que la déformation de la première pièce. On comprend donc que le chauffage alternatif des deux pièces permettra leur déformation alternative, et par conséquent un déplacement alternatif de l'organe associé à ces pièces, ce déplacement étant toujours contrôlé et fonction du temps de chauffage, de sorte que l'organe à commander pourra prendre telle ou telle position stable et précise entre deux positions extrêmes. Suivant une autre caractéristique de ce dispositif, l'élément chauffant associé à chaque pièce précitée est constitué par une résistance électrique rapportée sur cette pièce ou bien est constitué par chaque pièce elle-même dans laquelle passe un courant susceptible de la chauffer par effet joule. Le dispositif de l'invention est encore caractérisé par un moyen de verrouillage en position de l'organe précité agissant hors des périodes d'alimentation en courant ou de chauffage de l'une ou l'autre pièce. Ce moyen de verrouillage permet d'éliminer les phénomènes de rémanence, hystérésis et dilatation lorsque cesse le chauffage, et fixe positivement l'organe mobile entre les deux pièces précitées revenues à l'état martensitique, c'est-à-dire malléable. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les pièces précitées sont des lames arquées ou analogues réunies par une de leurs extrémités qui est solidaire de l'organe à commander. Suivant un autre mode de réalisation, les pièces métalliques précitées présentent la forme de spirales accouplées de maniere inversée par une de leurs extrémités à l'organe précité. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, les pieces métalliques sont respectivement constituées par deux enroulements hélicoïdaux réunis par une de leurs extrémités qui est solidaire de l'organe à commander. On ajoutera encore ici que le déplacement de l'organe à commander est avantageusement asservi au déplacement d'au moins un elément, tel que par exemple la suspension d'un véhicule , par l'intermédiaire d'un montage électronique comprenant un potentiomètre de détection du déplacement dudit élément, lequel potentiometre est incorporé à un pont de Wheatstone qui comprend au moins une résistance de recopiage et auquel est associé au moins un comparateur. L'organe à commander peut être par exemple constitué par une came rotative. Cette came rotative peut coopérer avec par exemple lespharesd'un véhicule pour assurer une correction automatique en site de ces phares en fonction notamment de l'état de charge et des suspensions du véhicule. Bien entendu, le dispositif de l'invention pourrait commander tout autre organe qu'une came rotative, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaltront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple ,et dans lesquels - les figures 1 à 3 illustrent respectivement et très schématiquement trois modes de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention - la figure 4 est une vue schématique et de côté d'un phare réglable en site à l'aide d'une came rotative - la figure 5 est une vue de face de ce phare - la figure 6 est une vue agrandie et en coupe axiale de la came rotative commandée par le dispositif de l'invention, suivant un exemple de réalisation , - la figure 7 est une vue de face de cette came suivant la flèche VII de la figure 6 - la figure 8 illustre un schéma électrique utilisable pour commander le réglage en site des phares d'un véhicule - la figure 9 est une vue schématique et de face d'un autre mode de réalisation d'un -dispositif conforme à l'invention pour commander la came rotative précitée ; et - la figure 10 est une vue schématique et en coupe axiale d'un autre mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention et susceptible de commander également la came rotative précitée ou un autre organe quelconque. Suivant l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, un dispositif d'actionnement réversible conforme à l'invention comprend deux pièces métalliques à mémoire et à reprise thermique , associées en opposition et montrées respectivement en 1 et 2. Ces deux pièces se présentent de préférence sous la forme de lames arquées et sont réunies par l'une 3 de leurs extrémités, laquelle extrémite est solidaire d'un organe quelconque à commander. Chaque pièce ou lame 1, 2 peut être munie d'une résistance électrique chauffante. Mais l'élément chauffant peut être constitué par chaque pièce ou lame 1, 2 elle-même dans laquelle passe un courant susceptible de la chauffer par effet joule, comme cela est représenté sur la figure 1. Ainsi, le chauffage de la pièce ou lame 1 , préalablement déformée , commande le déplacement du point 3, c'est-à-dire de l'organe à commander, vers la droite de la figure 1, en même temps que la déformation de la pièce ou lame 2. Les positions respectives des lames 1, 2 et du point 3 ont été illustrees en traits pointillés et repérées respectivement en la, 2a et 3a. Si maintenant on fait passer un courant dans la deuxième pièce 2 pour la chauffer, cette pièce qui a été préalablement deformée par la piècel, reprend sa position initiale, de sorte qu4il y a déplacement vers la gauche de la figure 1 et déformation de la pièce 1 qui, à son tour, peut être à nouveau chauffée pour provoquer un nouveau déplacement de l'ensemble vers la droite de la figure 1. On comprend donc qu'en fonction de la quantité de chaleur transmise à la pièce 1 ou 2, on obtiendra un déplacement du point 3 et donc de l'organe à commander vers la droite ou vers la gauche. Et lorsque la chauffe sera arrêtée, il y aura stabilisation du mouvement du dispositif qui ne consommera alors plus d'énergie. Suivant l'exemple illustré par la figure 2, le dispositif de l'invention peut comporter deux lames en spirale 4, 5 accoupléesde manière inversée par l'une 4a, 5a de leurs extrémités à un organe à commander qui ici est par exemple une tige 6. Ainsi, comme on le comprend, la tige 6 pourra tourner dans un sens ou dans l'autre autour de son axe , selon que l'on chauffera la spirale 4 ou la spirale 5. Comme il apparaît sur la figure 3, le dispositif de l'invention peut encore être constitué par deux enroulements helicoldaux 7, 8 réunis par une extrémité 9 à un organe à commander quelconque 10. A chaque enroulement 7, 8 est bien entendu associé un élément individuel de chauffe tel qu'une résistance électrique par exemple, ou bien, comme on l'a décrit précédemment à propos de la figure 1, chaque enroulement est tout simplement chauffé par effet joule grâce au courant que l'on y fait passer. Dans ce mode de réalisation, on comprend qu'en chauffant l'un ou l'autre enroulement on obtiendra un déplacement linéaire vers la gauche ou vers la droite de l'organe 10. On décrira maintenant l'application des dispositifs représentés sur les figures 1 à 3 à la commande en rotation d'une came 11 permettant le réglage en site d'un phare 12 de véhicule, tel que celui représenté sur les figures 4 et 5. Le phare 12 pivote à sa partie inférieure autour d'un axe horizontal 13 et comporte à sa partie supérieure une butée 14 avec laquelle coopère la came 11 montée rotative en 15 sur une partie du vehicule et comportant une rampe 16. La correction de réglage en site est réalisée par la rotation dans un sens ou dans l'autre, d'un quart de tour environ, de la came 11 dont la rampe 16 agit sur la butée 14. Comme on le voit sur les figures 6 et 7, la came 11 est montée pivotante sur un axe 17 solidaire d'une platine 18 elle-même solidaire d'une partie quelconque du véhicule. La rotation de cette came est assurée par deux lames ou spirales 19, 20 comme celles représentées schématiquement sur la figure 2. L'une des extrémités des lames ou spirales 19, 20 est fixée sur une petite tige ou un pion solidaire de la platine 18. C'est ainsi que l'on a repéré sur les figures 6 et 7 l'extrémité 19a de la lame spiralée 19 fixée sur un pion 21, étant bien entendu que la came 11 comportera une partie échancrée 22 pour que, lors de sa rotationXelle ne soit pas gênée par le pion 21. L'autre extrémité des lames 19, 20 est fixée en 23 sur la partie 24 formant moyeu de la came 11. Autour du moyeu 24 est prévue une piste conductrice 25 qui assure la liaison électrique entre les lames 19, 20 et une piste d'alimentation 26 électriquement reliée en 27 à une piste ou résistance de recopiage 28. On a montré schéma- tiquement en 29 et 30 sur la figure 6 des contacts élastiques prenant appui respectivement sur la piste de recopiage 28 et sur la piste d'alimentation 26. Le contact 29 et la résistance 28 forment un lecteur de position Rp dont on parlera plus loin. On comprend donc qu'en chauffant la lame 19, ou la lame 20 on obtiendra la rotation de la came 11 dans un sens ou dans l'autre pour permettre le réglage en site du phare 12. Mais on se reportera maintenant à la figure 8 pour décrire le schéma électrique permettant le réglage en question. Afin de deoemmander le réglage du projecteur ou phare 12 en fonction de l'assiette du véhicule, on utilise un potentiomètre Rv lié par exemple au bras de suspension arrière d'un véhicule par exemple. Ce potentiomètre donne une résistance variable et fonction de l'assiette du véhicule. Des résistances complementairuR ,Rb, le potentiomètre Rv, et le lecteur de position Rp de la came 11 de commande du projecteur 12 sont montés dans un pont de Wheatstone de manière à disposer d'un système indépendant de la tension de la batterie. A l'équilibre, on a la relation R a x R = RS x Rv Entre les points A et B du pont, sont montés deux comparateurs C , Cb commandant, par l'intermédiaire de deux transistors Ta t Tb , deux relais Q actionnant indépendamment chacune des lames ou spirales 19, 20 montées en opposition, comme on l'a décrit précédemment. Selon que la polarisation aux points , B est positive ou négative, les comparateurs C b ou C a débloquent les transistors T b ou T de commande des relais Q alimentant a les lames ou actionneurs 19 ou 20. Chaque lame ou actionneur, constituant une résistance pure, est chauffer et transmet un mouvement de rotation à la came 11, étant entendu que, lors de ce mouvement, la résistance Rp évolue jusqu'à annulation de la tension aux bornes A et B. On remarquera ici que le potentiomètre Rp est au p même potentiel négatif que le point commun 23 des lames 19, 20, ce qui facilite la réalisation technologique. Le temps de réponse ou constante de temps du système est donné en choisissant judicieusement les résistances des lames ou actionneurs 19 et 20. Par exemple, pour une durée de fonctionnement totale de trois secondes, on a un courant de 4 ampères, et pour 0,1 seconde, on a un courant de 15 ampères, ce qui représente un courant tout à fait acceptable pour un fonctionnement intermittent. Bien que le dispositif selon l'invention ne soit pas particulièrement sensible aux efforts extérieurs exercés par les petits équipements,il est avantageux, pour les projecteurs de véhicule, compte-tenu de la malléabilité des métaux à mémoire, d'adjoindre un système de blocage en position d'équilibre du pont de Wheatstone. Ce système de blocage peut être constitué par une lame élastique (non représentée) prenant appui sur la périphérie de la came 11, et maintenue serrée au moyen d'un ressort et d'un solénoïde en opposition. Le solénoïde sert à desserrer le freinage lorsque les deux lames 19, 20 sont exitées, et sa commande est effectuée par une fonction "OU", ou mieux en montant, comme on le voit sur la figure 8, qui solénoïde Z en série avec les lames 19 et 20. Cette réalisation est plus aisée oente tenu de la faible résistance des lames, et on profite ainsi de la bobine du solénoïde pour ajuster la tension et l'ampérage des lames ou actionneurs. Bien entendu, la rotation de la came 11 peut être réalisée autrement que par des lames en spirale 19 et 20. C'est ainsi que l'on a montré schématiquement sur la figure 9 un entraînement de la came Il au moyen du dispositif représenté sur la figure 1 et qui comprend deux lames arquées 31, 32 à reprise thermique, réunies par leur extrémité 33 solidaire de la came 11. L'autre extrémité 34, 35 de la lame 31, 32 est fixée en deux points sur une platine, telle que par exemple la platine 18 susmentionnée, cette platine portant un axe 17. Chaque lame 31, 32 peut être individuellement parcourue par un courant de chauffage, comme on l'a déjà expliqué à propos de la figure 1, de sorte que la came 11 pourra tourner dans un sens ou dans l'autre comme déjà expliqué. Bien entendu, la came 11 portera sur sa face en regard de la platine les connexions voulues, et notamment un potentiomètre de lecture de position Rp, comme cela a déjà été décrit à propos des figures 6 et 7. La came 11, ou bien un autre organe quelconque, peut encore être commandé par la réalisation représentée sur la figure 10 et qui utilise le dispositif montré schématiquement sur la figure 3. En effet, sur cette figure, on voit deux enroulements hélicoïdaux 36, 37 constitués chacun d'un métal à mémoire et à reprise thermique, et reliés par leurs extrémités 36a, 37a à une pièce 38 solidaire d'une tige39. Un manchon 40 thermiquement et électriquement isolant sert de guide à la pièce oucou'isseau 38 sur lequel est fixée la tige 39, cette tige pouvant par exemple être de la tôle découpée. Deux tubes métalliques 41 sont emmanchés sur le manchon 40 qui les isole thermiquement,et servent de radiateurs. Ces deux tubes portent à leurs extrémités un bouchon de fermeture 42 qui enserre des connexions d'alimentation 43. La tige 39 est reliée par exemple à la came rotative 11 décrite précédemment pour pouvoir l'actionner dans un sens ou dans l'autre. En effet, comme on l'a déjà expliqué à propos de la figure 3, lorsqu'on alimente en courant l'élément 36, celui-ci s'allonge et déforme par compression l'élément 37 jusqu'à la cessation du courant, ce qui provoque l'entrai- nement de la tige 39. Réciproquement, on obtient bien sûr le mouvement inverse. On notera ici que les résistances sont calculées de façon à ce que le déplacement linéaire de la pièce ou'coulisseau 38 se fasse toujours à l'intérieur de la partie isolante constituée par le manchon 40. On a donc réalisé suivant l'invention un dispositif d'actionnement réversible résultant de l'association en opposition d'au moins deux pièces métalliques à mémoire et à reprise thermique, lequel dispositif peut avantageusement revêtir diverses formes de réalisation pour être apte à commander le mouvement d'éléments quelconques, et cela d'une manière parfaitement contrôlée. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple , et elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'actionnement réversible et constamment contrôlable d'un organe quelconque, caractérisé par l'association en opposition d'au moins deux pièces métalliques (1,2 ; 4,5 ; 7,8 ; 19,20 ; 31,32; 36,37) à reprise thermique comportant chacune un élément chauffant individuel pour que le chauffage de la première pièce commande le déplacement dans une direction dudit organe (6,10,11) en même temps que la déformation de la deuxième pièce et pour que le chauffage de la deuxième pièce commande le déplacement dudit organe dans une autre direction en même temps que la déformation de la première pièce. 2.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément chauffant associé à chaque pièce précitée est constitué par une résistance électrique rapportée sur cette pièce ou est constitué par chaque piece elle-meme dans laquelle passe un courant susceptible de la chauffer par effet joule. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par un moyen de verrouillage en position de l'organe précité agissant hors des périodes d'alimentation en courant ou de chauffage de l'une ou l'autre pièce. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les pièces précitées sont des lames arquées ou analogues (1,2 ; 31,32) réunies par une de leurs extrémités (3,33) qui est solidaire de l'organe à commander. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérise en ce que les pièces métalliques précitées présentent la forme de spirales (4,5; 19,20) accouplées de manière inversee par une de leurs extrémités (4a,5a) à l'organe précité (6). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les pièces métalliques précitées sont respectivement constituées par deux enroulements hélicoïdaux (7,8 ; 36,37) réunis par une de leurs extrémités (9) qui est solidaire de l'organe à commander (10). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le déplacement de l'organe à commander est asservi au déplacement d'au moins un élément par l'intermédiaire d'un montage électronique comprenant un potentiomètre (Rv) de détection du déplacement dudit élément, incorporé à un pont de Wheatstone qui comprend au moins une résistance de recopiage (28, Rp) et auquel est associé au moins un comparateur (Ca, Cb). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'organe à commander est une came rotative (11). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la came rotative précitée (11) coopère avec les phares (12) d'un véhicule pour assurer une correction automatique en site de ces phares en fonction notamment de l'état de charge et des suspensions du véhicule. 10. Organe de véhicule actionné par au moins un dispositif selon l'une des revendications 1 à 7.