Brevet FR2565026A1 — publié le 19851129

-1 - La présente invention concerne un dispositif pour adapter la caractéristique course/force d'un électro- aimant et une caractéristique course/force déterinée d'un composant à manoeuvrer par l'électro-aimant, un méca- nisme à levier étant disposé entre l'armature de l'é- lectro-aimant ou un élément actionnant cette armature et le composant à actionner et l'adaptation étant réa- lisée par rotation du levier du mécanisme de levier autour d'une butée espacée des axes, pratiquement ali- gnés, de l'armature ou de l'élément ou du composant, à partir du début de la course du composant. La caractéristique course/force d'un électro-aimant est défavorable car il existe une différence importante entre la petite force initiale et la grande force finale sur la longueur de la course. Lors de la conception d'électro-aimants pour actionner différents composants, comme par exemple des soupapes de tous types, des aiguillages de triage, des poussoirs, des clapets, des verrouillages, des compo- sants du domaine technique de la manutention, etc.., on se heurte toujours au problème de la force de décollage. Déjà pour vaincre le frottement d'adhérence, il est sou- vent nécessaire d'une force augmentée jusqu'à 100 %. Il s'ajoute à cela encore d'autres influences, comme le blo- cage des composants à actionner, la viscosité des lubri- fiants qui est fonction de la température, les forces d'accélération, etc. Pour vaincre ces résistances additionnelles, on doit veiller, lors de la conception d'électro-aimants, à disposer d'une force initiale suffisante. Cela conduit à un surdimensionnement des électro-aimants, à une aug- mentation de leur coût, à une consommation supérieure de courant et à une augmentation de poids car la force ini- tiale accrue de l'électro-aimant n'est utilisée que pen- dant une fraction de la course totale du composant à ac- -2- tionner. La présente invention a pour but de créer un dispositif du type défini ci-dessus, à l'aide duquel on puisse éliminer les inconvénients précités. Conformément à l'invention, ce problème est résolu en ce que, pour un rapport de transmission de force i > 1, le point d'appui de l'armature ou de l'élé- ment sur le levier est plus rapproché de l'axe de com- posant que le point d'appui du levier sur le composant tandis que, pour un rapport de transmission de force i plus rapproché de l'axe de composant que le point d'ap- pui de l'armature ou de l'élément sur le levier. elon d'autres particularités de l'invention: - Pour un rap ort de transmission de force i > 1, le levier fait un angle aigu avec l'axe de composant, ou bien avec une partie de l'axe de composant, considérée à partir du point d'appui de l'élément sur le levier dans la direction de déplacement du composant. - Dans le cas o il est prévu plusieurs leviers, ces leviers forment, au moyen de parties de liaison, un en- semble unitaire dans la zone des extrémités s'appuyant contre les butées. - Les leviers et les parties de liaison ont la forme d'une rosace. - La rosace est formée d'un fil métallique. - La butée du levier ou de la rosace est agencée sous forme d'une rainure. - Le levier ou bien la rosace est disposé dans la cavité existant entre la surface de butée du corps de l'électro- aimant et la surface frontale de l'armature. - L'élément et le composant sont disposés de telle sorte que l'axe de l'élément coïncide radialement approxima- tivement avec l'axe du composant, le levier -ou bien la rosace étant disposé entre une surface radiale, ou bien -3- 2565026 entre un décrochement de l'élément et une surface fron- tale du composant ou bien un collet du composant. - Le collet est disposé dans la zone de la surface fron- tale du composant qui est tournée vers l'électro-aimant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une position de départ de l'élé- ment en forme de tige de poussée, du levier et du composant à actionner pour un rapport de transmission de force i >1, la figure 2 montre le levier correspondant à l'agence- ment de la figure 1 dans une position prise après rota- tion pour un rapport de transmission de force i = 1. La figure 3 montre la position limite du levier soutenu des deux c8 és, pour un rapport de transmission de force i La figure 4 montre la position limite de la tiqe de poussée et du levier correspondant à l'agencement de la figure 3 pour le composant actionné par le c8té oppo- se. La figure 5 montre une position initiale de l'armature, du levier agencé sous forme d'une rosace et du composant à actionner. Les figures 6 à 8 représentent la caractéristique force/course de l'électro-aimant agissant sur les composants à ac- tionner conformément aux agencements représentés sur les figures I à 5, par exemple dans le cas d'un poussoir de soupape. La figure 9 montre une position initiale de l'élément sous forme d'une barre de poussée comportant un dé- crochement, des leviers agencés en forme de rosace et des composants à actionner pour un rapport de transmis- sion i > 1, par exemple dans le cas d'un électro-aimant -4- 2565026 de percussion. La figure 10 montre les leviers de la rosace correspon- dant à l'agencement de la figure 9 dans une position prise après rotation. La figure 11 montre les leviers de la rosace correspon- dant à l'agencement de la figure 10 dans une position prise après translation. La figure 12 montre une position initiale de l'élément se présentant sous forme d'une barre de traction compor- tant un entraîneur, les leviers de la rosace et les com- posants à actionner pour un rapport de transmission de force i > 1, par exemple dans le cas d'un électro-aimant de traction. La figure 13 montre la caractéristique course/force de l'élec- tro-aimant pour les composants à actionner conformément aux figures 9 à 12. La figure 14 est une vue en coupe faite suivant la ligne A-A de la figure 9. La figure 15 est une vue en coupe faite suivant la ligne B-B de la figure 12. La figure 16 est une vue en coupe faite suivant la ligne C-C de la figure 3. Sur les figures I à 3, on a représenté le mode de réalisation le plus simple du dispositif conforme à l'invention. Le levier 2 est disposé entre la tige de poussée 3 actionnée par l'armature de l'électro-aimant et le composant 1 à actionner. Le levier 2 est en con- tact avec la tiqe de poussée 3 au point d'appui 5 et avec le composant I au point d'appui 4. Du fait que l'extrémité d'appui 10 du point d'appui 2 est en con- tact avec une butée 9 espacée de l'axe 6a de la tige depoussée et de l'axe 6b du composant, la tige de poussée 3 agit sur le composant 1 avec un rapport de transmission de force i > 1. Pendant la course, dans le sens de la flèche représentée, la valeur du rapport de -p- transmission de force correspondant aux points d'appui 11 diminue jusqu'à i = I (figure 2). Le levier 2 modifie alors sa position, inclinée d'un angle aigu par rapport à l'axe de composant 6b, pour prendre une position ap- proximativement perpendiculaire. On obtient ainsi une suppression de la force sur le composant 1 conformément à la figure 6, la course de la tige de poussée 3 étant alors plus longue (AC) que celle du composant 1 (BC). Les symboles signifient: Il = course, F = force. Dans le cas o il n'existe aucune obligation d'une autre adaptation de la force de l'électro-aimant à une action déterminée sur le composant 1, l'effet du mécanisme à levier au poirnt C est supprimé d'une manière connue par translation du levier 2 dans le cuide 12. La force maxi- male à exercer sur le composant I est atteinte en fin de course au point D. Dans le cas o une autre adapta- tion est souhaitée, la butée 9 doit être agencée en étant soutenue des deux côtés (figure 3). Par une trans- lation supplérmetaire de la tige de poussée 3 dans la direction de la flèche représentée, le rapport de transmission de force varie à partir du point C, en cor- respondance aux points d'appui 8, 7, de la valeur i = 1 jusqu'à la valeur i mer le maximum, souvant non utilisable, de la force de 1 'électro-aimant et d'obtenir une caractéristique course/force conforme à la figure 7. On peut ainsi obtenir pour la tige de poussée 3 et le composant 1 des courses de même valeur. La force maximale s'exerçant sur le compo- sant 1 correspond au point D. Dans la combinaison corres- dant à la caractéristique de la figure 6, on obtient la caractéristi- que- course/force de la figure 8, qui représente une - adaptation optimale de l'action de l'électro-aimant, par exemple sur un poussoir de soupape. Pour éviter les forces transversalesour le composant 1 à actionner, il est avantageux de disposer plusieurs leviers 2 uniformément ou symétriquement par rapport à l'axe de composant 6b. Les différents leviers 2 peuvent être reliés entre eux au moyen des parties de liaison 16. Il est en outre avantageux d'agencer les leviers 2 et les parties de liaison 16, par exemple au moyen d'un fil en acier à ressort, sous la forme d'une rosace 16a (figures 3 et 16). Sur la figure 5, on a montré la disposition d'une telle rosace 16a dans la cavité 25 existant entre le corps 13a de l'électro-aimant 13 et l'armature 3. La surface frontale 26 de l'armature 3 a une force conique identique à celle de la surface de butée 27 du corps 13a, pour limiter l'entrefer en fin de course de l'arma- ture 3 seulement à la cavité résiduelle de la rosace 16a entre les leviers 2. Sur la figure 9, on a représenté un exemple d'agencement du dispositif conforme à cette invention dans le cas d'un électro-aimant de poussée. Dans l'électro-aimant 13, une armature pourvue d'une tigede poussée 3a est montée d'une manière connue dans deux paliers 14. La tige de percussion 3a compqrte un décrochement 15. Le composant lb à actionner et se pré- sentant sous la forme d'un poussoir est disposé de façon à pouvoir coulisser sur la tige de percussion 3a. La ro- sace 16b (figure 14) est disposée dans le carter 19 en- tre le décrochement 15 et la butée 9. Les leviers 2 de la rosace 16b occupent une position inclinée dans la- quelle ils font un angle aigu avec l'axe 6b du compo- sant. Les différents leviers 2 sont en contact avec l'appendice 15 de la tige de poussée 3a aux points d'appui 5 et ils sont en contact avec le col t 18 du composant lb aux points d'appui 4. On obtient ainsi un rapport de transmission de force constant i > 1. Le composant lb est déplacé au début de la course avec une force accrue (figure 15a). Lorsque les leviers 2 attei- 2565026- -7- gnent la position perpendiculaire à l'axe de composant 6b, l'action du mécanisme à leviers est supprimée (fi- gure 10). Le reste de la course du composant lb s'effec- tue alors à partir du point C sous l'action directe de la force engendrée par l'électro-aimant 13 (figure 1l). Ainsi par exemple dans le cas d'une course totale d'é- lectro-aimant 13 de 20 mm, la course totale du composant lb s'élève à 17 mm, tandisque la force s'exerçant sur le composant lb pendant les trois premiers millimètres de la course est doublée. bur cette distance de 3 mm, on doit également tenir compte du jeu des organes transmet- tarit la force, de manière que l'assistance proprement dite au démarrage se produise seulement sur environ 2 à 2,5 min. Dans le cas d'un électroaimant de traction, le collet 18 du composant lc camporte un certain nambre d'évide- ments 22 (figure 15) correspondant aux leviers 2 de la rosace 16c, les bras 3d de l'entraîneur 3c fixé sur la tige de traction: 3b passant au travers desdits évide- ments. Les leviers 2-de la rosace 16c sont disposés en oblique et suivant un angle aigu par rapport à la partie 6b' de l'axe de composant 6b, considéré à partir du point d'appui 5 des bras 3d sur les leviers 2 dans la direction de déplacement du composant lc. Sous l'effet de la force de traction exercée par les bras 3d, l'ac- tion exercée sur le composant lc par l'intermédiaire des leviers 2 de la rosace 16c est amplifiée avec un rapport de transmission de force i > 1. De façon analogue aux figures 10 et 11, l'action du mécanisme à leviers est supprimé-e après la phase d'assistance au démarrage (fi- gure 13b). Dans le cas d'un électro-aimant de rotation, il est possible également d'assurer une assistance au démarrage conformément à cette invention. A cet effet, l'élément actionné par l'armature de l'électro-aimant -8- 2565026- et se présentant par exemple sous la forme d'une came, les leviers et le composant à actionner, monté à rota- tion sous forme d'un arbre d'entraînement de préférence sur l'arbre de l'armature, exécutent les mouvements de rotation. Sur la figure 16, on a représenté la rosace 16a servant à l'actionnement du composant 1, se présen- tant sous la forme d'un poussoir de soupape. La rosace 16a s'appuie des deux c8tés sur une butée 9 se présen- tant sous la forme d'une rainure 21 (figure 3). Les composants I - Ic doivent être amenés dans leurs positions initiales soit au moyen d'une force ex- térieure soit au moyen d'une force intérieure, par exem- p'e à l'aide d'un ressort 23. Du fait que conformément à la figure 13 la crête de force de l'électro-aimant n'est pas supprimée, elle peut être absorbée à l'aide d'un ressort intercalaire 24 avant la fin de course (figure 11) et elle est à nouveau utilisée pour l'assis- tance au démarrage lors du mouvement de rappel. Les avantages du dispositif conforme à cette invention consistent en ce que la réalisation est simple et par conséquent peu coûteuse. La relation défavorable course/force d'un électro-aimant peut être adaptée, au moyen du dispositif conforme à l'invention, à l'action désirée à exercer sur le composant à actionner. L'agen- cement des leviers 2 sous la forme d'une rosace 16a-c est très avantageuse. Dans le cas des soupapes à ti- roirs, la rosace 16a permet la suppression de force dans la partie initiale de la course du tiroir, et notam- ment également avec la surface de travail obtenue dans la partie extrême de la course (AF 1+3 = AF 2, figure 8). L'adaptation course/force ainsi obtenue améliore sensi- blement les propriétés des soupapes électromagnétiques et permet ainsi de réduire leur consommation de puis- sance. La rosace 16a présente la particularité que, dans la position centrale du tiroir d'"ne soupape, elle n'est pas située dans le trajet du tiroir commuté sur le c6té opposé conformément à la figure 4, de sorte que la rosace 16a conserve sa position fixe. La position du composant lb, c sur l'élément 3a, b est applicable, dans le cas d'une faible course ou d'un petit angle de rotation pendant la phase d'assis- tance au démarrage, aux électro-aimants depoussée, de traction et de rotation car, pour la partie restante relativement longue de la course ou pour la partie res- tante du grand angle de rotation, les paliers 14 utili- sés jusqu'à maintenant et dans la plupart des cas auto- lubrifiants sont préservés. L'amplification utile, de 2 à 5 fois, de la force initiale s'exerçant sur le com- posant 1-Iz.e. e de choisir des électro-aimants moins puissants, moins coûteux et consommant moins de courant. -10- 2565026 - RE-DICATIOINS - I - Dispositif pour adapter la caractéristique course/force d'un électroaimant et une careactéristique course/ force déterminée d'un composant à manoeuvrer par l'élec- tro-aimant, un mécarnisme à levier étant disposé entre l'armature de l'électro-aimant ou un élément actionnant cette armature et le composant à actionner,l'adapta- tion étant réalisée par rotation du levier du mécanisme de levier autour d'une butée espacée des axes, prati- quement alignés, de l'armature ou de l'élément ou du composant, à partir du début de la course du composant, caractéris6 en ce que, pour un rapport de transmission de force i > I le point d'appui (5) de l'armature ou de l'élément (3, 3a, 3d) sur le levier (2) est plus rappro- ché de l'axe de composant (6b, 6b') que le point d'ap- pui (4) du levier (2) sur le composant (1, la, lb, Ic) tandis que, pour un raIport de transmission de force i 1, le point d'appui (7) du levier (2) sur le compo- sant (1) est plus rapproché de l'axe de composant (6b) que le point d'appui (8) de l'armature ou de l'élément (3) sur le levier (2). 2 - Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que, pour un rapport de transmission de force i > 1, le levier (2) fait un angle aigu avec l'axe de composant (6b), ou bien avec une partie (6b') de l'a- xe de composant (6b), considérée à partir du point d'ap- pui (5) de l'élément (3d) sur le levier (2) dans la di- rection de déplacement du composant (1c). 3 - Dispositif selon une des revendications 1 ou 2, comportant plusieurs leviers disposés coaxialement ou symétriquement par rapport aux axes de l'armature ou de l'élément ou bien du composant, caractérisé en ce que les leviers (2) forment au moyen de parties de liai- son (16) un ensemble dans la zone des extrémités (10) s'appuyant contre les butées (9). -11- _2565026 4 - Dispositif selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que les leviers (2) et les parties de liaison (16) ont la forme d'une rosace (16a-c). - Dispositif selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce que la rosace (16a-c) est formée d'un fil métallique. 6 - Dispositif selon une quelconque des reven- dications 3 à 5, caractérisé en ce que la butée (9) du levier (2) ou de la rosace (16a) est agencée sous forme d'une rainure (21). - 7 - Dispositif selon une quelconque des reven- dications I à 6, caractérisé en ce que le levier (2) ou bien la rosace (16a) est disposé dans la cavité (25) existant entre la surface de butée (27) du corps (13a) de l'électro-aimant (13) et la surface frontale (26) de l'armature (3). 8 - Dispositif selon une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément (3a, 3b) et le composant (lb, 1c) sont disposés de telle sorte que l'axe (6a) de l'élément (3a,3b) coïncide ra- dialement approximativement avec l'axe (6b) du composant (lb,lc), le levier (2) ou bien la rosace (16b, 16c) étant disposé entre une surface radiale, ou bien entre un décrochement (15) de l'élément (3d, 3a) et une sur- face frontale (17) ou un collet (18) du composant (lb; lc). 9 - Dispositif selon la revendication 8, ca- ractérisé en ce que le collet (18) est disposé dans la zone de la surface frontale (17) du composant (lb, 1c) 3C qui est tournée vers l'électro-aimant (13).