Brevet FR2592679A1 — publié le 19870710

La présente invention est relative aux dispositifs électromagnétiques de verrouillage et se rapporte plus particuliérement à un dispositif électroma magnétique de verrouillage axial. On a décrit au FR.2 296 076 appartenant à la Demanderesse. un dispositif électromagnétique de verrouillage constitué par un électro-aimant comportant une armature montée à rotation sur une tige centrale du corps du dispositif et déplaçable en translation sur ladite tige suivant une faible course, et une bobine d'excitationg ladite armature constituant l'orga- ne de verrouillage proprement dit du dispositif et étant solidaire d'au moins un organe excentré de rete- nue d'un panneau à maintenir en position. L'invention vise à créer un dispositif électromagnétique de verrouillage du type précité qui soit capable d'assurer un verrouillage d'un organe mobile selon l'axe du dispositif. Elle a donc pour objet un dispositif électromagnétique de verrouillage axial c-omprenant un corps en matière magnétique, un aimant permanent loge dans ledit corps. une armature déplaçable axialement par rapport audit corps et appliquée contre celui-ci par l'aimant. un enroulement bobiné autour d'un noyau magnétique en contact avec ledit aimant et dont l!a- limentation est destinée à annuler l'attraction de l'armature par ledit aimant. caractérisé en ce qu'il comporte en outre un passage axial ménagé au moins dans ladite armature et ledit noyau et destiné à re revoir une tige et en ce que l'armature comporte une bague entourant l'extrémité du noyau et comportant une surface interne coopérant en position de verrouillage avec des organes de blocage de ladite tige en translation disposés dans des passages radiaux du noyau magnétique qui débouchent dans ledit passage axial, et en ce que ladite tige comporte une portion d'appui destinée à coopérer avec lesdits organes de blocage faisant saillie dans ledit passage axial sous l'action de ladite surface interne de la bague. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre. donnée uniquement â titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.1 est une vue en élévation et en coupe axiale d'un dispositif électromagnétique de verrouillage suivant l'invention. appliqué à l'actionnement d'un percuteur pour valve de commande d'un ré- sevoir de fluide sous pression:: - la Fig.2 est une vue en élévation et en coupe axiale d'un dispositif électromagnétique de ver rouillage suivant l'invention, appliqué au maintien du point d'application d'une force; - la Fig.3 est une vue partielle en coupe à plus grande échelle d'une variante du dispositif de la Fig.2. en position verrouillée; - la Fig. est une coupe analogue à celle de la Fig.3. montrant le dispositif en position déverrouillée; et - la Fig.5 est une vue partielle en coupe d'une autre variante du dispositif de l'invention en position verrouillée. Le dispositif de verrouillage représenté à la Fig.l, comporte essentiellement un corps cylindrique creux 1 en fer doux comportant un fond 2 contre lequel est disposé un aimant permanent 3 de forme gé- nérale cylindrique coaxial au corps 1. Contre l'électro-aimant 3 est disposé un noyau en fer doux 4 autour duquel est bobiné un enrou lement 5. Le noyau 4 est egalement coaxial à l'aimant 3 et son extrémité éloignée de cet aimant se trouve dans le plan de l'extrémité ouverte du corps 1. Sur cette extrémité est vissé un capuchon 6 dans lequel est montée déplaçable en translation. une plaque en matière magnétique 7. Sur la face de la plaque 7 tournée vers le noyau 4. est fixée une bague 8 entourant l'extrémité du noyau. Le passage intérieur de la bague 8 est formé d'une première portion 9 cylindrique de diamètre à peu prés égal à celui du no yau. une seconde portion 10 tronconique s'évasant à partir de la première portion 9 et d'une chambre cylindrique il de diamètre supérieur au plus grand diamètre de la seconde portion tronconique 10. Dans le fond 2 du corps 1, l'aimant 3. le noyau magnétique 4. et la plaque 7 formant armature, sont respectivement ménagés des orifices axiaux 12. 13,14 et 15 dans lesquels est engagée une tige 16 déplaçable axialement dans cet ensemble et sollicitée par un ressort hélicoidal de propulsion 17 disposé dans le capuchon 6 contre lequel la tige 16 prend appui par l'intermédiaire d'une rondelle 1B. A la hauteur de la bague 8,la tige 16 comporte un épaulement 19 constitué par exemple parle bord d'une bague traitée 19a solidaire de la tige et destiné à coopérer avec des billes de verrouillage 20 disposées dans des passages radiaux tels que le passage 21, ménagés dans l'extrémité du noyau 4. Selon une disposition avantageuse. les passages radiaux 21 sont au nombre de trois et sont disposés à 120' et dans chaque passage sont logées deux billes 20. La plaque magnétique 7 formant armature est déplaçable axialement dans un alésage 22 du capuchon 6 å l'encontre de l'action d'un ressort hélicoidal 23 qui prend appui contre un épaulement 24 de raccordement de l'alésage 23 avec le reste de la cavité du capuchon 6. Dans le mode de réalisation considéré, la tige 16 porte à son extrémité libre un percuteur 25 destiné par exemple à provoquer l'actionnement d'un obturateur d'un réservoir de fluide sous pression (non représenté) tel qu'un extincteur. L'enroulement 5 est alimenté en courant électrique par l'intermédiaire d'un connecteur 30, les conducteurs électriques de liaison de l'enroulement 5 au connecteur traversant le corps 1 par des orifices 31. Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante. Lorsque l'enroulement 5 n'est pas alimente, les lignes de force de l'aimant permanent 3 se referment par le corps 1, la plaque 7 et le noyau magnétique X, de sorte que la plaque qui est par ailleurs sollicitée par le ressort 24, est appliquée contre l'extrémité correspondante du corps 1 et du noyau 4; la bague 8 entraînée par la plaque 7 prend une posi- tion dans laquelle la portion tronconique 10 de son passage se trouve en regard des billes 20 et applique celles-ci contre l'épaulement 19 de la tige 16. Ainsi, cette tige qui est poussée par le ressort 17 est immobilisée par les billes 20 et le percuteur 25 est maintenu en position rentrée dans le corps 1. Lorsque l'enroulement 5 est alimenté, il engendre un champ tendant à annuler le champ de l'aimant permanent 3 de sorte que la plaque 7 n'étant plus attirée. quitte le contact de l'extrémité du corps 1 et du noyau 4 sous l'action de la bague 8 dont la ram pe 10 reçoit la poussée des billes 20. Le déplacement axial de la bague 8 provoque la venue de la chambre 11 de plus grand diamètre en regard des billes 20 qui sont repoussées vers l'extérieur par l'action du ressort 17 sur la tige 16. Les billes 20 étant ainsi repoussées vers l'extérieur dans leurs passages radiaux 21, la tige 16 est libre de se déplacer sous l'action de son ressort 17 et de provoquer l'actionnement du percuteur 25. La partie tronconique 10 de la bague 8 a d'une part, pour rôle d'annuler la composante des forces de frottement tangentielles exercées par les billes et d'autre part, de permettre le dégagement de la bague 8 lors de l'annulation des forces de maintien magnétique par alimentation de l'enroulement 5. Le dispositif de verrouillage représenté à la Fig.2, comporte comme le dispositif de la Fig.1, un corps cylindrique creux 31 en matière magnét2que, contre le fond 32 duquel est disposé un aimant annulaire 33, un noyau magnétique 34 coaxial à l'aimant 33 étant appliqué contre ledit aimant par une tige filetée 35 engagée dans un trou tronconique axial 36 du fond 32 et destinée à la fixation du dispositif de verrouillage à un support non représenté, Autour du noyau magnétique 34 est disposée une bobine 37. L'extremitédu noyau 34 opposée à l'aimant 33 se trouve dans le même plan que l'extrémité ouverte du corps 31. Le dispositif de verrouillage comporte en outre une plaque ma magnétique 38 disposée contre l'extrémité ouverte du corps 31 et à laquelle est fixée une bague 39 entourant l'extrémité du noyau 34. Comme dans l'exemple précédent, la bague 39 comporte une première partie cylindrique 40 de diamètre à peu prés égal à celui-ci de l'extrémité du noyau 3X, une seconde partie tronconique 41 formant rampe s évasant à partir de la première partie 40 et une chambre 42 de diamètre supérieur au plus grand diamè- tre de la seconde partie tronconique 41. A son extrémité opposée à la plaque magnétique 38, la bague 39 prend appui contre la carcasse de l'enroulement 37 par l'intermédiaire d'un ressort 39 et d'une rondelle 39b. Dans l'extrémité du noyau 34, la plus proche de la plaque magnétique 38, sont ménagés trois passages radiaux 43 disposés à 120' et débouchant dans un passage axial 44 prévu dans le noyau magnétique.Dans les passages radiaux 43 sont engagées les billes 45, de préférence en matière magnétique, destinées à assurer l'immobilisation de l'extrémité renflée 46 d'une tige 47 qui traverse la plaque magnétique 38 par un orifice axial 48 aligné avec le passage 44. La tige 47 constitue un organe de retenue d'une force ou de suspension d'une charge à maintenir par le dispositif de verrouillage. La bague 39 comporte une collerette 49 destinée à coopérer avec un organe de butée 50 tel qu'un circlips en vue d'empêcher, lors de l'interruption de l'attraction de la plaque magnétique 38,1a chute de l'ensemble constitué par la plaque magnétique 38 et la bague 39 solidaire de celle-ci. La tige 47 comporte un épaulement 51 de réarmement de la plaque magnétique 38. Le dispositif représenté aux Fig.3 et 4 est similaire de celui de la Fig.2, à l'exception du fait qu'il comporte une tige axiale 52 destinée à supporter la charge à suspendre. cette tige étant pourvue d'une gorge 53 destinée à coopérer avec les billes de blocage du dispositif de la même façon que la partie 47 de faible section de la tige 47, voisine de la boule 46. Le fonctionnement du dispositif de verrouillage de la Fig.2. est le suivant. Lorsque l'enroulement 37 n'est pas alimenté, l'aimant 33 assure par l'intermédiaire du corps 31 et du noyau 34, l'attraction de la plaque magnétique 38 dont le réarmement est assuré lors de l'introduction de la tige 47 dans le passage axial *4 par l'epaule- ment 51 de cette tige. La portion tronconique 41 de la bague 39 se trouve alors en regard des billes 45 qui sont poussées vers l'intérieur dans leurs passages radiaux respectifs 43. Le ressort 39a est comprimé. Les billes les plus proches du passage axial iX dans lequel est engagée l'extrémité de la tige 47 font saillie dans ce passage et sont en contact avec la région de plus faible section 47a de la tige, empêchant ainsi la boule X6 de sortir du passage 44 sous l'action d'une force verticale exercée sur la tige 47 par une charge maintenue en suspension par le dispositif de verrouillage. Lorsque l'enroulement 37 est alimenté, le champ qu'il engendre annule celui de l'aimant permanent 33, de sorte que la plaque magnétique38 n'étant plus attirée, elle quitte sous l'action combinée des billes 45 et du ressort 39a, le contact de l'extrémité du corps 31 et du noyau 34. Sous 1 effet de la charge portée par la tige 47, la boule 46 repousse les billes 45 vers l'extérieur dans leurs passages radiaux 43 respectifs. ces billes venant se placer dans la chambre 42 de plus grand diamètre de la bague 39. La collerette 49 de la bague 39 vient en butée contre le circlips 50, de sorte que l'ensemble constitué par la plaque magnétique 38 et la bague 39 ne peut s'échapper hors du corps 31.Les billes 45 ayant libéré le passage axial X4, la boule 46 n'est plus retenue dans ce passage, et la tige 47 est-libérée. Les billes 45 étant réalises en matériau magnétique, elles sont maintenues dans leurs passages radiaux respectifs 43. Le dispositif représenté aux Fig.3 et s fonctionne de la même manière que le dispositif de la Fig.2, à l'exception du fait que les billes 55 coopè- rent avec la gorge 53 de la tige 52, soit pour provoquer la libération axiale de cette tige, comme indiqué à la Fig.3.. soit pour assurer son verrouillage en position comme indiqué à la Fig.4. On voit notamment à la Fig.3 qui représente le dispositif en position déverrouillée, que les billes 45 sont engagées dans la chambre 52 de plus grand diamètre que la bague 39 et que la collerette S9 de cette bague est en butée contre les circlips 50, empe- chant ainsi la chute de la plaque magnétique 38. En position de verrouillage représenté à la Fig.4, la plaque magnétique 38 dont le réarmement est assuré par l'épaulement 5S de la tige 52, est appliquée contre l'extrémité du corps 31 et du noyau 34 et la seconde portion tronconique 41 de la bague 39 repousse les billes 55 de manière à les placer en contact avec le fond de la gorge 53 de la tige 52. Ainsi celle-ci est immobilisée axialement par venue en contact du rebord supérieur de l'encoche 53 avec les bil les 45. La conicité de la portion tronconique 41 formant rampe est supérieure ou égale à l'angle de frottement des billes sur la bague, et permet donc do compenser les efforts de frottement. Toutefois, différentes dispositions peuvent intervenir pour réduire cette conicité. On peut même concevoir cette partie de blo cage de forme cylindrique at de diamètre approprié, de manière à augmenter indéfiniment l'action de verrouillage du dispositif et obtenir ainsi un verrouillage absolu de la tige. Le dispositif de verrouillage représenté à la Fig.5 est semblable à celui des Fig.4 et 5 à l'exception du fait que la bague 55 fixée à la plaque ma gnétique 56 comporte au lieu d'une rampe, une surface interne 57 de forme cylindrique coopérant avec des billes de blocage 58 pour assurer un verrouillage absolu de la tige 59. Lors du déverrouillage à la libération de la plaque magnétique, un ressort 60 disposé entre la bague 55 et le fond de son logement dans le corps du dispositif repousse la bague 55 axialement en surmontant la rémanence de la plaque magnétique, de sorte que son déplacement provoque la venue de la chambre 61 de plus grand diamètre en regard des billes 58. Celles-ci se déplacent alors radialement et libre rent la tige 59. REVENDICATIONS 1. Dispositif électromagnétique de verrouillage axial comprenant un corps en matière magnétique, un aimant permanent (3;33) logé dans ledit corps (1:31), une armature (7;38;56) déplaçable axialement par rapport audit corps et appliquée contre celui-ci par l'aimant (j;33). un enroulement (5:37 > coaxial à un noyau magnétique (4:34) en contact avec ledit aimant et dont l'alimentation est destinée à annuler l'attraction de l'armature par ledit aimant, caracté- risé en ce qu'il comporte en outre un passage axial (14,15;44;48) ménage au moins dans ladite armature (7;38;56) et ledit noyau (4::34) et destiné à recevoir une tige (16;s7;52;59) et en ce que l'armature comporte une bague (8;39;55) entourant l'extrémité du noyau et comportant une surface interne (10;41;57) coopérant en position de verrouillage avec des organes de blocage (29;45;58) de ladite tige en translation disposés dans des passages radiaux (21;43) du noyau magnétique (4;34) qui débouchent dans ledit passage axial, et en ce que ladite tige comporte une portion d'appui (7:46- 53) destinée à coopérer avec lesdits organes de blocage faisant saillie dans ledit passage axial sous l'action de ladite surface interne de la bague. 2. Dispositif suivant la revendication '1, caractérisé en ce que lesdits organes de blocage (20: 45) sont constitués par des billes disposées dans des passages radiaux (21;43) du noyau magnétique et en ce que la surface interne de la bague (8;39) solidaire de l'armature (7;38) comporte une portion de rampe (10; 41 > , 3. Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite bague comporte en outre une chambre 11t;42;61) permettant l'effacement des organes-de blocage lors du déplacement axial de l'armature (7;38;56) dans le sens du déverrouillage du dispositif. 4. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite portion d'appui de la tige (16) est constituée par un épaulement (19) de celle-ci avec lequel coopèrent lesdits organes de blocage (20) sous l'action de la surface interne (10? de ladite bague (9). 5. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite portion d'appui de la tige (47 > est constituée par une bouled'extrémité (46 > avec laquelle coopèrent lesdits organes de blocage (45) sous l'action de la surface interne (41 > de ladite bague. 6. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite portion d'appui de la tige (52;59) est constituée par une gorge (53) ménagée dans la tige avec laquelle coopérent lesdits organes de blocage (45;58) sous l'action de la surface interne 141.57) de ladite bague. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite surface interne de la bague comporte une parsie cylindrique (57) coopérant avec les organes de blocage (58) afin d'assurer un verrouillage absolu de la tige (59 > . 8. Dispositif suivant l une des revendications 1 à 4 et 7, caractérisé en ce que ladite armature (7) est montée déplaçable dans un capuchon (6) à l'encontre -d'un organe élastique de rappel (23) logé dans ledit capuchon et en ce que la tige (16) est déplaçable axialement dans un passage défini par des orifices axiaux (12,13,14,15) traversant le corps (1), l'aimant (3), le noyau l*) et l'armature (7), et prend appui sur un organe élastique de propulsion (17 > logé dans ledit capuchon. 9. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, et 5 à 7, caractérisé an ce que ladite bague (39) portée par l'armature (38) comporte une collerette périphérique (49) coopérant avec un organe de butée (50) logé dans le corps (31) et destiné à limiter las déplacements axiaux de l'ensemble armature-bague (38,39) dans ledit corps. 10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est prévu un organe élastique de rappel (39a;60) de la bague (39;55 > lors de l'in terruption de l'attraction de l'armature (38;56) par l'aimant (33). 11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que les billes de verrouillage (20;45;58) sont réalises an une matière magnétique. 12. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la tige (16) porte à son extrémité opposée à l'organe de propulsion (17), un percuteur (25) destiné à l'actionnement d'un obturateur notamment d'un récipient de fluide sous pression.