Brevet FR2796751A1 — publié le 20010126

La présente invention concerne la mise en oeuvre des ventouses électromagnétiques dans un débrayeur électromagnétique. Elle concerne également l'utilisation de tels débrayeurs, notamment dans le domaine des serrures et de la commande de portes et trappes de sécurité. Un débrayeur électromagnétique est généralement constitué par une ventouse électromagnétique incluant un solénoïde enfermé dans une carcasse en fer doux, et une plaque polaire reliée à une partie mobile commandée, tandis que la ventouse est reliée à une partie fixe (ou inversement). Cette plaque polaire est solidaire du corps de la ventouse lorsqu'un champ magnétique est créé par le solénoïde inclus dans le corps. En l'absence d'alimentation électrique du solénoïde, la plaque polaire est absolument libre par rapport au solénoïde. Une ventouse électromagnétique même de faible dimension présente une résistance à une force à l'arrachage de la plaque polaire extrêmement importante, dès lors que cette force d'arrachage est appliquée dans l'axe du solénoïde et que le solénoïde est sous tension électrique. On obtient ainsi aisément à très faible coût avec des débrayeurs électromagnétiques disponibles dans le commerce une force de maintien supérieure à 12 daN pour une puissance nominale inférieure à 2 Watts. On peut donc ainsi gérer facilement des mécanismes à distance, tels que des portes ou des trappes, au moyen de tels débrayeurs, un interrupteur de type coup-de-poing permettant l'ouverture de la porte en cas d'urgence, ou bien un détecteur d'incendie interrompant l'alimentation électrique du solénoïde des ventouses pour assurer immédiatement la fermeture de la porte coupe feu. Mais si la résistance à l'arrachage de la plaque polaire dans l'axe du solénoïde est extrêmement importante, on peut constater aisément que la résistance à une force perpendiculaire à l'axe du solénoïde est beaucoup plus faible. Nous appellerons ci-après cette force une force de résistance à un glissement radial. De ce fait, il est habituel d'interdire à la plaque polaire de se mouvoir dans son plan de glissement, c'est à dire perpendiculairement à l'axe du solénoïde. De nombreux documents traitent des débrayeurs et des ventouses électromagnétiques. On trouve ainsi, parmi beaucoup d'autres, les documents FR-A-2 760 485, FR-A-2 753 224, FR-A-2 747 721, FR-A-2 712 338, FR-A-2 706 518, FR-A-2 693 759. Tous ces documents relatent le fonctionnement d'un débrayeur électromagnétique dont la plaque polaire est susceptible de se mouvoir dans l'axe du solénoïde, au moins au décollage de la plaque polaire, lorsque le solénoïde n'est pas sous tension. La présente invention se situe dans ce contexte et se propose, à l'inverse, de faire travailler une ventouse électromagnétique dans un plan perpendiculaire à l'axe du solénoïde, donc par glissement radial de la plaque polaire, de manière à réduire l'encombrement requis par le déplacement de la plaque polaire. I1 y a, dès lors, cependant lieu d'augmenter sensiblement la force requise pour l'arrachage par glissement de la plaque polaire. L'invention a donc pour but un débrayeur électromagnétique comprenant essentiellement une ventouse électromagnétique incluant un solénoïde disposé dans une carcasse et présentant un axe longitudinal, et une plaque polaire mobile disposée en regard éventuel du solénoïde pour entrer dans le champ magnétique engendré par le solénoïde. Selon l'invention, ce débrayeur comprend un moyen pour interdire tout déplacement de la plaque polaire par glissement radial par rapport à l'axe du solénoïde dès lors que le solénoïde est sous tension et permettant un glissement radial de la plaque polaire dès lors que le solénoïde n'est pas alimenté électriquement. De façon avantageuse, le moyen pour interdire un glissement radial est constitué par au moins un élément hémisphérique, ou pseudo- hémisphérique, solidaire de l'une des deux parties du débrayeur et susceptible de faire saillie en tout ou en partie dans une empreinte pratiquée dans l'autre de ces deux parties. De préférence, l'élément hémisphérique ou pseudo- hémisphérique présente une proéminence égale ou inférieure à son rayon, cette proéminence de l'élément hémisphérique ou pseudo hémisphérique pénétrant dans l'empreinte opposée. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui suit de modes préférés de réalisation donnés à titre non limitatif et à laquelle trois planches de dessins sont annexées sur lesquelles La Figure 1 est une vue schématique en coupe d'un débrayeur électromagnétique conforme à l'invention ; Les Figures 2a et 2b sont des vues en coupe de deux modes de réalisation de l'élément hémisphérique préféré prises dans l'axe du solénoïde de la ventouse ; La Figure 3 illustre schématiquement un mode d'utilisation d'une débrayeur selon l'invention ; La Figure 4 illustre schématiquement en coupe la commande du pêne d'un verrou au moyen du débrayeur de l'invention ; et La Figure 5 illustre schématiquement vu de face un autre type de débrayeur pour serrure. En référence maintenant aux Figures, le débrayeur électromagnétique conforme à l'invention comporte, de façon conventionnelle, une ventouse électromagnétique 10 incluant un solénoïde 12 enfermé dans une carcasse 14, par exemple en fer doux 14, de manière à engendrer un champ magnétique lorsqu'il sera alimenté électriquement. Une plaque polaire mobile 16 vient entrer dans le champ magnétique engendré par le solénoïde 12. Cette carcasse 14 affecte, en coupe longitudinale, la forme d'un W, avec une partie centrale 18, que l'on appellera ici le noyau. Les spires du solénoïde 12 sont enroulées autour du noyau 14 entre les deux branches extérieures de la carcasse 14. Conformément à l'invention, l'ensemble comprend un moyen pour interdire tout enlèvement de la plaque polaire 16 par glissement radial par rapport à l'axe A du solénoïde 12 dès lors que le solénoïde est sous tension. Ce moyen tend à augmenter sensiblement la force d'arrachage requise pour ôter la plaque polaire 16 par glissement radial lorsqu'une tension est appliquée au solénoïde 12. Par glissement radial, on entend un glissement dans un plan autre que celui de l'axe longitudinal A de la ventouse 10 du débrayeur. Dans l'exemple représenté, ce moyen est constitué par un élément hémisphérique ou pseudo-hémisphérique 20, solidaire du noyau 18 dont il fait au moins partiellement saillie de manière à coopérer avec une empreinte correspondante 22 pratiquée en regard dans la plaque polaire 16. Par pseudo-hémisphérique, on entend toute forme sensiblement arrondie présentant une certaine symétrie axiale ou bien une forme hémisphérique dont certaines parties sont facettées. Cette empreinte 22 peut indifféremment affecter la forme correspondante négative de l'élément 20 ou toute autre forme dans laquelle une partie au moins de l'élément 20 pourra pénétrer ; par exemple, elle pourra être constituée par un orifice aveugle ou par un orifice sensiblement cylindrique traversant la plaque polaire 16, ou même par une rainure comme on le verra ultérieurement en référence à la Figure 5. De préférence, cependant, les bords de l'empreinte 20 présentent une zone conique ou inclinée facilitant le mouvement de la plaque polaire à l'ouverture de la ventouse, si cela est nécessaire. Comme illustré sur les Figures 2a et 2b, cet élément 20 est constitué par une bille ou une demi-bille, par exemple, enchassée ou encastrée dans le noyau 18, et affectant une forme hémisphérique (Figure 2a) ou pseudo-hémisphérique (Figure 2b). Bien évidemment, une bille complète ou non peut être utilisée. De même, la bille ou la demi-bille peut être solidaire de la plaque polaire 16, l'empreinte 22 étant alors formée dans la carcasse 14 de la ventouse 10 du débrayeur, par exemple sur son noyau 18. De façon avantageuse, la partie de l'élément 20 faisant saillie du noyau 18 et formant proéminence présente une longueur inférieure ou égale au rayon de l'élément 20. Lorsque cette longueur est inférieure, la tangente à l'élément 20 au point où il fait saillie du noyau 18 est légèrement inclinée par rapport à la parallèle à l'axe A, de manière à favoriser le mouvement de glissement radial de la plaque polaire 16 lorsque le solénoïde 12 n'est pas sous tension. Bien évidemment, la partie de l'élément 20 faisant saillie du noyau 18 peut également présenter une longueur supérieure au rayon de l'élément 20. Sur la Figure 3, on a représenté de façon schématique un mode de réalisation symbolique de l'invention. Le solénoïde 12 et sa carcasse 14 sont fixés à une partie fixe, tandis que la plaque polaire 16 est susceptible de se mouvoir par glissement radial, verticalement sur la Figure 3, de manière à n'occuper qu'un volume restreint dans la paroi mobile 32. Pour favoriser le glissement radial de la plaque polaire 16, un élément prébandé 34 emmagasine l'énergie nécessaire pour que l'élément 20 s'échappe de l'empreinte 22 lorsque le solénoïde n'est plus électriquement alimenté. Cet élément prébandé 34 est, de façon avantageuse un ressort disposé entre la paroi 32 et la plaque polaire 16. Cet élément prébandé 34 est rebandé après usage au moyen d'un moyen motorisé 36, par exemple constitué par un moteur électrique fixé à la paroi latérale 32 et déplaçant une vis 38 susceptible de venir en butée contre la plaque polaire 16. En référence maintenant à la Figure 4, on a représenté schématiquement en coupe un dispositif complet de commande du pêne 50 d'une serrure électromécanique ou motorisée conforme à l'invention. Ici, le mécanisme est entièrement enfermé dans le caisson 52 d'une serrure, le pêne étant susceptible de sortir de la gâche 54. Le pêne 50 est solidarisé à une tringle 56 par l'intermédiaire d'un renvoi 58, de telle manière qu'un mouvement vertical de la tringle 56 entraîne un mouvement horizontal du pêne 50. La plaque polaire 16 est solidaire de la tringle 56 pour tout mouvement vertical, tandis qu'elle est mobile par rapport à la tringle 56 pour tout mouvement horizontal, de manière à permettre à l'élément 20 de sortir de l'empreinte 22. La ventouse 10 du débrayeur est rendue mobile verticalement au moyen d'un moteur électrique 60 par l'intermédiaire d'un dispositif du type vis sans fin - écrou 62, 64. Un moyen de ressort 66 est disposé entre la ventouse et une extrémité 68 de la tringle 56. Le moyen de ressort 66 est guidé par une tige 70. Le fonctionnement de la serrure est le suivant, lorsqu'elle est utilisée pour commander une porte de sécurité coupe-feu. On prend pour hypothèse de départ que le vantail de la porte est fermé, que le pêne 50 est introduit dans la gâche 54 et qu'une tension est appliquée au solénoïde 12 de la ventouse électromagnétique 10. La détection d'une fumée entraîne la coupure de l'alimentation électrique du solénoïde 12 de la ventouse 10. Le ressort prébandé 66 repousse l'extrémité 68 de la tringle 56 vers le bas, en permettant à la plaque polaire 16 de glisser devant la ventouse 10. Ce faisant, le pêne est entraîné vers l'arrière et le vantail de la porte peut être ouvert. Pour remettre le système en service après avoir remis le vantail en position fermée, le moteur 60 est alimenté de manière à faire descendre la ventouse électromagnétique 10 pour la mettre en regard de la plaque polaire 16. Le ressort 66 est ainsi automatiquement rebandé et le solénoïde 12 est mis sous tension, la plaque polaire 16 se solidarisant à la ventouse 10 du débrayeur. Le moteur 60 est inversé et remonte la ventouse électromagnétique 10 et la tringle 56 simultanément, déplaçant ainsi le pêne 50 vers la droite sur la Figure 4, pour qu'il coopère avec l'huisserie 54. Un autre type de serrure est représenté schématiquement vu de face sur la Figure 5. Ce type de serrure est une commande de porte de sécurité par rouleau. La porte 80 est pourvue d'un rouleau 82 s'engageant, lorsque la porte est fermée, dans une fourchette 84 présentant un axe de rotation 86 parallèle à l'axe longitudinal de la carcasse 14 de ventouse. Cette fourchette est solidaire de la plaque polaire 16. L'empreinte 22' est constituée par une rainure permettant la rotation de la fourchette 84 autour de son axe 86 pour que l'élément hémisphérique 20 échappe de la rainure, lors de la disparition de la tension. En absence d'une tension appliquée au solénoïde de la ventouse, la fourchette 84 peut tourner librement autour de son axe 86. Toutefois, il peut être souhaitable d'adjoindre un moyen de rappel (non représenté) de la fourchette 84 vers sa position de repos ou bien un moyen immobilisant la fourchette en position de réception, lorsque le rouleau 82 n'est pas disposé entre ses dents. Le vantail peut alors être librement ouvert ou fermé. Dès lors que le solénoïde est alimenté électriquement, la fourchette 84 ne peut plus bouger et la porte est verrouillée, le rouleau 82 étant bien entre ses doigts. On obtient donc bien ainsi un dispositif de verrouillage électromagnétique de faible encombrement, assurant une ouverture immédiate de la serrure. Un tel dispositif peut valablement équiper toute sorte de portes ou de trappes de sécurité, qu'elles soient de type anti-feu, anti-panique ou autre. Bien que l'on ait représenté et décrit à titre illustratif ce que l'on considère actuellement être les modes de réalisation préférés de la présente invention, il est évident que l'Homme de l'Art pourra y apporter différents changements et modifications sans sortir du cadre de la présente invention tel que défini ci-après. Notamment, dans les exemples représentés sur les Figures 1 à 4, le moyen pour interdire tout enlèvement de la plaque polaire 16 par glissement radial peut être constitué par plusieurs éléments hémisphériques ou pseudo-hémisphériques 20, par exemple disposés sur la périphérie de la carcasse 14 de la ventouse 10 ou de la plaque polaire. On pourra également ajouter un ressort permttant de réduire l'effet d'une éventuelle rémanence magnétique. REVENDICAT10NS 1 - Débrayeur électromagnétique comprenant essentiellement une ventouse électromagnétique (10) incluant un solénoïde (12) disposé dans une carcasse (14) et présentant un axe longitudinal (A), et une plaque polaire mobile disposée en regard éventuel du dit solénoïde (12) pour entrer dans le champ magnétique engendré par le solénoïde, caractérisé en ce que il comprend un moyen (20, 22) pour interdire tout enlèvement de la dite plaque polaire (16) par glissement radial par rapport à l'axe (A) du dit solénoïde (12) dès lors que le dit solénoïde (12) est sous tension, et un moyen permettant un glissement radial de la plaque polaire (16) dès lors que le dit solénoïde (12) n'est pas alimenté électriquement. 2 - Débrayeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dit moyen (20, 22) pour interdire un glissement radial comprend au moins un élément hémisphérique ou pseudo-hémisphérique (20) solidaire de la dite plaque polaire (16) ou du dit solénoïde (12) et susceptible de faire saillie dans une empreinte (22) pratiquée en regard dans l'autre partie. 3 - Débrayeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dit élément hémisphérique ou pseudo-hémisphérique (20) est constitué par une bille ou une demi-bille enchassée à l'une des dites parties. 4 - Débrayeur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que seule une partie de l'élément hémisphérique ou pseudo- hémisphérique (20) pénètre dans la dite empreinte (22). 5 - Débrayeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la dite partie a une longueur inférieure ou égale au rayon du dit élément (20). 6 - Débrayeur selon lune des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la dite empreinte (22) affecte une forme partiellement pseudo-hémisphérique ou complémentaire à celle du dit élément (20) de manière à favoriser le glissement radial de la dite plaque polaire (16) lorsque le dit solénoïde (12) n'est pas alimenté. 7 - Débrayeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dit moyen permettant un glissement radial comprend un élément prébandé (34, 66) emmagasinant l'énergie nécessaire pour ôter le dit élément hémisphérique (20) de son empreinte (22) et pour assurer le glissement radial de la dite plaque polaire (16) dès lors que le dit solénoïde (12) n'est plus électriquement alimenté. 8 - Débrayeur selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'il comporte un moyen (36, 60) permettant de rebander le dit élément prébandé (34, 66) après glissement radial de la dite plaque polaire (16) et repositionnement dès lors que le dit solénoïde (12) est électriquement alimenté. 9 - Serrure comportant un débrayeur selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10 - Porte ou trappe de sécurité pourvue d'un débrayeur pour serrure selon la revendication 9.