Brevet FR2825422A1 — publié le 20021206

L'invention concerne une minuterie pneumatique dans laquelle un débit d'air à travers une fuite calibrée détermine la durée de remplissage ou de vidange d'une chambre de volume variable, cette durée correspondant à la temporisation de la minuterie, qui peut par exemple être employée pour déterminer à quel instant un interrupteur électrique doit passer de l'un de ses deux états ouvert et fermé à son autre état. L'invention concerne également un actionneur temporisé incorporant une telle minuterie. On connaît une telle minuterie pneumatique comportant une membrane à soufflets, montée entre un élément fixe et un élément mobile, et délimitant avec eux la chambre de volume variable. Dans le prolongement de celle-ci, un ressort, qui est sollicité en traction et dont une extrémité est reliée à l'élément mobile, tend à écarter celui-ci de l'élément fixe et à augmenter le volume de la chambre. L'un de ces deux éléments comporte un premier et un deuxième trous, qui mettent en communication l'intérieur et l'extérieur de la chambre de volume variable et sont respectivement munis d'un clapet antiretour et d'un brin métallique pourvu d'une gaine. Le clapet anti-retour n'autorisant que la vidange de la chambre de volume variable par le premier trou, lorsque la minuterie est remontée par traction du ressort, cette chambre de volume variable ne se remplit, sous l'action du ressort qui se rétracte, que par le deuxième trou alors traversé par un flux d'air circulant dans le passage de très faible section délimité entre le brin et la gaine, qui forme une fuite calibrée limitant le débit de remplissage. Il est connu d'associer cette minuterie pneumatique à un actionneur destiné à être remonté avec elle et comportant un ressort ainsi qu'un mécanisme à cliquet apte à retenir l'actionneur en position armée. L'actionneur et la minuterie sont agencés de manière à ce qu'avant d'arriver en fin de course, l'élément mobile de la minuterie actionne le cliquet, commandant ainsi le déclenchement de l'actionneur. Comme la minuterie et le mécanisme à cliquet sont deux dispositifs distincts, la course que parcourt l'élément mobile avant de déclencher ce mécanisme à cliquet n'a pas une longueur précise, si bien que la durée décomptée par l'ensemble manque d'exactitude. L'invention, qui se propose de remédier à cet inconvénient, a pour but de proposer une minuterie qui soit apte à décompter une durée indépendante de la manière dont cette minuterie sera disposée et agencée dans l'ensemble dont elle est destinée à faire partie. A cet effet, l'invention a pour objet une minuterie pneumatique comportant une chambre et un organe élastique de rappel disposé pour agir sur le volume de la chambre qui est pourvue d'une première fuite, calibrée, et d'un passage qui la met en communication avec l'extérieur et est muni d'un clapet anti-retour, caractérisée en ce qu'à partir d'un volume déterminé, la chambre comporte une deuxième fuite. Selon d'autres caractéristiques de cette minuterie pneumatique : - elle comporte un piston et un corps rigide délimitant une cavité dans laquelle évolue le piston, le corps rigide et le piston délimitant conjointement la chambre de volume variable, un joint étant prévu entre le corps rigide et le piston ; - le joint est un joint à lèvre formant également le clapet anti-retour ; - le joint est monté sur le piston, la cavité comportant des premier et deuxième tronçons délimités latéralement par une paroi latérale du corps, la portion de cette paroi latérale délimitant ce deuxième tronçon, et le joint étant configurés pour délimiter conjointement la deuxième fuite ; - la section du deuxième tronçon a globalement la forme d'un agrandissement de la section du premier tronçon ; - la deuxième fuite est formée par un trou débouchant, qui est percé dans le corps rigide et débouche dans la cavité, entre ses deux extrémités ; - des première et deuxième surfaces sont appliquées l'une contre l'autre et forment entre elles la première fuite, la première surface étant définie par l'un des éléments du groupe comprenant le corps rigide et le piston ; - l'organe élastique de rappel est un ressort hélicoïdal, placé dans la cavité, parallèlement à l'axe de translation du piston, et comprimé entre le piston et le corps ; - le piston est creux, et reçoit et maintient une première portion d'extrémité du ressort, et le corps comporte un fond à partir duquel s'étend une tige qui reçoit et maintient une deuxième portion d'extrémité du ressort ; - la tige est creuse et définit la première surface, un bouchon engagé dans cette tige définissant la deuxième surface ; et - un élément de guidage et de butée du piston est fixé au corps. L'invention a également pour objet un actionneur temporisé qui incorpore une minuterie pneumatique telle que définie ci-dessus. Il comprend deux éléments destinés à être l'un monté sur un support et l'autre mobile et disposé pour agir sur un organe à actionner, les positions relatives de ces éléments déterminant le volume de la chambre de volume variable. En outre, l'invention a pour objet une minuterie pneumatique comportant une chambre de volume variable et un organe élastique de rappel disposé pour agir sur la volume de la chambre qui est pourvue d'une première fuite, calibrée, et d'un passage qui la met en communication avec l'extérieur et est muni d'un clapet anti-retour. Elle comporte un piston et un corps rigide délimitant une cavité dans laquelle évolue le piston, le corps rigide et le piston délimitant conjointement la chambre de volume variable, le clapet anti-retour comportant un joint à lèvre monté entre le piston et le corps rigide. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale, avec perspective, d'une minuterie pneumatique conforme à l'invention, cette minuterie étant dans une première position ; - la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 et montre la minuterie pneumatique de la figure 1 dans une deuxième position ; - la figure 3 est un diagramme illustrant le fonctionnement de la minuterie pneumatique des figures 1 et 2 ; et - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 2 et représente une minuterie pneumatique selon une variante de réalistion de l'invention ; L'écoulement de l'air est matérialisé par des flèches aux figures 1,2 et 4. Sur la figure 1, une minuterie pneumatique conforme à l'invention comporte un corps rigide 1 délimitant une cavité cylindrique 2, un piston 3 coulissant dans cette cavité 2, un organe élastique de rappel 4 sollicité entre ce piston 3 et le corps rigide 1, et un couvercle 5 monté sur le corps rigide 1 et fermant la cavité 2. Le corps 11 moulé en matière synthétique, comporte une paroi latérale 6 et un fond 7, à partir duquel s'étend, dans la cavité 2, une tige axiale, creuse et borgne 8. Une rainure longitudinale 9 est ménagée dans la face interne de la paroi latérale 6, et s'étend sur une longueur l à partir du bord libre de la paroi latérale 6. Deux tronçons de la cavité 2 qui sont l'un muni et l'autre dépourvu de la rainure longitudinale 9, sont respectivement référencés 10 et 11. A son extrémité 12 opposée au fond 7, le corps 1 comporte quatre organes de fixation 13, dont deux seulement sont visibles sur les figures 1 et 2, régulièrement répartis tout autour de l'ouverture 14 qui donne accès à la cavité 2, chaque organe de fixation 13 présentant la forme d'une tête de harpon prolongeant le corps 1, et dirigée à 11 opposé du fond 7. Le piston 3, qui est une pièce creuse, sensiblement de révolution, comporte une tige 15, de plus petit diamètre externe, prolongée par une tête 16, de plus grand diamètre externe et qui, au lieu de son rattachement sur la tige 15, délimite un épaulement 17 formant butée. Un joint à lèvre 18, annulaire, est monté sur tout le pourtour de la tête 16 en étant serré entre elle et une pièce de fixation 19, la lèvre 20 du joint 18 étant dirigée vers l'extrémité 12 une fois la tête 16 introduite dans la cavité 2. Le piston 3 délimite une cavité intérieure 21 qui est ouverte du côté de la tête 16, et obturée par une paroi d'extrémité, à son extrémité 22 opposée à cette tête 16. Un épaulement 23 sépare, à l'intérieur de la cavité 21, une portion de plus grand diamètre d'une portion d'extrémité 24, de plus petit diamètre et située à l'extrémité 22. La surface externe 25 de cette portion d'extrémité 24 est couverte d'un relief au motif irrégulier, dont la très faible profondeur est exagérée sur les figures 1 et 2. Elle est recouverte par un manchon 26, en élastomère, monté élastiquement sur la portion d'extrémité 24. La surface 25 et la surface du manchon 26 qui s'applique contre elle forment entre elles une première fuite 27, calibrée et de très faible section, qu'un trou 28 met en communication avec la cavité 21. La tête 16, dirigée vers le fond 7, coulisse dans la cavité 2, en étant séparé du corps rigide 1 par un passage annulaire 29, dans lequel s'étend la lèvre 20 qui coopère avec ce corps 1 et forme un clapet anti-retour. L'organe élastique de rappel 4, qui est un ressort hélicoïdal, s'étend dans la cavité 2, selon l'axe de celle-ci, en étant reçu et maintenu, à l'une de ses deux extrémités, par la tige 8, et, à son autre extrémité, par la cavité 21, dans laquelle peut pénétrer cette tige 8. Le ressort 4 est comprimé entre le fond 7 du corps 1 et l'épaulement 23 du piston 3. Le couvercle 5 est monté sur le corps rigide 1 par enclenchement des organes de fixation 13, et il ferme l'ouverture 14 en autorisant un libre passage de l'air entre la cavité 2 et l'extérieur. Ce couvercle 5 est percé d'une ouverture centrale 30 pour le passage de la tige 15 du piston 3. Le corps rigide 1, le piston 3 et la lèvre 20 délimitent conjointement une chambre 31, dont le volume variable dépend de la position de la tête 16 dans la cavité 2, et qui s'étend jusque dans la cavité 21. Lorsque la minuterie pneumatique est en position de repos (non représentée), le ressort 4, sollicité en compression, maintient le piston 3 en butée contre le couvercle 5. A partir de cette position, l'utilisateur remonte la minuterie en repoussant le piston vers le fond 7 à l'encontre de l'action du ressort 4. Dans ce mouvement de translation, le piston 3 est guidé par d'une part le couvercle 5, dans lequel coulisse la tige 15, et d'autre part la paroi latérale 6 du corps 1, dans lequel se déplace la tête 16. Le volume de la chambre 31 diminue, et de l'air en est chassé, qui s'échappe par le passage annulaire 29 en repoussant la lèvre 20 à l'écart du corps 1. La minuterie pneumatique est complètement remontée lorsque la tête 16 vient en butée contre le fond 7. Le décompte de temps opéré par la minuterie commence dès que le piston 3 est relâché. Le ressort 4 repousse ce piston 3 du fond 7 et crée une dépression dans la chambre de volume variable 31, mais l'air chassé lors de l'opération précédente ne peut plus emprunter le même chemin dans le sens inverse pour remplir la chambre 31 du fait de la lèvre 20 qui agit à la manière d'un clapet anti-retour. Pour s'introduire à l'intérieur de la chambre de volume variable 31, l'air doit transiter par la première fuite calibrée 27, qui détermine le débit de remplissage et donc la vitesse à laquelle le piston 3 s'éloigne du fond 7. Ce régime de fonctionnement, dont la durée correspond à la temporisation déterminée par la minuterie pneumatique, perdure tant que la lèvre 20 se déplace dans le tronçon Il. La temporisation ainsi obtenue est par exemple de l'ordre de 30 mn, durant lesquels une dizaine de centimètres cubes d'air environ s'échappent par la première fuite calibrée 27. Elle est indépendante de la manière dont sera montée la minuterie dans l'ensemble qui l'intègrera, conformément au but que l'invention se propose d'atteindre. Une fois parvenue dans le tronçon 10 (figure 2), la lèvre 20 délimite avec la rainure 9 un passage formant une deuxième fuite 32 autorisant un débit d'air beaucoup plus important que celui transitant par la première fuite calibrée 27. Le piston 3 se déplace donc beaucoup plus rapidement dès qu'il a atteint ce tronçon 10 et il agit alors comme un actionneur, la minuterie pneumatique étant sortie du régime de temporisation. La figure 3 illustre le résultat du fonctionnement qui vient d'être décrit, puisque l'on y a tracé une courbe C qui reproduit schématiquement l'évolution, en fonction du temps t, de la distance d qui sépare la tête 16 du fond 7. Par souci de clarté, les différentes proportions qui interviennent dans cette figure 3 n'ont pas été respectées. La courbe C comporte deux portions Cl et C2 qui correspondent respectivement au régime de temporisation, lorsque la lèvre 20 évolue dans le tronçon 11, et au régime de fonctionnement en actionneur, lorsque cette lèvre 20 circule dans le tronçon 10. Dans la portion C1, la durée prime sur le déplacement du piston 3, cette hiérarchie se renversant au niveau de la portion C2. Une minuterie selon une variante de réalisation de l'invention est illustrée à la figure 4. On ne décrira ciaprès que ce qui la distingue de celle représentée aux figures 1 et 2, dont les éléments sont repérés par des références qui seront augmentées de 100 pour désigner, dans ce qui suit, les éléments analogues de la minuterie illustrée à la figure 4. Cette minuterie comporte un corps rigide 101 délimitant une cavité 102, dans laquelle la tête 116 d'un piston 103 est montée coulissante. La cavité 102 comprend deux tronçons successifs 110 et 111, qui sont sensiblement cylindriques, de section circulaire et coaxiaux. Le diamètre du tronçon 110, qui est placé du côté de l'ouverture 114 de la cavité 102, est plus grand que celui du tronçon 111, qui s'étend à partir du fond 107 de cette cavité 102. Ces diamètres sont déterminés de manière à ce que, lorsque le piston 103 est entraîné dans la direction opposée au fond 107 par l'organe élastique de rappel 104, la lèvre 120 du joint 118 évoluant dans le tronçon 111 s'applique à joint étanche contre la paroi 106 délimitant latéralement la cavité cylindrique 102, tandis que dans le tronçon 110, la deuxième fuite 132 s'instaure entre cette lèvre 120 et cette paroi latérale 106. En d'autres termes, la deuxième fuite 132 est le fait d'un agrandissement de la section de la cavité 102 entre le tronçon 111 et le tronçon 110, qui peut dès lors être dépourvu de la rainure longitudinale 9 du mode de réalisation précédent. Dans le tronçon 110, la lèvre 120 n'est pas ou que peu déformée, ce qui favorise sa tenue au vieillissement. Or, cette situation est bien souvent la plus fréquente dans la mesure où elle a lieu à chaque fois que la minuterie est inactive. Le couvercle 105 comporte une portion tubulaire 133 de guidage de la tige 115 du piston 103, ce guidage étant plus particulièrement utile lorsque le joint 118 évolue dans le tronçon 110. Par ailleurs, la tige 108 qui s'étend axialement à partir du fond 107, à l'intérieur de la cavité 102, est creuse du fait d'un trou axial et débouchant 134 qui la traverse de part en part. La paroi latérale interne 125 de ce trou axial 134 et la paroi latérale externe d'un bouchon 135 engagé à force dans ce trou 134 délimitent entre elles un espace intersticiel formant la première fuite calibrée 127. L'extrémité 122 du piston 103 qui se trouve à l'opposée de la tête 116 peut donc ne plus comporter de première fuite, comme dans l'exemple illustré où elle est simplifiée d'autant, puisqu'elle ne comporte plus ni épaulement 23, ni trou 28, ni manchon 26. La minuterie de la figure 4 a le même fonctionnement que celui, précédemment exposé, de la minuterie représentée aux figures 1 et 2, la première fuite 127 et la deuxième fuite 132 remplissant les fonctions qui, dans cette minuterie des figures 1 et 2, l'étaient la première par la première fuite 27 et la deuxième par la deuxième fuite 32. Elle fonctionne donc comme une minuterie pneumatique tant que la deuxième fuite n'est pas intervenue, puis comme un actionneur dont le déclenchement a été commandé par cette minuterie. En variante, le trou axial 134 est taraudé et le bouchon 135 est remplacé par une vis dont la tige filetée est globalement cylindrique. Il peut alors être envisagé de régler le débit dans la première fuite calibrée en vissant plus ou moins cette vis. La minuterie selon l'invention peut être associée à un mécanisme à cliquet, non représenté, l'ensemble étant agencé de manière à ce que ce mécanisme à cliquet soit réarmé lorsque la minuterie est remontée. Cette dernière est en outre positionnée pour qu'après la phase de décompte d'une durée, elle actionne le cliquet du mécanisme et libère ainsi ce dernier. En variante, le mécanisme à cliquet peut être supprimé, l'invention permettant, dans certains cas, une telle suppression. En effet, le mécanisme à cliquet est parfois prévu pour produire un mouvement d'actionnement qui soit franc, ce qui ne peut être obtenu avec une minuterie pneumatique classique du fait de la lenteur de son mouvement. En revanche, une minuterie selon l'invention produit une telle action franche dès que la deuxième fuite est intervenue. En d'autres termes, elle se comporte comme un actionneur temporisé et peut être employée comme tel. Le corps 1 ou 101 et le piston 3 ou 103 sont alors l'un mobile, pour agir sur l'organe à actionner, et l'autre monté fixe. Parmi les avantages de l'invention, on notera donc que dans certains cas, celle-ci offre le choix de supprimer ou de ne pas supprimer le mécanisme à cliquet auquel la minuterie est parfois associée. Par ailleurs, on notera que l'emploi d'un piston coulissant dans un corps rigide pour former la chambre de volume variable est avantageux dans la mesure où il favorise la mise en oeuvre d'une solution simple visant à munir la chambre de volume variable d'une deuxième fuite n'intervenant qu'à partir d'un volume déterminé. En effet, cette deuxième fuite peut aisément être formée sur le piston ou le corps et disposée de manière à être sélectivement raccordée ou non à la chambre de volume variable selon les positions relatives de ce piston et de ce corps. On notera également que le joint à lèvre remplit avantageusement deux fonctions, qui, en son absence, devraient l'être par deux éléments distincts, à savoir un joint classique assurant l'étanchéité entre le piston et le corps, et un clapet anti-retour équipant un passage mettant en communication la chambre de volume variable avec l'extérieur. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits précédemment. En particulier, la chambre de volume variable 31 peut, au lieu de se remplir, se vider sous l'action de l'organe élastique de rappel 4 ou 104, lequel peut être sollicité en compression ou en traction, et placé soit à l'intérieur soit à l'extérieur de la cavité 2 ou 102. En outre, la deuxième fuite 32 ou 132 peut être le fait d'un trou radial, placé entre les deux extrémités de la cavité 2 ou 102 et traversant le corps 1 ou 101 de part en part. De plus, le joint à lèvre peut être monté sur le corps 1 ou 101, le piston comportant deux tronçons analogues à ceux référencés 10 ou 110 et 11 ou 111 dans les exemples exposés précédemment. Egalement, le relief présent sur la surface 25, au niveau de la fuite calibrée, peut présenter la forme d'un filetage formé à l'extrémité 22 du piston 3, ce filetage pouvant être pourvu d'un écrou. Il peut aussi être obtenu au moyen d'un élément longitudinal glissé entre le manchon 26 et le piston 3, de manière à s'étendre depuis le trou 28 jusqu'au bord de la surface de contact de ces deux éléments. REVENDICATIONS 1. Minuterie pneumatique comportant une chambre de volume variable (31) et un organe élastique de rappel (4 ; 104) disposé pour agir sur le volume de la chambre (31) qui est pourvue d'une première fuite (27 ; 127), calibrée, et d'un passage (29) qui la met en communication avec l'extérieur et est muni d'un clapet anti-retour (18 ; 118), caractérisée en ce qu'à partir d'un volume déterminé, la chambre (31) comporte une deuxième fuite (32 ; 132). 2. Minuterie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un piston (3 i 103) et un corps rigide (1 ; 101) délimitant une cavité (2 i 102) dans laquelle évolue le piston (3 ; 103), le corps rigide (1 ; 101) et le piston (3 ; 103) délimitant conjointement la chambre de volume variable (31), un joint (18 ; 118) étant prévu entre le corps rigide (1 ; 101) et le piston (3 ; 103). 3. Minuterie selon la revendication 2, caractérisée en ce que le joint est un joint à lèvre (18 ; 118) formant également le clapet anti-retour. 4. Minuterie selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le joint (18 ; 118) est monté sur le piston (3 ; 103), la cavité comportant des premier (11 ; 111) et deuxième (10 ; 110) tronçons délimités latéralement par une paroi latérale du corps (1 ; 101), la portion de cette paroi latérale délimitant le deuxième tronçon (10 ; 110), et le joint (18 ; 118) étant configurés pour délimiter conjointement la deuxième fuite (32 ; 132). 5. Minuterie selon la revendication 4, caractérisée en ce que la section du deuxième tronçon (110) a globalement la forme d'un agrandissement de la section du premier tronçon (111). 6. Minuterie selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que la deuxième fuite est formée par un trou débouchant, qui est percé dans le corps rigide et débouche dans la cavité, entre ses deux extrémités. 7. Minuterie selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte des première (25 ; 125) et deuxième surfaces qui sont appliquées l'une contre l'autre et forment entre elles la première fuite (27 ; 127), la première surface (25 ; 125) étant définie par l'un des éléments du groupe comprenant le corps rigide (101) et le piston (3). 8. Minuterie selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que l'organe élastique de rappel est un ressort hélicoïdal (4 ; 104), placé dans la cavité (2 ; 102), parallèlement à l'axe de translation du piston (3 ; 103), et comprimé entre le piston (3 ; 103) et le corps (1 ; 101). 9. Minuterie selon la revendication 8, caractérisée en ce que le piston (3 ; 103) est creux, et reçoit et maintient une première portion d'extrémité du ressort (4 ; 104), et en ce que le corps (1 ; 101) comporte un fond (7 ; 107) à partir duquel s'étend une tige (8 ; 108) qui reçoit et maintient une deuxième portion d'extrémité du ressort (4 ; 104). 10. Minuterie selon les revendications 7 et 9, caractérisée en ce que la tige (108) est creuse et définit la première surface (125), un bouchon (135) engagé dans cette tige (108) définissant la deuxième surface. 11. Minuterie selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisée en ce qu'un élément (5 ; 105) de guidage et de butée du piston (3 ; 103) est fixé au corps (1 ; 101). 12. Actionneur temporisé, caractérisé en ce qu'il incorpore une minuterie pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, cet actionneur comprenant deux éléments (1, 3 ; 101,103) destinés à être l'un monté sur un support et l'autre mobile et disposé pour agir sur un organe à actionner, les positions relatives desdits éléments (1, 3 ; 101,103) déterminant le volume de la chambre de volume variable.