Brevet FR2899126A1 — publié le 20071005

- 1 - La présente invention concerne le modélisme, notamment ferroviaire, nautique, aérien, et plus particulièrement un dispositif de commande d'un objet d'un modèle réduit mobile entre deux positions. Dans la présente description, on prendra à titre d'exemple le cas du modélisme ferroviaire. Un modèle réduit de locomotive électrique comportant un dispositif de commande d'un pantographe est connu dans l'état de la technique. Le modèle réduit n 39579 de la société Mârklin, qui représente à échelle réduite le modèle série 103.1 des Chemins de Fer Allemands, comporte ainsi deux pantographes pouvant être levés et descendus à distance. Ce dispositif de commande comprend un moteur piézoélectrique. Ceci constitue une solution coûteuse et complexe à mettre en oeuvre compte tenu de son prix de fabrication et du dispositif mécanique de transmission d'un mouvement rotatif à un mouvement lent linéaire. On connaît également un dispositif de commande mettant en oeuvre un actionneur linéaire, tel qu'un fil à mémoire de forme. Un tel actionneur présente l'avantage d'occuper un volume relativement réduit le fil ayant une longueur de l'ordre de 20 cm et un diamètre de l'ordre de 0,1 mm. Un tel dispositif de commande repose sur la propriété d'un fil à mémoire de forme de se rétreindre lorqu'il est mis sous tension. Les deux états électriques - sous tension et hors tension - permettent ainsi d'obtenir les deux positions pour le pantographe. Un dispositif de commande d'un pantographe commandé par un dispositif utilisant un fil à mémoire de forme selon l'art antérieur est représenté sous forme simplifiée sur la figure 1. Le mouvement du pantographe entre deux positions, une position de repos dans laquelle il est abaissé et une position de travail dans laquelle il est levé, est obtenu par la commande d'un fil à mémoire de forme. La figure 1 représente une vue de côté éclatée d'un partie d'une locomotive. Elle comprend un pantographe 2 monté sur le toit 4 de la locomotive. - 2 - Le pantographe comprend une base 6 fixée au toit 4 de la locomotive, un premier bras inférieur 8a, un second bras inférieur 8b, un bras supérieur 10 et un archet 12. Les différents éléments du pantographe sont articulés les uns par rapport aux autres de manière classique pour que l'archet 12 effectue un déplacement vertical lorsque le pantographe est déplacé d'une position à l'autre. Un ressort de travail 15 relié à la base 6 est en outre agencé pour exercer une force tendant à élever le pantographe. Le déplacement du pantographe est commandé par un dispositif comprenant un fil à mémoire de forme 14, un ressort de rappel 16, de force supérieure à celle du ressort de travail 15, une tige 18 et une unité d'activation 20 du fil à mémoire de forme 14. Une extrémité 14a du fil à mémoire de forme 14 est reliée à une extrémité 16a du ressort de rappel 16. L'autre extrémité 14b du fil à mémoire de forme et l'autre extrémité 16b du ressort de rappel sont reliées à des points fixes 17 et 19 de la locomotive. Une extrémité de la tige 18 est reliée à pivotement au point commun 22 du fil à mémoire de forme 14 et du ressort de rappel 16, et l'autre extrémité 18b de la tige 18 est reliée à pivotement à proximité de la partie inférieure du second bras inférieur 8b. Enfin, le dispositif de commande comporte une unité d'activation 20 pour commander la mise sous tension ou la mise hors tension du fil à mémoire de forme 14. Notons que, dans le cadre du modélisme ferroviaire, l'alimentation électrique de la locomotive ne se fait pas par l'intermédiaire de la caténaire et du pantographe, comme dans une locomotive électrique de taille réelle, mais par les rails et les roues de la locomotive. Le dispositif fonctionne de la manière suivante. En absence de tension électrique aux bornes du fil à mémoire de forme - en pratique, de manière préférée, en absence de tension électrique aux bornes de l'ensemble constitué par le fil à mémoire de forme et le ressort de rappel -, le point commun 22 se trouve dans sa position la - 3 - plus à droite (sur la figure) du fait de l'action du ressort de rappel 16. La tige 18 est ainsi "tirée" par le ressort de rappel, ce qui a pour effet d'attirer vers l'horizontale le second bras 8b du pantographe, la force du ressort de rappel 16 étant supérieure à celle du ressort de travail 15, et ainsi d'amener le pantographe dans sa position abaissée. Lorsqu'une tension électrique est appliquée aux bornes du fil à mémoire de forme - là encore, de manière préférée, en fait aux bornes de l'ensemble formé par le fil à mémoire de forme et le ressort de rappel 16 -, le fil à mémoire de forme 14 se rétreint, déplaçant le point commun 22 vers la gauche (sur la figure). Ceci permet au pantographe de se redresser sous l'effet de la force exercée par le ressort de travail 15. En d'autres termes, le rétreint du fil à mémoire de forme 14 crée une force qui compense une partie de la force exercée par le ressort de rappel 16 de sorte que la force résiduelle exercée par le ressort de rappel 16 est inférieure à la force exercée par le ressort de travail 15. L'amplitude de mouvement vertical du pantographe ou, ce qui revient au même de l'archet du pantographe, est définie par le rétreint du fil à mémoire de forme 14 et la longueur de la tige 18. Ceci constitue un inconvénient. En effet, la hauteur de la caténaire au dessus de la locomotive n'est pas parfaitement constante. Ainsi, si on dimensionne le dispositif de commande (rétreint du fil à mémoire et longueur de la tige) pour que, en situation normale, l'archet 12 vienne en position haute en contact avec la caténaire 21, comme représenté sur la partie gauche de la figure 2, ce contact n'existe plus lorsque la distance de la caténaire 21 au toit 4 de la locomotive augmente, comme représenté sur la partie droite de la figure 2. Ceci n'a pas d'incidence fonctionnelle sur un modèle réduit puisque l'alimentation électrique de la locomotive est faite par les rails, mais ceci crée un effet visuel inesthétique qui nuit au réalisme du réseau de - 4 - modélisme ferroviaire. A l'inverse, si on dimensionne le dispositif de commande pour que, en toutes circonstances, l'archet 12 soit, en position haute, en contact avec la caténaire 21, comme représenté sur la partie gauche de la figure 3, alors dans les parties où la caténaire 21 est à une moindre distance du toit 4 de la locomotive, comme représenté sur la partie droite de la figure 3, le pantographe 2 exerce via l'archet 12 une force vers le haut qui augmente son frottement avec la caténaire 21, ce qui conduit à une usure prématurée de la caténaire et/ou de l'archet. Par ailleurs, un tel dimensionnement du dispositif de commande a pour effet de créer une caténaire 21 qui, en vue de côté, est ondulante, les points bas de l'ondulation correspondant aux points d'attache de la caténaire 21 aux pylônes 23. Il s'en suit là encore un effet visuel inesthétique qui nuit au réalisme du réseau de modélisme ferroviaire. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients, et en particulier de proposer, dans le domaine du modélisme ferroviaire, un dispositif de commande simple, notamment d'un pantographe, qui produise un effet visuel aussi réaliste qu'un dispositif de commande similaire pour un objet ferroviaire de taille réelle. A cette fin, l'invention a pour objet un dispositif de commande d'une pièce mobile d'un modèle réduit, cette pièce étant mobile entre une première position et une deuxième position, ce dispositif comprenant un premier moyen élastique, dit de travail, de force F1 couplé par un premier moyen de couplage à la pièce mobile pour l'amener dans la première position et un deuxième moyen élastique, dit de rappel, de force F2, supérieure à F1, couplé par un deuxième moyen de couplage à la pièce mobile pour l'amener dans la deuxième position, le dispositif de commande comprenant en outre un élément à mémoire de forme lié mécaniquement au deuxième moyen élastique et une unité d'activation de l'élément à mémoire de forme, le dispositif étant remarquable en ce que l'élément à mémoire de forme est apte à découpler, lorsqu'il est activé, le deuxième - 5 - moyen élastique de la pièce mobile. Le découplage de la pièce mobile par rapport à l'élément à mémoire de forme permet à l'élément mobile de se placer librement, de lui-même, à l'aide du premier moyen élastique, dans sa position de travail naturelle compte tenu de son environnement. Il n'est plus, au contraire du dispositif selon l'art antérieur, "forcé" dans une position indépendamment de son environnement. De manière préférée, ledit deuxième moyen de couplage 10 comprend une came. Avantageusement, la came lie mécaniquement l'élément à mémoire de forme au deuxième moyen élastique. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un dispositif de 15 commande conforme à l'invention, en référence aux dessins sur lesquels : - la figure 1, déjà décrite, illustre une partie de locomotive comprenant un pantographe et son dispositif de commande, selon l'art antérieur 20 - les figures 2 et 3, déjà décrites, illustrent chacune un défaut esthétique visuel résultant du dispositif de commande selon l'art antérieur, dans le cas où la distance de la caténaire au toit de la locomotive n'est pas constante, 25 - les figures 4 et 5 illustrent schématiquement un dispositif de commande selon l'invention d'un pantographe pour un modèle réduit de locomotive, le pantographe étant respectivement en position abaissée et en position levée, et 30 - les figures 6 et 7 illustrent schématiquement un dispositif de commande selon l'invention d'un aiguillage pour un réseau de modélisme ferroviaire, l'aiguillage étant respectivement dans une première et une deuxième positions. On a représenté schématiquement sur les figures 4 et 35 5 un pantographe pour le modélisme ferroviaire et un mode de réalisation du dispositif de commande associé. Le pantographe 100 est de type classique. Il constitue une pièce mobile d'une locomotive de modélisme - 6 ferroviaire. Il comprend un premier bras inférieur 102, un deuxième bras inférieur 104, un bras supérieur 106 et un archet 108. Les bras sont reliés les uns aux autres de manière connue pour permettre un mouvement vertical de l'archet 108. De manière classique, le pantographe comprend en outre un premier moyen élastique, tel qu'un ressort de travail 110 de force F1, agencé pour élever l'archet 108. Comme représenté sur la figure, le ressort de travail 110 a une extrémité reliée à un point fixe, par exemple au toit de la locomotive, et une extrémité reliée au premier bras inférieur 102 par une liaison à pivotement 112. De manière encore classique, le pantographe comprend également un second moyen élastique, tel qu'un ressort de rappel 114 de force F2, agencé pour abaisser l'archet 108. Comme représenté sur la figure, le ressort de rappel 114 a une extrémité reliée à un point fixe, par exemple au toit de la locomotive, et une extrémité couplée au premier bras inférieur 102. Conformément à l'invention, cette liaison est telle que le pantographe peut être découplé du ressort de rappel 114. Les ressorts de travail 110 et de rappel 114 forment deux éléments du dispositif de commande du mouvement du pantographe. Le dispositif de commande représenté comprend en outre un fil à mémoire de forme 116 dont une première extrémité 116a est reliée à une extrémité du ressort de rappel 114 et dont l'autre extrémité 116b est reliée à un point fixe 118 de la locomotive, et une unité d'activation 120 pour la mise sous tension électrique ou hors tension électrique le fil à mémoire de forme 116. L'unité d'activation est alimentée classiquement par les rails du réseau de modélisme ferroviaire. L'élément à mémoire de forme n'est pas nécessairement de type filaire. Il peut par exemple également se présenter sous la forme d'une bande ou de toute autre forme assurant la même fonction que le fil. L'élément à mémoire de forme est dimensionné (longueur, section, caractéristique - 7 -tension/rétreint, ..) en fonction de l'application envisagée. Un matériau couramment utilisée pour l'élément à mémoire de forme est le FLEXINOL 050. Dans le cas représenté, la liaison entre le pantographe 100 et le ressort de rappel 114 est assurée par une came 122 sur laquelle sont fixées l'extrémité ll6a du fil à mémoire de forme 116 et une extrémité du ressort de rappel 114, cette came 122 étant configurée pour permettre une liaison découplable avec une partie inférieure 104a du premier bras inférieur 102. La figure 4 représente le pantographe en position abaissée. Cette position est obtenue, dans le mode de réalisation représenté, par absence de tension électrique aux bornes du fil à mémoire de forme 116. Dans ce cas, la partie 102a du premier bras inférieur 102 est en appui sur la came 122, ceci forçant le pantographe à se maintenir en position abaissée. Lorsque, au contraire, comme représenté sur la figure 5, l'unité d'activation 120 soumet le fil à mémoire de forme 116 à une tension électrique, celui-ci s'échauffe et se rétreint entraînant un mouvement horizontal (au sens de la figure) de la came 122 vers le point fixe 118. Ceci libère la partie inférieure 102a du premier bras inférieur 102, qui peut ainsi pivoter. Il en résulte un mouvement vers le haut de l'archet 108 du pantographe. Comme on le voit sur la figure 5, au-delà d'une amplitude de translation de la came 122 déterminée, la partie inférieure 102a du premier bras inférieur 102 n'est plus en contact avec la came 122. Le pantographe n'est alors plus couplé au dispositif de commande. L'archet peut donc se mouvoir librement dans le sens vertical en fonction de la hauteur de la caténaire. Sur les figures 4 et 5, la position de travail, c'est-à-dire le pantographe déplié, est obtenue lorsque le fil à mémoire de forme 116 est rétreint et la position de repos, c'est-à-dire le pantographe abaissé, lorsque le fil à mémoire de forme 116 est hors tension. On conçoit que l'on pourrait inverser les positions du fil à mémoire de forme 116 et du ressort de rappel 114, de sorte que le pantographe soit déplié en absence de tension aux bornes du fil à mémoire de forme 116 et abaissé lorsque le fil à mémoire de forme est rétreint. Dans ce cas, on entend par activation du fil à mémoire de forme le fait de le mettre hors tension. Dans 1es figures 4 et 5, on a décrit un dispositif de commande selon l'invention appliqué à la commande du mouvement d'un pantographe. Ce dispositif de commande peut bien entendu être appliqué à d'autres pièces mobiles d'un réseau de modélisme ferroviaire, tel que, de manière non limitative, à un aiguillage, à un signal ou à un passage à niveau. A titre d'exemple, on a représenté sur les figures 6 et 7 un aiguillage commandé par un dispositif de commande selon l'invention. Plus exactement, on a représenté une partie de l'aiguillage, à savoir un rail 200 et une aiguille 202. La figure 6 illustre la position de l'aiguillage lorsque le fil à mémoire de forme est hors tension et la figure 7 la position de l'aiguillage lorsque le fil à mémoire de forme est sous tension. L'aiguillage comporte une pièce 204 à deux bras et pivotante. L'un des bras est relié à un ressort de travail 206 qui tend à faire tourner la pièce 204 dans le sens anti-horaire (dans le cas de la figure). L'autre bras est relié à l'aiguille 202 par une pièce de liaison 208 pour, sous l'effet du ressort de travail 206, tendre à déplacer l'aiguille 202 vers le rail 200. Le dispositif de commande de cet aiguillage comprend un fil à mémoire de forme 210 relié à un ressort de rappel 212, l'ensemble étant disposé entre deux points fixes 214 et 216. La liaison entre le fil à mémoire de forme 210 et le ressort de rappel 212 comprend une came 218 à laquelle est couplée la pièce 204. Il comprend en outre une unité d'activation du fil à mémoire de forme (non représenté). Comme on le voit sur la figure 6, en l'absence de tension électrique aux bornes du fil à mémoire de forme, le ressort de rappel 212 tire la came 218 vers le point fixe - 9 216. Un ergot 220 de cette came 218 force alors la pièce 204 à tourner dans le sens horaire, éloignant ainsi l'aiguille 202 du rail 200. Au contraire, lorsque, comme représenté sur la figure 7, une tension électrique est appliquée aux bornes du fil à mémoire de forme 210, celui-ci se rétreint, entraînant la came 218 vers le point fixe 214. Sous l'effet du ressort de travail 206, la pièce 204 pivote alors dans le sens antihoraire et ramène ainsi l'aiguille 202 vers le rail 200. Au-delà d'un certain déplacement de la came 218, la pièce 204 et la came 218 sont découplées (l'ergot 220 n'est plus en contact avec la pièce 204), ce qui permet à l'aiguille 202 de se placer librement au contact du rail 200. Il va de soi que les formes de réalisation avantageuse du dispositif de commande de la présente invention ne sont nullement limitative, d'autres modifications ou ajouts pouvant être envisagés sans sortir du cadre de l'invention telle que revendiquée. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande d'une pièce mobile (100) d'un modèle réduit, ladite pièce étant mobile entre une première position et une deuxième position, ledit dispositif comprenant un premier moyen élastique (110, 206), dit de travail, de force Fl couplé par un premier moyen de couplage à ladite pièce mobile pour l'amener dans ladite première position et un deuxième moyen élastique (114, 212), dit de rappel, de force F2, supérieure à F1, couplé par un deuxième moyen de couplage à ladite pièce mobile pour l'amener dans ladite deuxième position, ledit dispositif de commande comprenant en outre un élément à mémoire de forme (116, 210) lié mécaniquement audit deuxième moyen élastique (114, 212) et une unité d'activation (120) dudit élément à mémoire de forme, ledit dispositif étant caractérisé en ce ledit élément à mémoire de forme (116, 210) est apte à découpler, lorsqu'il est activé, ledit deuxième moyen élastique (114, 212) de ladite pièce mobile (100, 202). 2 - Dispositif de commande selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que ledit deuxième moyen de couplage comprend une came (122, 218). 3 - Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite came (122, 218) lie mécaniquement ledit élément à mémoire de forme (116, 210) 25 audit deuxième moyen élastique (114, 212).