FR2875638A1 - Bistable actuator for e.g. controlling battery switch circuit of motor vehicle, has control electromagnet moving axle from one stable position to another, and lock actuating unit to move locking unit between locking and releasing positions - Google Patents
Bistable actuator for e.g. controlling battery switch circuit of motor vehicle, has control electromagnet moving axle from one stable position to another, and lock actuating unit to move locking unit between locking and releasing positions Download PDFInfo
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Abstract
Description
4499DEP 28756384499DEP 2875638
La présente invention concerne les actionneurs bistables à mouvement linéaire, dans lesquels un axe d'actionneur est monté en translation dans un corps d'actionneur pour être déplacé entre une première position stable et une seconde position stable par des moyens d'entraînement en translation, l'axe d'actionneur restant dans l'une ou l'autre des positions stables en l'absence de sollicitation par les moyens d'entraînement en translation. The present invention relates to linear motion bistable actuators, in which an actuator axis is mounted in translation in an actuator body to be moved between a first stable position and a second stable position by translation drive means, the actuator axis remaining in one or other of the stable positions in the absence of bias by the drive means in translation.
L'intérêt d'un actionneur bistable est l'absence de consommation électrique tant que l'actionneur est dans l'une ou l'autre des positions extrêmes. The advantage of a bistable actuator is the absence of power consumption as long as the actuator is in one or the other of the extreme positions.
Io L'actionneur peut ainsi être utilisé dans toutes les applications dans lesquelles un dispositif doit rester dans un état pendant une durée longue sans consommer d'énergie électrique. Io The actuator can thus be used in all applications in which a device must remain in a state for a long time without consuming electrical energy.
On connaît déjà des actionneurs bistables dans lesquels l'axe d'actionneur est entraîné en translation par un motoréducteur. L'alimentation du motoréducteur permet de déplacer l'axe d'actionneur de la première position stable à la seconde position stable. En absence d'alimentation du motoréducteur, l'axe d'actionneur reste dans la seconde position stable. Une nouvelle alimentation du motoréducteur déplace l'axe d'actionneur de la seconde position stable à la première position stable, position dans laquelle il reste tant que le motoréducteur n'est plus alimenté. Bistable actuators are already known in which the actuator axis is driven in translation by a geared motor. The power supply of the geared motor makes it possible to move the actuator axis from the first stable position to the second stable position. In the absence of power supply of the gearmotor, the actuator axis remains in the second stable position. A new power supply of the geared motor moves the actuator axis from the second stable position to the first stable position, in which position it remains as long as the gearmotor is no longer powered.
Un premier problème de ce dispositif, lorsque l'actionneur est utilisé pour ouvrir ou fermer un circuit électrique par déplacement d'une pièce conductrice mobile vers ou à l'écart d'un contact, est la lenteur relative du mouvement de la pièce conductrice mobile. Un tel mouvement lent n'est pas approprié pour un contact électrique, à cause du risque d'établissement d'un arc électrique qui peut dégrader les contacts, et à cause du retard de commutation susceptible de dégrader les éléments alimentés à travers la pièce conductrice mobile. A first problem of this device, when the actuator is used to open or close an electrical circuit by moving a movable conductive part towards or away from a contact, is the relative slowness of the movement of the movable conductive part. . Such a slow movement is not appropriate for an electrical contact, because of the risk of establishing an electric arc which can degrade the contacts, and because of the switching delay likely to degrade the elements fed through the conductive part. mobile.
Un second problème est le risque d'un mouvement incomplet de l'actionneur, par déplacement insuffisant de l'axe d'actionneur, si le motoréducteur ne reçoit pas lui-même l'énergie électrique nécessaire pendant un temps suffisant pour assurer un mouvement complet. Il y a alors un risque d'échauffement et de dégradation d'un contact électrique, et un risque subséquent d'incendie. A second problem is the risk of an incomplete movement of the actuator, by insufficient displacement of the actuator axis, if the geared motor does not itself receive the necessary electrical energy for a time sufficient to ensure complete movement . There is a risk of overheating and degradation of electrical contact, and a subsequent risk of fire.
Un autre inconvénient est le volume relativement important du motoréducteur, qui empêche de réaliser des actionneurs bistables de petite taille, en fonction de la puissance délivrée. Another disadvantage is the relatively large volume of the geared motor, which prevents the realization of small bistable actuators, depending on the power delivered.
4499DEP 2875638 2 Un autre inconvénient est que la commande du mouvement du motoréducteur ne permet pas de connaître de façon certaine la position de l'axe d'actionneur, et donc l'état du dispositif. 4499DEP 2875638 2 Another disadvantage is that the control of the movement of the geared motor does not make it possible to know with certainty the position of the actuator axis, and therefore the state of the device.
Un autre inconvénient de ce dispositif est la présence de pièces d'usure, susceptibles de se dégrader progressivement par l'usage dans le temps. Another disadvantage of this device is the presence of wear parts, likely to deteriorate gradually by use over time.
Un autre inconvénient est qu'un tel dispositif comprend des aimants permanents, dont les propriétés peuvent varier dans le temps, induisant une modification non maîtrisée des performances de l'actionneur. Another disadvantage is that such a device comprises permanent magnets whose properties may vary over time, inducing an uncontrolled change in the performance of the actuator.
Le problème proposé par la présente invention est de concevoir une nouvelle structure d'actionneur bistable à mouvement de translation longitudinal qui soit à la fois dépourvu d'aimant permanent et de pièces d'usure, dont les moyens d'entraînement provoquent de manière certaine le changement complet d'état entre les deux états stables, et dont les moyens de commande déterminent de façon certaine l'état du dispositif, de sorte que l'utilisateur puisse savoir si l'actionneur est dans le premier état stable ou dans le second état stable. The problem proposed by the present invention is to design a new bistable actuator structure with a longitudinal translatory movement which is both free of permanent magnet and wear parts, the drive means of which cause in a certain manner the complete change of state between the two stable states, and whose control means determine in a certain way the state of the device, so that the user can know if the actuator is in the first stable state or in the second state stable.
Un actionneur bistable selon l'invention peut donc trouver des applications les plus diverses dans les dispositifs dans lesquels on veut déplacer un élément entre une première position et une seconde position, sans consommation d'énergie tant que l'élément est dans l'une des deux positions extrêmes. A bistable actuator according to the invention can therefore find the most diverse applications in the devices in which it is desired to move an element between a first position and a second position, without energy consumption as long as the element is in one of the two extreme positions.
Notamment, un actionneur selon l'invention doit pouvoir être utilisé pour déplacer le clapet d'une vanne, ou pour déplacer une pièce conductrice en regard d'un conducteur électrique fixe pour établir ou interrompre la conduction électrique d'un circuit principal. In particular, an actuator according to the invention must be used to move the valve of a valve, or to move a conductive part opposite a fixed electrical conductor to establish or interrupt the electrical conduction of a main circuit.
Selon un autre aspect, l'invention vise à concevoir un dispositif permettant de conserver, dans la batterie d'accumulateurs d'un véhicule, suffisamment d'énergie pour démarrer le moteur thermique du véhicule lorsque l'utilisateur reprend son véhicule après une période de veille. According to another aspect, the invention aims at designing a device making it possible to conserve, in the accumulator battery of a vehicle, enough energy to start the engine of the vehicle when the user takes back his vehicle after a period of Eve.
A cet égard, le démarrage du moteur thermique d'un véhicule est généralement assuré par un moteur électrique, appelé démarreur, couplé temporairement au moteur thermique et alimenté pour l'entraîner en rotation. A cet effet, on alimente le démarreur en énergie électrique en assurant sa connexion à une batterie d'accumulateurs préalablement chargée. In this regard, the starting of the engine of a vehicle is generally provided by an electric motor, called starter, temporarily coupled to the engine and powered to drive it in rotation. For this purpose, the starter is supplied with electrical energy by connecting it to a previously charged accumulator battery.
Pour assurer le démarrage du moteur thermique, il faut disposer, dans la batterie d'accumulateurs, d'une quantité d'énergie électrique suffisante, à défaut de quoi, lors de la connexion du démarreur, la tension aux bornes de la batterie d'accumulateurs chute de manière excessive et ne permet plus d'entraîner le 4499DEP 2875638 démarreur en rotation suffisamment rapide pour assurer le démarrage du moteur thermique. To ensure the starting of the heat engine, it is necessary to have a sufficient quantity of electrical energy in the accumulator battery, otherwise, when the starter is connected, the voltage at the terminals of the battery of Accumulators fall excessively and no longer allow the 4499DEP 2875638 starter to rotate sufficiently fast to start the engine.
Dans les véhicules modernes, on prévoit un nombre non négligeable et croissant d'organes électriques à faible puissance qui restent connectés en permanence à la batterie d'accumulateurs lorsque le véhicule est en mode veille, c'est-à-dire lorsque les organes électriques de puissance tels que le démarreur, les phares, ne sont plus alimentés. In modern vehicles, a non-negligible and increasing number of low power electrical devices are expected which remain permanently connected to the storage battery when the vehicle is in standby mode, that is to say when the electric organs such as the starter, the headlights, are no longer powered.
On prévoit généralement que les organes électroniques à faible puissance peuvent s'auto-déconnecter au bout d'une certaine durée. Mais il peut se produire que la déconnexion ne fonctionne pas de manière satisfaisante. Il en résulte alors une consommation non négligeable d'énergie électrique, qui réduit progressivement la quantité d'énergie électrique accumulée dans la batterie d'accumulateurs. Dès lors, la quantité d'énergie dans la batterie d'accumulateurs peut devenir insuffisante pour assurer le démarrage du moteur thermique. It is generally expected that the low power electronic devices can self-disconnect after a certain period of time. But it can happen that the disconnection does not work satisfactorily. This then results in a significant consumption of electrical energy, which gradually reduces the amount of electrical energy accumulated in the storage battery. Therefore, the amount of energy in the storage battery may become insufficient to start the engine.
L'invention prévoit d'utiliser pour cela un actionneur bistable qui commute un contacteur en série avec le circuit électrique de la batterie. En mode veille, l'actionneur doit nécessiter une consommation électrique nulle, afin d'éviter de décharger lui-même la batterie d'accumulateurs. The invention provides for this purpose to use a bistable actuator which switches a contactor in series with the electric circuit of the battery. In standby mode, the actuator must require zero power consumption, in order to avoid unloading the accumulator battery itself.
Simultanément, le commutateur de batterie doit être capable de conduire le courant maximal de forte puissance que doit délivrer la batterie d'accumulateurs au cours de certaines étapes de fonctionnement, notamment au cours d'un démarrage en alimentant le démarreur à l'aide d'un courant électrique à intensité élevée. At the same time, the battery switch must be able to conduct the maximum high power output to be delivered by the battery during certain operating steps, especially during a start by energizing the starter with the help of a high intensity electric current.
On comprend, notamment dans ce cas, la nécessité d'une commutation 25 rapide du commutateur de batterie, ce qui nécessite un actionneur à mouvement rapide. It is understood, in this case in particular, the need for rapid switching of the battery switch, which requires a fast moving actuator.
Simultanément, l'invention vise à réaliser un commutateur de batterie présentant un faible volume pour être inséré dans l'espace réduit d'un compartiment machine de véhicule automobile. At the same time, the object of the invention is to provide a battery switch having a small volume for insertion into the reduced space of a motor vehicle machine compartment.
L'invention vise à concevoir un actionneur bistable qui puisse être réalisé à faible coût, pour être compatible avec les exigences actuelles de l'industrie, notamment de l'industrie automobile. The invention aims to design a bistable actuator that can be realized at low cost, to be compatible with the current requirements of the industry, including the automotive industry.
Pour atteindre ces buts ainsi que d'autres, l'invention prévoit un actionneur bistable comprenant un corps d'actionneur et un axe d'actionneur monté en translation dans le corps d'actionneur pour être déplacé entre une première position stable et une seconde position stable par des moyens d'entraînement en translation; selon l'invention: 4499DEP 2875638 4 - les moyens d'entraînement en translation comprennent un électro-aimant de commande, apte à déplacer l'axe d'actionneur de sa première position stable à sa seconde position stable, des moyens de rappel axial sollicitent l'axe d'actionneur en direction de sa 5 première position stable, l'actionneur bistable comprend des moyens de verrouillage sélectif, aptes à prendre une position de verrouillage dans laquelle ils retiennent l'axe d'actionneur en seconde position stable à l'encontre des moyens de rappel axial, et aptes à prendre une position de libération dans laquelle ils libèrent l'axe d'actionneur pour sa libre translation, des moyens d'actionnement de verrou déplacent les moyens de verrouillage sélectif entre la position de verrouillage et la position de libération. In order to achieve these and other objects, the invention provides a bistable actuator comprising an actuator body and an actuator shaft translationally mounted in the actuator body to be moved between a first stable position and a second position. stable by translation drive means; According to the invention: - The drive means in translation comprise a control electromagnet, able to move the actuator axis from its first stable position to its second stable position, axial return means solicit the actuator axis towards its first stable position, the bistable actuator comprises selective locking means, adapted to take a locking position in which they retain the actuator axis in the second stable position at the against axial return means, and adapted to take a release position in which they release the actuator axis for its free translation, latch actuating means move the selective locking means between the locking position and the release position.
Une telle structure d'actionneur est dépourvue de toute pièce d'usure, et il n'est pas nécessaire de prévoir d'aimant permanent dans l'électroaimant de 15 commande. Such an actuator structure is devoid of any wear parts, and it is not necessary to provide permanent magnet in the control electromagnet.
Et surtout, l'état de l'actionneur est déterminé de manière certaine par l'alimentation, même de courte durée, de l'électro-aimant de commande, et par l'actionnement, même de courte durée, des moyens d'actionnement de verrou. Un déplacement seulement partiel de l'axe d'actionneur n'est pas possible. Above all, the state of the actuator is definitely determined by the supply, even for a short time, of the control electromagnet, and by the actuation, even for a short period of time, of the actuating means. lock. Only partial displacement of the actuator axis is not possible.
Selon une réalisation avantageuse, un tel actionneur selon l'invention peut être tel que: l'axe d'actionneur comprend un tronçon d'extrémité en matériau ferromagnétique à aimantation temporaire, avec une surface latérale cylindrique et une surface d'extrémité, l'électro-aimant de commande comprend une bobine de commande, comprend un pôle magnétique d'extrémité en regard de la surface d'extrémité de l'axe d'actionneur et de laquelle il est séparé par un entrefer axial variable, et comprend un pôle magnétique latéral en regard de la surface latérale cylindrique de l'axe d'actionneur et de laquelle il est séparé par un faible entrefer latéral. According to an advantageous embodiment, such an actuator according to the invention may be such that: the actuator axis comprises an end section of ferromagnetic material with temporary magnetization, with a cylindrical lateral surface and an end surface, control electromagnet comprises a control coil, comprises an end magnetic pole facing the end surface of the actuator axis and from which it is separated by a variable axial air gap, and comprises a magnetic pole lateral to the cylindrical lateral surface of the actuator shaft and from which it is separated by a small lateral air gap.
De façon simple, les moyens de rappel axial peuvent comprendre un ressort de rappel axial, qui sollicite l'axe d'actionneur en direction de sa première position stable. In a simple manner, the axial return means may comprise an axial return spring, which urges the actuator axis towards its first stable position.
Selon un premier mode de réalisation, les moyens de verrouillage sélectif peuvent comprendre un élément de verrouillage mobile, déplaçable en translation latérale vers et à l'écart de l'axe d'actionneur entre les positions de verrouillage et de libération. According to a first embodiment, the selective locking means may comprise a movable locking element displaceable in lateral translation towards and away from the actuator axis between the locking and release positions.
4499DEP 2875638 5 Un tel mode de réalisation est particulièrement simple. Such an embodiment is particularly simple.
On pourra toutefois préférer un second mode de réalisation des moyens de verrouillage sélectif, dans lequel l'élément de verrouillage mobile est déplaçable en rotation, le mouvement de rotation permettant de réduire les risques de frottement lors du déplacement de l'élément de verrouillage mobile. However, it may be preferred a second embodiment of the selective locking means, wherein the movable locking member is movable in rotation, the rotational movement to reduce the risk of friction during movement of the movable locking element.
Selon une première réalisation, l'axe d'actionneur est fixe en rotation, et un élément de verrouillage mobile est déplaçable en rotation par un rotor pour être en prise axiale sur l'axe d'actionneur en une position angulaire de verrouillage et pour libérer l'axe d'actionneur en translation axiale en une position angulaire de libération. In a first embodiment, the actuator axis is fixed in rotation, and a movable locking member is rotatable by a rotor to be axially engaged with the actuator axis at an angular locking position and to release the axis of actuator in axial translation in an angular position of release.
En alternative, le corps d'actionneur bistable comprend un élément de verrouillage fixe, et l'axe d'actionneur est mobile en rotation pour constituer un élément de verrouillage mobile qui vient en prise axiale sur l'élément de verrouillage fixe en une position angulaire de verrouillage de l'axe d'actionneur et qui libère l'axe d'actionneur en translation axiale en une position angulaire de libération de l'axe d'actionneur. Alternatively, the bistable actuator body comprises a fixed locking member, and the actuator axis is rotatable to provide a movable locking member that engages the fixed locking member axially at an angular position. locking the actuator shaft and which releases the axis of actuator in axial translation in an angular position of release of the actuator axis.
Dans tous les modes de réalisation, on pourra avantageusement prévoir que les moyens d'actionnement de verrou comprennent: une partie de verrou en matériau ferromagnétique, prévue sur l'élément de 20 verrouillage mobile, une bobine d'excitation de verrou et un circuit magnétique de verrou pour générer un champ magnétique tendant à déplacer l'élément de verrouillage mobile de sa position de verrouillage vers sa position de libération. In all embodiments, the lock actuation means may advantageously comprise: a latch portion of ferromagnetic material provided on the movable locking member, a latch energizing coil, and a magnetic circuit. latch for generating a magnetic field tending to move the movable locking member from its locking position to its release position.
Pour rappeler l'élément de verrouillage mobile vers la position de verrouillage, on pourra soit prévoir un ressort de rappel de verrou, soit prévoir que l'élément de verrouillage mobile soit sollicité magnétiquement vers sa position de verrouillage par le champ magnétique généré par la bobine de commande. To return the movable locking element to the locking position, it is possible either to provide a latch return spring or to provide that the movable locking element is magnetically biased towards its locking position by the magnetic field generated by the coil. control.
Dans tous les cas, on pourra avantageusement prévoir que, en position verrouillée, l'élément de verrouillage mobile et l'élément de verrouillage fixe viennent en prise l'un sur l'autre selon des surfaces engageantes qui s'opposent à la fois à la translation axiale de l'axe d'actionneur et au déplacement de l'élément de verrouillage mobile vers sa position de libération. On évite ainsi le risque de déverrouillage sous l'effet de vibrations ou chocs appliqués à l'actionneur par une sollicitation externe. In any case, it will be advantageous to provide that, in the locked position, the movable locking element and the fixed locking element engage each other according to engaging surfaces which oppose both the the axial translation of the actuator axis and the displacement of the movable locking element towards its release position. This avoids the risk of unlocking under the effect of vibrations or shocks applied to the actuator by external stress.
Dans une première application, l'axe d'actionneur défini ci-dessus peut solliciter un clapet coopérant avec un siège dans une vanne de commande de fluide. In a first application, the actuator shaft defined above can urge a valve cooperating with a seat in a fluid control valve.
4499DEP 2875638 Dans une seconde application, l'axe d'actionneur peut solliciter une pièce de verrouillage mécanique dans un verrou électromécanique. 4499DEP 2875638 In a second application, the actuator shaft can urge a mechanical locking part into an electromechanical lock.
Dans une troisième application, l'axe d'actionneur peut solliciter une pièce conductrice en déplacement en regard d'un conducteur électrique fixe pour établir ou interrompre la conduction électrique dans un contacteur électrique In a third application, the actuator axis can urge a conductive part moving relative to a fixed electrical conductor to establish or interrupt the electrical conduction in an electric contactor
bistable.bistable.
Une application particulièrement intéressante d'un actionneur défini cidessus est la commande d'un circuit commutateur de batterie d'accumulateurs pour véhicule automobile, le contacteur électrique bistable étant connecté en série entre la batterie d'accumulateurs et des organes électriques du véhicule automobile. A particularly advantageous application of an actuator defined above is the control of a battery switch circuit for a motor vehicle, the bistable electric switch being connected in series between the storage battery and electrical components of the motor vehicle.
Dans ce cas, on peut avantageusement prévoir des moyens de contrôle de l'état de charge de la batterie, générant un signal lorsque la charge de la batterie d'accumulateurs devient inférieure à une charge minimale de réserve, le signal servant à commander le fonctionnement de l'actionneur bistable pour ouvrir le contacteur électrique bistable à réception dudit signal, jusqu'à réception d'un ordre de démarrage généré par l'utilisateur. In this case, it is advantageous to provide means for controlling the state of charge of the battery, generating a signal when the charge of the accumulator battery becomes less than a minimum reserve charge, the signal serving to control the operation the bistable actuator for opening the bistable electrical contactor upon receipt of said signal until receipt of a user-generated start command.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: la figure 1 illustre schématiquement un actionneur selon un premier mode de réalisation, appliqué à la commande d'un contacteur électrique, dans une première position stable; la figure 2 illustre l'actionneur de la figure 1, dans la seconde position stable; la figure 3 illustre une première étape intermédiaire du mouvement de l'actionneur de la figure 1, pour passer de la seconde position stable à la première position stable; la figure 4 illustre une seconde étape du mouvement de l'actionneur de la figure 1, pour passer de la seconde position stable à la première position stable; la figure 5 illustre la possibilité d'actionnement manuel de l'actionneur de la figure 1, pour passer de la première position stable à la seconde position stable; la figure 6 illustre la possibilité d'actionnement manuel de l'actionneur de la figure 1 pour passer de la seconde position stable à la première position 35 stable; les figures 7 et 8 sont des vues partielles en perspective illustrant le moyen de verrouillage dans le mode de réalisation des figures 1 à 6; 4499DEP 2875638 7 les figures 9 à 14 sont des vues schématiques d'un actionneur selon un second mode de réalisation de l'invention, représenté au cours de différentes étapes successives de fonctionnement; la figure 15 est une vue en perspective d'un actionneur selon le mode de 5 réalisation des figures 9 à 14, la figure 16 est une vue partielle de l'actionneur de la figure 15, dans lequel on a enlevé les bobines et le moyen de guidage de l'axe d'actionneur, en seconde position stable verrouillée; la figure 17 est une vue en perspective partielle de l'actionneur de la figure 16; 10 la figure 18 est une autre vue en perspective partielle de l'actionneur de la figure 16; la figure 19 est une vue en perspective du verrou dans l'actionneur de la figure 17 la figure 20 est une vue en perspective de l'axe d'actionneur dans le mode de 15 réalisation des figures 16 à 19; la figure 21 illustre l'application d'un actionneur selon l'invention dans un commutateur de batterie; - la figure 22 illustre l'application d'un actionneur selon l'invention pour la commande d'une vanne; la figure 23 illustre schématiquement l'application d'un actionneur selon l'invention pour la réalisation d'un verrou électromagnétique; et la figure 24 est une vue en perspective en coupe diamétrale d'une variante d'un actionneur selon le mode de réalisation des figures 9 à 14, les bobines, la plaque de guidage et l'élément de verrouillage mobile étant enlevés. Other objects, features and advantages of the present invention will emerge from the following description of particular embodiments, made with reference to the appended figures, in which: FIG. 1 schematically illustrates an actuator according to a first embodiment, applied to controlling an electric contactor in a first stable position; FIG. 2 illustrates the actuator of FIG. 1, in the second stable position; FIG. 3 illustrates a first intermediate step of the movement of the actuator of FIG. 1, to move from the second stable position to the first stable position; FIG. 4 illustrates a second step of the movement of the actuator of FIG. 1, to move from the second stable position to the first stable position; FIG. 5 illustrates the possibility of manual actuation of the actuator of FIG. 1, to move from the first stable position to the second stable position; FIG. 6 illustrates the possibility of manually actuating the actuator of FIG. 1 to move from the second stable position to the first stable position; Figures 7 and 8 are partial perspective views illustrating the locking means in the embodiment of Figures 1 to 6; FIGS. 9 to 14 are schematic views of an actuator according to a second embodiment of the invention, represented during different successive stages of operation; FIG. 15 is a perspective view of an actuator according to the embodiment of FIGS. 9 to 14; FIG. 16 is a partial view of the actuator of FIG. 15, in which the coils and the means are removed; guiding the actuator shaft, in the second locked stable position; Figure 17 is a partial perspective view of the actuator of Figure 16; Fig. 18 is another partial perspective view of the actuator of Fig. 16; Figure 19 is a perspective view of the latch in the actuator of Figure 17; Figure 20 is a perspective view of the actuator shaft in the embodiment of Figures 16 to 19; Figure 21 illustrates the application of an actuator according to the invention in a battery switch; FIG. 22 illustrates the application of an actuator according to the invention for controlling a valve; FIG. 23 diagrammatically illustrates the application of an actuator according to the invention for producing an electromagnetic lock; and FIG. 24 is a perspective view in diametral section of a variant of an actuator according to the embodiment of FIGS. 9 to 14, the coils, the guide plate and the movable locking element being removed.
Dans le premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 8, un actionneur bistable 1 selon l'invention comprend un corps d'actionneur 2 et un axe d'actionneur 3 monté en translation (selon la flèche 4) dans le corps d'actionneur 2 pour être déplacé entre une première position stable illustrée sur la figure 1 et une seconde position stable illustrée sur la figure 2 par des moyens d'entraînement en translation. In the first embodiment illustrated in FIGS. 1 to 8, a bistable actuator 1 according to the invention comprises an actuator body 2 and an actuator shaft 3 mounted in translation (according to the arrow 4) in the body of the invention. actuator 2 to be moved between a first stable position shown in Figure 1 and a second stable position shown in Figure 2 by translation drive means.
Les moyens d'entraînement en translation comprennent un électro-aimant de commande 5, apte à déplacer l'axe d'actionneur 3 de sa première position stable jusqu'à sa seconde position stable, c'est-à-dire vers le bas sur la figure 1, comme illustré par la flèche 6. The drive means in translation comprise a control electromagnet 5, able to move the actuator axis 3 from its first stable position to its second stable position, that is to say down on Figure 1, as illustrated by the arrow 6.
Des moyens de rappel axial, par exemple un ressort non représenté sur les figures 1 à 8, sollicitent l'axe d'actionneur 3 en direction de sa première position stable, comme illustré par la flèche 7 sur la figure 4. Axial return means, for example a spring not shown in FIGS. 1 to 8, urge the actuator axis 3 toward its first stable position, as illustrated by the arrow 7 in FIG. 4.
4499DEP 2875638 8 L'actionneur bistable 1 comprend en outre des moyens de verrouillage sélectif 8, aptes à prendre une position de verrouillage et une position de libération. Dans la position de verrouillage, illustrée sur la figure 2, les moyens de verrouillage sélectif 8 retiennent l'axe d'actionneur 3 en seconde position stable à l'encontre des moyens de rappel axial. En position de libération, illustrée sur la figure 1, les moyens de verrouillage sélectif 8 libèrent l'axe d'actionneur 3 pour sa libre translation selon la flèche 4. 4497DEP 2875638 8 The bistable actuator 1 further comprises selective locking means 8, adapted to take a locking position and a release position. In the locking position, illustrated in Figure 2, the selective locking means 8 retain the actuator axis 3 in the second stable position against the axial return means. In the release position, illustrated in FIG. 1, the selective locking means 8 release the actuator shaft 3 for its free translation along the arrow 4.
Des moyens d'actionnement de verrou déplacent les moyens de verrouillage sélectif 8 entre la position de verrouillage et la position de libération. Lock actuating means moves the selective locking means 8 between the lock position and the release position.
On décrit maintenant plus en détail l'électro-aimant de commande 5 et les moyens d'actionnement de verrou. The control electromagnet 5 and the lock actuation means are now described in more detail.
L'électro-aimant de commande 5 comprend une bobine de commande 5a, disposée autour de l'axe d'actionneur 3, et associée à un,circuit magnétique de commande 5b qui comprend un pôle magnétique d'extrémité 5c et un pôle magnétique latéral 5d. The control electromagnet 5 comprises a control coil 5a arranged around the actuator axis 3 and associated with a magnetic control circuit 5b which comprises a magnetic end pole 5c and a lateral magnetic pole. 5d.
Le pôle magnétique d'extrémité 5c est placé axialement en regard de la surface d'extrémité 3a de l'axe d'actionneur 3, de laquelle il est séparé par un entrefer axial 9 variable. The magnetic end pole 5c is placed axially facing the end surface 3a of the actuator axis 3, from which it is separated by a variable air gap 9.
Le pôle magnétique latéral 5d est en regard de la surface latérale 20 cylindrique 3b de l'axe d'actionneur 3, de laquelle il est séparé par un faible entrefer latéral 10. The lateral magnetic pole 5d is opposite the cylindrical lateral surface 3b of the actuator axis 3, from which it is separated by a small lateral air gap 10.
L'axe d'actionneur 3 comprend un tronçon d'extrémité 3c en matériau ferromagnétique à aimantation temporaire, par exemple de type fer doux, comportant ladite surface latérale cylindrique 3b et ladite surface d'extrémité 3a. The actuator axis 3 comprises an end section 3c of ferromagnetic material with temporary magnetization, for example of the soft iron type, comprising said cylindrical lateral surface 3b and said end surface 3a.
Les moyens de verrouillage sélectif 8 comprennent un élément de verrouillage mobile 8a en forme de plaquette, déplaçable en translation latérale (flèche 11 sur la figure 2, et flèche 12 sur la figure 4) vers et à l'écart de l'axe d'actionneur 3 entre les positions de verrouillage (figure 2) et de libération (figure 4). The selective locking means 8 comprise a movable locking element 8a in the form of a plate, displaceable in lateral translation (arrow 11 in FIG. 2, and arrow 12 in FIG. 4) towards and away from the axis of FIG. actuator 3 between the locking (Figure 2) and release positions (Figure 4).
Les moyens d'actionnement de verrou comprennent une bobine d'excitation de verrou 8b et un circuit magnétique de verrou 8c pour générer un champ magnétique. L'élément de verrouillage mobile 8a est lui-même constitué au moins en partie d'un matériau ferromagnétique à aimantation temporaire, refermant le champ magnétique généré par la bobine d'excitation de verrou 8b. Ainsi, le champ magnétique généré par la bobine d'excitation de verrou 8b tend à déplacer l'élément de verrouillage mobile 8a de sa position de verrouillage (figure 3) vers sa position de libération (figure 4), comme illustré par la flèche 12 sur la figure 4. The lock actuation means comprises a latch energizing coil 8b and a latch magnetic circuit 8c for generating a magnetic field. The movable locking element 8a itself is formed at least in part of a ferromagnetic material with temporary magnetization, closing the magnetic field generated by the latch excitation coil 8b. Thus, the magnetic field generated by the latch excitation coil 8b tends to move the movable locking element 8a from its locking position (FIG. 3) to its release position (FIG. 4), as illustrated by the arrow 12 in Figure 4.
4499DEP 2875638 En outre, l'élément de verrouillage mobile 8a est sollicité vers sa position de verrouillage par un ressort de rappel de verrou 8d. In addition, the movable locking element 8a is biased towards its locking position by a latch return spring 8d.
L'élément de verrouillage mobile 8a en forme de plaque comporte une fente 8e, et l'axe d'actionneur 3 comprend une goupille latérale 3d. La fente 8e et la goupille 3d sont disposées et dimensionnées respectivement de façon que la goupille 3d coulisse dans la fente 8e lorsque l'élément de verrouillage mobile 8a est en position de libération, autorisant le libre coulissement de l'axe d'actionneur 3 selon la flèche 4, et de façon que la goupille 3d vienne buter contre la face inférieure de l'élément de verrouillage mobile 8a lorsque l'élément de verrouillage mobile 8a est en position de verrouillage (figure 2), interdisant le mouvement de translation de l'axe d'actionneur 3 de sa seconde position stable vers sa première position stable. The plate-like movable locking member 8a has a slot 8e, and the actuator axis 3 comprises a side pin 3d. The slot 8e and the pin 3d are arranged and dimensioned respectively so that the pin 3d slides in the slot 8e when the movable locking element 8a is in the release position, allowing the free sliding of the actuator axis 3 according to the arrow 4, and so that the pin 3d abuts against the lower face of the movable locking element 8a when the movable locking element 8a is in the locking position (Figure 2), prohibiting the translational movement of the actuator axis 3 from its second stable position to its first stable position.
La disposition relative de la goupille 3d et de la fente 8e est mieux visible sur les figures 7 et 8, respectivement en position déverrouillée et en position verrouillée. The relative disposition of the pin 3d and the slot 8e is better visible in FIGS. 7 and 8, respectively in the unlocked position and in the locked position.
On considère maintenant la succession des figures 1 à 4 pour les différentes étapes de fonctionnement. We now consider the sequence of Figures 1 to 4 for the different stages of operation.
Sur la figure 1, l'actionneur est initialement en première position stable. La goupille 3d est engagée dans la fente 8e et maintient l'élément de verrouillage mobile 8a en position de libération. L'axe d'actionneur 3 est en position haute. In Figure 1, the actuator is initially in first stable position. The pin 3d is engaged in the slot 8e and keeps the movable locking element 8a in the release position. The actuator shaft 3 is in the up position.
Pour faire basculer l'actionneur vers sa seconde position stable, on alimente la bobine de commande 5a, qui produit un champ magnétique dans le circuit magnétique de commande 5b et dans le tronçon d'extrémité ferromagnétique 3c, tendant à déplacer l'axe d'actionneur 3 dans le sens de la flèche 6 qui réduit l'entrefer axial 9. Ainsi, l'axe d'actionneur 3 se déplace vers le bas, jusqu'à prendre la seconde position stable illustrée sur la figure 2. Dans cette position, la goupille 3d sort de la fente 8e, et le ressort 8d rappelle l'élément de verrouillage mobile 8a en position de verrouillage comme illustré par la flèche 11. L'élément de verrouillage mobile 8a interdit alors le retour de l'axe d'actionneur 3 vers la première position stable, la goupille 3d restant en appui contre l'élément de verrouillage mobile 8a. On peut alors cesser l'alimentation de la bobine de commande 5a, et le dispositif reste dans cet état. To switch the actuator to its second stable position, the control coil 5a, which produces a magnetic field in the control magnetic circuit 5b and in the ferromagnetic end section 3c, tends to move the center pin. actuator 3 in the direction of the arrow 6 which reduces the axial air gap 9. Thus, the actuator axis 3 moves downwards, to take the second stable position shown in Figure 2. In this position, the pin 3d comes out of the slot 8e, and the spring 8d recalls the movable locking element 8a in the locking position as illustrated by the arrow 11. The movable locking element 8a then prohibits the return of the actuator axis 3 to the first stable position, the pin 3d remaining in abutment against the movable locking element 8a. It is then possible to stop feeding the control coil 5a, and the device remains in this state.
Dans la réalisation illustrée sur les figures 1 à 4, l'actionneur bistable 1 est utilisé pour solliciter une pièce conductrice mobile 13 en déplacement en regard d'un conducteur électrique fixe 14 pour réaliser un contacteur électrique bistable. En première position stable illustrée sur la figure 1, le contacteur est ouvert. En seconde position stable illustrée sur la figure 2, le contacteur est fermé. In the embodiment illustrated in FIGS. 1 to 4, the bistable actuator 1 is used to urge a moving conductive part 13 in displacement opposite a fixed electrical conductor 14 to produce a bistable electrical contactor. In first stable position illustrated in Figure 1, the contactor is open. In second stable position shown in Figure 2, the contactor is closed.
4499DEP 2875638 10 Le mode de réalisation de contacteur représenté sur les figures précédentes permet un actionnement manuel, illustré sur les figures 5 et 6. Sur la figure 5, la main 15 de l'utilisateur peut venir appuyer sur l'extrémité supérieure de l'axe d'actionneur 3 pour le repousser vers sa seconde position stable. The contactor embodiment shown in the preceding figures allows manual actuation, illustrated in FIGS. 5 and 6. In FIG. 5, the user's hand 15 can press on the upper end of the actuator shaft 3 to push it back to its second stable position.
Sur la figure 6, la main 15 de l'utilisateur peut appuyer sur une tige 16 dont l'extrémité inférieure s'engage sur une rampe 17 de l'élément de verrouillage mobile 8a, pour le déplacer vers la position de libération et permettre ainsi la libre translation de l'axe d'actionneur 3 vers sa première position stable. In FIG. 6, the hand 15 of the user can press a rod 16 whose lower end engages a ramp 17 of the movable locking element 8a, to move it towards the release position and thus to allow the free translation of the actuator axis 3 to its first stable position.
On considère maintenant les figures 9 à 14, illustrant schématiquement 10 un second mode de réalisation d'actionneur selon l'invention. FIGS. 9 to 14 are now considered, schematically illustrating a second embodiment of an actuator according to the invention.
Dans le mode de réalisation illustré sur ces figures 9 à 14, on retrouve les moyens essentiels du mode de réalisation des figures précédentes, et ces mêmes moyens sont repérés par les mêmes références numériques. In the embodiment illustrated in these Figures 9 to 14, there are the essential means of the embodiment of the previous figures, and these same means are identified by the same reference numerals.
C'est ainsi qu'on retrouve l'axe d'actionneur 3, l'électro-aimant de commande 5 avec une bobine de commande 5a et un circuit magnétique de commande 5b ayant un pôle magnétique d'extrémité 5c en regard de l'extrémité inférieure 3a de l'axe d'actionneur 3 et ayant un pôle magnétique latéral 5d. On retrouve également le moyen de verrouillage 8, avec un élément de verrouillage mobile 8a, la bobine d'excitation de verrou 8b et le circuit magnétique de verrou 8c avec un pôle magnétique latéral 8f inférieur et un pôle magnétique supérieur 8g. On a également représenté, sur les figures, le ressort de rappel axial 18 qui sollicite l'axe d'actionneur 3 en direction de sa première position stable. Thus we find the actuator axis 3, the control electromagnet 5 with a control coil 5a and a magnetic control circuit 5b having a magnetic end pole 5c opposite the lower end 3a of the actuator shaft 3 and having a lateral magnetic pole 5d. There is also the locking means 8, with a movable locking element 8a, the lock excitation coil 8b and the latch magnetic circuit 8c with a lower magnetic pole 8f and a higher magnetic pole 8g. Also shown in the figures, the axial return spring 18 which urges the actuator axis 3 towards its first stable position.
La différence, dans ce second mode de réalisation, réside essentiellement dans le fait que l'élément de verrouillage mobile 8a est déplacé par rotation axiale autour de l'axe d'actionneur 3. On prévoit pour cela un rotor 19 en matériau ferromagnétique à aimantation temporaire, monté rotatif autour de l'axe d'actionneur 3 et tenu par des moyens de guidage non représentés pour rester en positions radiale et axiale fixes dans le corps d'actionneur. The difference, in this second embodiment, essentially lies in the fact that the movable locking element 8a is displaced by axial rotation about the actuator axis 3. This is provided for a rotor 19 in ferromagnetic magnetic material. temporary, rotatably mounted around the actuator axis 3 and held by guide means not shown to remain in fixed radial and axial positions in the actuator body.
Le rotor 19 est couplé en rotation avec l'élément de verrouillage mobile 30 8a par une liaison mécanique 19a. The rotor 19 is rotatably coupled with the movable locking member 8a by a mechanical link 19a.
Par ailleurs, le rotor 19 comprend un corps de rotor 19b, proche de l'axe d'actionneur 3, et une excroissance radiale 19c dont la périphérie 19d comporte des dents réalisant un entrefer variable 19e avec le pôle magnétique latéral 5d du circuit magnétique de commande 5b. Furthermore, the rotor 19 comprises a rotor body 19b, close to the actuator axis 3, and a radial protuberance 19c whose periphery 19d comprises teeth producing a variable air gap 19e with the lateral magnetic pole 5d of the magnetic circuit of command 5b.
Simultanément, la périphérie 19d du corps de rotor 19b réalise en entrefer variable 19f avec un pôle magnétique 8f du circuit magnétique de verrou 8c. Simultaneously, the periphery 19d of the rotor body 19b makes a variable air gap 19f with a magnetic pole 8f of the magnetic latch circuit 8c.
4499DEP 2875638 11 La périphérie 19d et les pôles 5d et 8f sont conformés de façon que: l'alimentation de la bobine de commande 5a produit, dans le circuit magnétique de commande 5b, un champ magnétique de commande qui se referme par l'axe d'actionneur 3 et par l'excroissance radiale 19c du corps de rotor 19b, s provoquant la rotation du corps de rotor 19b dans un premier sens qui réduit l'entrefer variable 19e, l'alimentation de la bobine d'excitation de verrou 8b produit, dans le circuit magnétique de verrou 8c, un champ magnétique qui se referme par le corps de rotor 19b, par l'axe d'actionneur 3, et par l'excroissance radiale 19c du rotor 19, tendant à faire pivoter le rotor 19 dans le sens inverse de rotation, pour réduire l'entrefer variable 19f. The periphery 19d and the poles 5d and 8f are shaped so that: the supply of the control coil 5a produces, in the magnetic control circuit 5b, a control magnetic field which closes by the axis of 3 and by the radial protuberance 19c of the rotor body 19b, causing the rotation of the rotor body 19b in a first direction which reduces the variable air gap 19e, the supply of the lock excitation coil 8b produces in the latch magnetic circuit 8c, a magnetic field which is closed by the rotor body 19b, by the actuator axis 3, and by the radial protrusion 19c of the rotor 19, tending to rotate the rotor 19 in the opposite direction of rotation, to reduce the variable air gap 19f.
On considère maintenant la suite des étapes de fonctionnement illustrées sur les figures 9 à 14. We now consider the following operating steps illustrated in Figures 9 to 14.
Sur la figure 9, l'actionneur est dans sa seconde position stable, dans laquelle il est retenu par l'élément de verrouillage mobile 8a contre lequel vient en appui la goupille 3d. In FIG. 9, the actuator is in its second stable position, in which it is retained by the movable locking element 8a against which the pin 3d bears.
Sur la figure 10, on alimente la bobine de commande 5a, qui produit tout d'abord une attraction complémentaire de l'axe d'actionneur 3 vers le bas comme indiqué par la flèche 6, et qui décolle ainsi la goupille 3d à l'écart de l'élément de verrouillage mobile 8a pour faciliter la rotation du rotor 19. Simultanément, l'alimentation de la bobine de commande 5a maintient le rotor 19 dans sa première orientation angulaire qui assure le verrouillage par l'élément de verrouillage mobile 8a. In FIG. 10, the control coil 5a is fed, which firstly produces an attraction complementary to the actuator axis 3 downwards as indicated by the arrow 6, and which thus takes the pin 3d off the pin. distance from the movable locking element 8a to facilitate the rotation of the rotor 19. Simultaneously, the supply of the control coil 5a holds the rotor 19 in its first angular orientation which ensures the locking by the movable locking element 8a.
Sur la figure 11, tout en maintenant l'alimentation de la bobine de commande 5a, on alimente la bobine d'excitation de verrou 8b. La sollicitation en rotation du rotor 19 provoquée par l'alimentation de la bobine d'excitation de verrou 8b est supérieure à la sollicitation produite par l'alimentation de la bobine de commande 5a. En conséquence, l'alimentation simultanée de la bobine de commande 5a et de la bobine d'excitation de verrou 8b provoque la rotation du rotor 19 dans le sens provoquant le déverrouillage, et on a représenté l'élément de verrouillage mobile 8a en position escamotée, qui autorise le mouvement de translationaxiale éventuel de l'axe d'actionneur 3. In FIG. 11, while maintaining the power supply of the control coil 5a, the latch excitation coil 8b is energized. The rotational bias of the rotor 19 caused by the supply of the latch excitation coil 8b is greater than the bias produced by the supply of the control coil 5a. Consequently, the simultaneous supply of the control coil 5a and the latch excitation coil 8b causes the rotor 19 to rotate in the direction causing the unlocking, and the movable locking element 8a is shown in the retracted position. , which authorizes the possible axial translation movement of the actuator axis 3.
Sur la figure 12, on interrompt l'alimentation de la bobine de commande 5a, de sorte que le ressort de rappel axial 18 repousse l'axe d'actionneur 3 vers sa première position stable comme illustré par la flèche 7. L'actionneur peut rester dans cet état en l'absence d'alimentation des bobines. In FIG. 12, the supply of the control coil 5a is interrupted, so that the axial return spring 18 pushes the actuator axis 3 towards its first stable position as illustrated by the arrow 7. The actuator can stay in this state if the coils are not powered.
4499DEP 2875638 Sur la figure 13, on alimente la bobine de commande 5a, qui produit simultanément le déplacement axial de l'axe d'actionneur 3 vers le bas comme indiqué par la flèche 6, et la rotation du rotor 19 vers sa position de verrouillage qui ramène l'élément de verrouillage mobile 8a face à la goupille 3d. 4499DEP 2875638 In Figure 13, it feeds the control coil 5a, which simultaneously produces the axial displacement of the actuator shaft 3 downwardly as indicated by the arrow 6, and the rotation of the rotor 19 to its locking position which brings back the movable locking element 8a facing the pin 3d.
Sur la figure 14, on cesse l'alimentation de la bobine de commande 5a, de sorte qué le ressort de rappel axial 18 repousse l'axe d'actionneur 3 avec la goupille 3d en appui contre l'élément de verrouillage mobile 8a. In FIG. 14, the supply of the control coil 5a is stopped, so that the axial return spring 18 pushes the actuator axis 3 with the pin 3d bearing against the movable locking element 8a.
On comprend que, dans ce mode de réalisation des figures 9 à 14, l'axe d'actionneur 3 est fixe en rotation, et le rotor 19 constitue un élément de verrouillage mobile qui est déplaçable en rotation pour être en prise axiale sur l'axe d'actionneur 3 en une position de verrouillage illustrée sur les figures 9 et 14, et pour libérer l'axe d'actionneur 3 en translation axiale en une position angulaire de libération illustrée sur les figures 11 et 12. It is understood that in this embodiment of Figures 9 to 14, the actuator axis 3 is fixed in rotation, and the rotor 19 is a movable locking member which is rotatable to be in axial engagement with the actuator shaft 3 in a locking position illustrated in FIGS. 9 and 14, and for releasing the actuator shaft 3 in axial translation at an angular release position illustrated in FIGS. 11 and 12.
En alternative, l'élément de verrouillage mobile 8a pourrait être fixe sur le corps d'actionneur, et par contre l'axe d'actionneur 3 pourrait être mobile non seulement en translation axiale mais également en rotation, le rotor 19 étant alors solidaire en rotation de l'axe d'actionneur 3. Le fonctionnement serait le même que celui illustré sur les figures 9 à 14, la différence étant que c'est la goupille 3d qui pivoterait pour prendre soit la position de verrouillage illustrée sur les figures 9 et 14 soit la position de déverrouillage illustrée sur les. figures 11 et 12. Alternatively, the movable locking element 8a could be fixed on the actuator body, and against the actuator axis 3 could be mobile not only in axial translation but also in rotation, the rotor 19 then being secured in rotation of the actuator shaft 3. The operation would be the same as that illustrated in FIGS. 9 to 14, the difference being that it is the pin 3d which would pivot to take either the locking position illustrated in FIGS. 14 is the unlocking position shown on the. Figures 11 and 12.
Dans cette alternative, le corps d'actionneur comprendrait un élément de verrouillage fixe 8a, et l'axe d'actionneur 3 serait mobile' en rotation pour constituer un élément de verrouillage mobile qui vient en prise axiale sur l'élément de verrouillage fixe 8a en une position angulaire de verrouillage de l'axe d'actionneur (figures 9 et 14) et qui libère l'axe d'actionneur 3 en translation axiale en une position angulaire de libération de l'axe d'actionneur (figures 11 et 12). In this alternative, the actuator body would comprise a fixed locking member 8a, and the actuator shaft 3 would be rotatable to form a movable locking member which engages the fixed locking member 8a axially. in an angular position of locking of the actuator axis (FIGS. 9 and 14) and which releases the axis of actuator 3 in axial translation at an angular position of release of the actuator axis (FIGS. 11 and 12) ).
Dans les deux cas, l'élément de verrouillage mobile est sollicité magnétiquement vers la position de verrouillage par le champ magnétique généré par la bobine de commande 5a, tandis que l'alimentation de la bobine d'excitation de verrou 8b génère un champ magnétique qui tend à déplacer l'élément de verrouillage mobile 8a de sa position de verrouillage vers sa position de libération. In both cases, the movable locking element is magnetically biased towards the locking position by the magnetic field generated by the control coil 5a, while the supply of the lock excitation coil 8b generates a magnetic field which tends to move the movable locking member 8a from its locking position to its release position.
De préférence, en position verrouillée illustré sur les figures 9 et 14, l'élément de verrouillage mobile tel que l'élément de verrouillage mobile 8a, et l'élément de verrouillage fixe tel que la goupille 3d, viennent en prise l'un sur l'autre selon des surfaces engageantes qui s'opposent à la fois à la translation axiale de l'axe d'actionneur 3 vers la première position stable, et au déplacement de l'élément de verrouillage mobile 8a vers sa position de libération. En pratique, la 4499DEP 2875638 13 goupille 3d peut s'engager dans une surface engageante en creux de l'élément de verrouillage mobile 8a, de sorte que la goupille 3d interdit la rotation de l'élément de verrouillage mobile 8a. Pour permettre cette rotation vers la position de libération, il faut tout d'abord déplacer axialement l'axe d'actionneur 3 comme illustré sur la figure 10. Preferably, in the locked position illustrated in FIGS. 9 and 14, the movable locking element such as the movable locking element 8a, and the fixed locking element such as the pin 3d, engage one on the other according to engaging surfaces which oppose both the axial translation of the actuator axis 3 to the first stable position, and the displacement of the movable locking member 8a to its release position. In practice, the pin 13 pin may engage in a recessed engaging surface of the movable locking member 8a, so that the pin 3d prohibits the rotation of the movable locking member 8a. To enable this rotation towards the release position, it is first necessary to move axially the actuator axis 3 as illustrated in FIG.
Les champs magnétiques générés respectivement dans le circuit magnétique de commande 5b et dans le circuit magnétique de verrou 8c doivent avoir des effets inverses sur la rotation du rotor 19. On peut donc avoir intérêt à découpler les deux circuits magnétiques, pour éviter qu'ils interfèrent l'un sur l'autre, afin que chacun puisse avoir l'effet maximum pour générer un couple de rotation du rotor 19 dans le sens désiré. Pour cela, les deux circuits magnétiques 5b et 8c peuvent avantageusement être orientés angulairement à 90 l'un de l'autre autour de l'axe d'actionneur 3. The magnetic fields generated respectively in the magnetic control circuit 5b and in the latch magnetic circuit 8c must have inverse effects on the rotation of the rotor 19. It may therefore be advantageous to decouple the two magnetic circuits, to prevent them from interfering with each other. one on the other, so that everyone can have the maximum effect to generate a rotational torque of the rotor 19 in the desired direction. For this purpose, the two magnetic circuits 5b and 8c can advantageously be angularly oriented at 90 from each other around the actuator axis 3.
D'autre part, pour donner au champ magnétique circulant dans le circuit magnétique de verrou 8c un effet prépondérant pour la rotation du rotor 19 par rapport à l'effet créé par le champ magnétique dans le circuit magnétique de commande 5b, on peut donner aux entrefers variables 19e et 19f des formes appropriées. On the other hand, to give the magnetic field flowing in the latch magnetic circuit 8c a preponderant effect for the rotation of the rotor 19 with respect to the effect created by the magnetic field in the magnetic control circuit 5b, it is possible to give the Variable gaps 19e and 19f appropriate forms.
Pour améliorer encore cette différence d'effets, on peut aussi prévoir que le rotor 19 présente avec le circuit magnétique de verrou 8c un second entrefer variable 19g, grâce à une seconde excroissance radiale 19h du rotor 19, comme illustré sur les figures 9 à 14. To further improve this difference in effects, it is also possible for the rotor 19 to present with the latch magnetic circuit 8c a second variable air gap 19g, thanks to a second radial protrusion 19h of the rotor 19, as illustrated in FIGS. 9 to 14 .
On considère maintenant les figures 15 à 20, qui illustrent une réalisation pratique du mode de réalisation des figures 9 à 14. FIGS. 15 to 20, which illustrate a practical embodiment of the embodiment of FIGS. 9 to 14, are now considered.
Sur la figure 15, on retrouve le corps d'actionneur bistable 1 qui assure la solidarisation mécanique des différents éléments fixes de l'actionneur, notamment le circuit magnétique de commande 5b avec la bobine de commande 5a, le circuit magnétique de verrou 8c avec la bobine d'excitation de verrou 8b, et une plaque supérieure de guidage 20 comportant des fentes de guidage 21 dans lesquelles s'engagent des excroissances de l'axe d'actionneur 3 pour son blocage en rotation tout en autorisant sa translation axiale. FIG. 15 shows the bistable actuator body 1 which mechanically secures the various fixed elements of the actuator, in particular the magnetic control circuit 5b with the control coil 5a, the magnetic latch circuit 8c with the 8b latch excitation coil, and an upper guide plate 20 having guide slots 21 in which excrescences of the actuator axis 3 engage for its locking in rotation while allowing its axial translation.
On voit que les deux circuits magnétiques 5b et 8c sont orientés angulairement à 90 l'un de l'autre autour de l'axe d'actionneur 3. It can be seen that the two magnetic circuits 5b and 8c are angularly oriented at 90 from each other about the actuator axis 3.
On distingue également, sur la figure, le moyen de verrouillage mobile 35 8a, le pôle magnétique latéral 5d du circuit magnétique de commande 5b, ainsi que le pôle magnétique 8f du circuit magnétique de verrou 8c. In the figure, the movable locking means 8a, the lateral magnetic pole 5d of the magnetic control circuit 5b and the magnetic pole 8f of the magnetic latch circuit 8c are also distinguished.
4499DEP 2875638 14 On considère maintenant la figure 16, qui illustre l'actionneur de la figure 15 sur lequel on a enlevé le corps d'actionneur bistable 1, les bobines 5a et 8b, la plaque de guidage 20. FIG. 16, which illustrates the actuator of FIG. 15 on which the bistable actuator body 1 has been removed, the coils 5a and 8b, and the guide plate 20.
On distingue alors la goupille 3d de l'axe d'actionneur 3, les circuits magnétiques 5b et 8c, le rotor 19 avec son excroissance radiale 19c, le pôle magnétique 8f du circuit magnétique de verrou 8c, le pôle magnétique latéral 5d du circuit magnétique de commande 5b. The pin 3d is distinguished from the actuator axis 3, the magnetic circuits 5b and 8c, the rotor 19 with its radial protuberance 19c, the magnetic pole 8f of the magnetic latch circuit 8c, the magnetic side pole 5d of the magnetic circuit 5b.
Entre le pôle magnétique 8f et l'excroissance radiale 19c, on voit l'entrefer variable 19f. Between the magnetic pole 8f and the radial protrusion 19c, we see the variable gap 19f.
Entre le pôle magnétique latéral 5d et l'excroissance radiale 19c, on voit de même l'entrefer variable 19e. Between the lateral magnetic pole 5d and the radial outgrowth 19c, we see the same air gap 19e.
Ainsi, un champ magnétique dans le circuit magnétique de commande 5b tend à réduire l'entrefer variable 19e en faisant pivoter le rotor 19 dans le premier sens de rotation illustré par la flèche 22, tandis qu'un champ magnétique dans le circuit magnétique de verrou 8c tend à réduire l'entrefer variable 19f faisant ainsi pivoter le rotor 19 dans le second sens de rotation illustré par la flèche 23. Thus, a magnetic field in the control magnetic circuit 5b tends to reduce the variable air gap 19e by rotating the rotor 19 in the first direction of rotation illustrated by the arrow 22, while a magnetic field in the magnetic latch circuit 8c tends to reduce the variable air gap 19f thus rotating the rotor 19 in the second direction of rotation illustrated by the arrow 23.
Comme on le voit sur la figure 16, on prévoit en pratique plusieurs pôles magnétiques tels que le pôle magnétique 8f du circuit magnétique de verrou 8c, répartis en périphérie du rotor 19, avec un contour denté correspondant du rotor 19 pour réaliser des entrefers variables 19f de forme appropriée. As can be seen in FIG. 16, in practice several magnetic poles are provided, such as the magnetic pole 8f of the magnetic latch circuit 8c, distributed around the periphery of the rotor 19, with a corresponding toothed contour of the rotor 19 to produce variable air gaps 19f of appropriate form.
De même, le circuit magnétique de commande 5b comprend deux pôles magnétiques opposés tels que le pôle magnétique latéral 5d. Similarly, the control magnetic circuit 5b comprises two opposite magnetic poles such as the lateral magnetic pole 5d.
Sur la figure 17, on a illustré le rotor 19 monté rotatif autour de l'axe d'actionneur 3 et entraînant en rotation l'élément de verrouillage mobile 8a. 25 L'élément de verrouillage mobile 8a coopère avec la goupille 3d qui se trouve engagée dans des fentes sous l'élément de verrouillage mobile 8a. In Figure 17, there is illustrated the rotor 19 rotatably mounted about the actuator axis 3 and rotating the movable locking member 8a. The movable locking element 8a cooperates with the pin 3d which is engaged in slots under the movable locking element 8a.
Sur la figure 18, on a illustré le rotor 19 qui tourillonne dans le corps d'actionneur bistable 1, et dont le mouvement de rotation axial est limité par des butées 24 et 25 prévues sur la carcasse de bobine 5a pour éviter l'annulation des entrefers variables 19e et 19f (figure 16). In Figure 18, there is illustrated the rotor 19 which journalled in the bistable actuator body 1, and whose axial rotational movement is limited by stops 24 and 25 provided on the coil carcass 5a to avoid the cancellation of variable gaps 19e and 19f (Figure 16).
Sur la figure 19, on a illustré, en vue de dessous, l'élément de verrouillage mobile 8a. L'élément de verrouillage mobile 8a est en forme générale de couronne, avec deux dents axiales 8h et 8i destinées à s'engager dans des évidements correspondants 19i et 19j (figurel6) du rotor 19 pour son couplage en rotation axiale. In Figure 19, there is shown in bottom view, the movable locking member 8a. The movable locking element 8a is generally crown-shaped, with two axial teeth 8h and 8i intended to engage in corresponding recesses 19i and 19j (FIG. 6) of the rotor 19 for its coupling in axial rotation.
L'élément de verrouillage mobile 8a comporte des fentes 8e pour le coulissement axial de la goupille 3d, et comporte une partie de verrouillage 8j sous 4499DEP 2875638 laquelle peut venir se verrouiller la goupille 3d. La partie de verrouillage 8j comporte la surface engageante 8k qui est de préférence en creux. The movable locking element 8a has slots 8e for the axial sliding of the pin 3d, and has a locking portion 8j 4499DEP 2875638 which can come to lock the pin 3d. The locking portion 8j has the engaging surface 8k which is preferably recessed.
Sur la figure 20, on voit l'axe d'actionneur 3, et la goupille 3d avantageusement associée à une goupille similaire diamétralement opposée. Les goupilles supérieures 3e servent de moyen de blocage en.rotation de l'axe d'actionneur 3 par engagement dans la fente de guidage 21 (figure 15) de la plaque de guidage 20. In Figure 20, we see the actuator axis 3, and the pin 3d advantageously associated with a similar pin diametrically opposed. The upper pins 3e serve as locking means in rotation of the actuator shaft 3 by engagement in the guide slot 21 (FIG. 15) of the guide plate 20.
La figure 24 illustre la réalisation pratique d'une variante avantageuse du mode de réalisation des figures 15 à 20, dans laquelle le rotor 19 comprend deux excroissances radiales 19c et 19h, comme déjà illustré schématiquement sur les figures 9 à 14. Le dispositif est représenté en perspective en coupe diamétrale, les bobines 5a et 8b étant enlevées, la plaque de guidage 20 et l'élément de verrouillage mobile 8a étant enlevés. On distingue ainsi le circuit magnétique de commande 5b avec un pôle magnétique latéral 5d et le pôle magnétique d'extrémité 5c, le circuit magnétique de verrou 8c avec un pôle magnétique latéral 8f inférieur et un pôle magnétique supérieur 8g. Le pôle magnétique supérieur 8g est également conformé en pôle magnétique latéral. Les excroissances radiales 19c et 19h du rotor 19 sont en regard des pôles magnétiques 8f et 8g, pour déterminer les entrefers 19f et 19g. Cette variante a le double avantage d'augmenter la différence d'effets des circuits magnétiques de commande 5b et de verrou 8c, et de guider magnétiquement le rotor 19 en position centrée radialement et axialement le long de l'axe d'actionneur 3. FIG. 24 illustrates the practical embodiment of an advantageous variant of the embodiment of FIGS. 15 to 20, in which the rotor 19 comprises two radial protuberances 19c and 19h, as already diagrammatically illustrated in FIGS. 9 to 14. The device is represented in perspective in diametrical section, the coils 5a and 8b being removed, the guide plate 20 and the movable locking element 8a being removed. The magnetic control circuit 5b is thus distinguished with a lateral magnetic pole 5d and the end magnetic pole 5c, the magnetic latch circuit 8c with a lower lateral magnetic pole 8f and an upper magnetic pole 8g. The upper magnetic pole 8g is also shaped as a lateral magnetic pole. The radial protuberances 19c and 19h of the rotor 19 are opposite the magnetic poles 8f and 8g, to determine the air gaps 19f and 19g. This variant has the double advantage of increasing the difference in effects of the magnetic control circuits 5b and of the latch 8c, and of magnetically guiding the rotor 19 in a position centered radially and axially along the axis of the actuator 3.
La figure 21 illustre une application possible d'un actionneur bistable tel que décrit précédemment pour un circuit commutateur de batterie pour véhicule automobile. L'actionneur bistable 1 sollicite, comme dans le mode de réalisation des figures 1 à 4, une pièce conductrice mobile 13 en déplacement en regard d'un conducteur électrique fixe 14 pour établir ou interrompre la conduction électrique dans un contacteur électrique bistable 30. Le conducteur électrique fixe 14 est connecté aux bornes de la batterie d'accumulateurs 31 du véhicule automobile, et alimente les circuits électriques de faible puissance 32 du véhicule. En parallèle, les circuits électriques de grande puissance de véhicule, tels que le démarreur, sont alimentés par un circuit principal 33 avec un contacteur 34. FIG. 21 illustrates a possible application of a bistable actuator as described previously for a battery switch circuit for a motor vehicle. The bistable actuator 1 requests, as in the embodiment of FIGS. 1 to 4, a moving conductive part 13 in displacement opposite a fixed electrical conductor 14 to establish or interrupt the electrical conduction in a bistable electrical contactor 30. The fixed electrical conductor 14 is connected to the terminals of the storage battery 31 of the motor vehicle, and supplies the low-power electrical circuits 32 of the vehicle. In parallel, the high power electrical circuits of the vehicle, such as the starter, are powered by a main circuit 33 with a contactor 34.
Le dispositif selon l'invention comprend des moyens de contrôle de l'état de charge de la batterie 35, comprenant par exemple un circuit électronique mesurant la tension aux bornes de la batterie d'accumulateurs 31 pendant des étapes de mesure au repos et en charge. Les moyens de contrôle de l'état de charge de la batterie 35 génèrent un signal sur leur sortie 36 lorsque la charge de 4499DEP 2875638 la batterie d'accumulateurs 31 devient inférieure à une charge minimale de réserve. Ce signal sert à piloter l'actionneur bistable 1 pour ouvrir le contact électrique du contacteur 30, évitant ainsi que les circuits électroniques de faible puissance 32 du véhicule consomment de l'énergie électrique provenant de la batterie d'accumulateur 31. The device according to the invention comprises means for monitoring the state of charge of the battery 35, comprising for example an electronic circuit measuring the voltage across the battery 31 during measurement steps at rest and in charge . The means for controlling the state of charge of the battery 35 generate a signal on their output 36 when the charge of the accumulator battery 31 becomes less than a minimum reserve charge. This signal is used to drive the bistable actuator 1 to open the electrical contact of the contactor 30, thus avoiding that the low-power electronic circuits 32 of the vehicle consume electrical energy from the accumulator battery 31.
Cette application illustrée sur la figure 21 constitue une invention indépendante qui peut être mise en oeuvre à l'aide d'un actionneur bistable tel que défini précédemment, ou qui peut être mise en oeuvre avec tout autre type approprié d'actionneur bistable dont la consommation est nulle dans l'un et l'autre This application illustrated in FIG. 21 constitutes an independent invention that can be implemented using a bistable actuator as defined above, or that can be implemented with any other appropriate type of bistable actuator whose consumption is null in both
des états stables.stable states.
La figure 22 illustre une autre application de l'actionneur bistable 1 selon l'invention, dans laquelle l'axe d'actionneur 3 sollicite un clapet 40 coopérant avec un siège 41 dans une vanne de commande de fluide 42. FIG. 22 illustrates another application of the bistable actuator 1 according to the invention, in which the actuator axis 3 biases a valve 40 cooperating with a seat 41 in a fluid control valve 42.
Enfin, la figure 23 illustre une autre application de l'actionneur bistable 1 15 selon l'invention, dans laquelle l'axe d'actionneur 3 sollicite une pièce de verrouillage 50 mécanique dans un verrou électromécanique 51. Finally, FIG. 23 illustrates another application of the bistable actuator 1 15 according to the invention, in which the actuator axis 3 biases a mechanical locking piece 50 in an electromechanical lock 51.
La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais. elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. The present invention is not limited to the embodiments that have been explicitly described, but. it includes the various variants and generalizations contained in the field of the claims below.
4499DEP 2875638 174499DEP 2875638 17
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