EP1202315A1 - Actionneur à billes - Google Patents

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Publication number
EP1202315A1
EP1202315A1 EP01410119A EP01410119A EP1202315A1 EP 1202315 A1 EP1202315 A1 EP 1202315A1 EP 01410119 A EP01410119 A EP 01410119A EP 01410119 A EP01410119 A EP 01410119A EP 1202315 A1 EP1202315 A1 EP 1202315A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rod
striker
control
balls
translation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01410119A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre Schneider Electric Industries SA Batteux
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schneider Electric Industries SAS filed Critical Schneider Electric Industries SAS
Publication of EP1202315A1 publication Critical patent/EP1202315A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/50—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release
    • H01H71/505—Latching devices between operating and release mechanism
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/50—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release
    • H01H71/505—Latching devices between operating and release mechanism
    • H01H2071/506—Latching devices between operating and release mechanism using balls or rollers in the latching device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2463—Electromagnetic mechanisms with plunger type armatures

Definitions

  • the invention relates to a high and low efficiency ball actuator dimensions, intended in particular for the control of an opening mechanism and closing of an electrical switchgear, in particular when controlling a power circuit breaker.
  • Document DE 23 40 450 describes a ball locking device for a switch electric, comprising a locking bolt sliding in translation in a housing and a control sub-assembly consisting of an axial movement control rod arranged perpendicular to the axis of translation of the bolt and provided with a plate support for two balls.
  • a first of the two balls takes support on one side on a flat end of the bolt, and on the other on the rod.
  • the surface of the flat end of the latch is parallel to the contact surface of the rod, so that the bolt transmits to the rod only purely radial forces. These are taken up by the second ball which is interposed between the rod and the housing.
  • the end of the bolt has in in addition in a lower part a chamfer forming a ramp.
  • Document DE 1,131,304 describes a device for locking a fastening high voltage electric switch, comprising a locking bolt sliding in a housing and bearing a row of four rollers. In the locked position, the four rollers are aligned in the axis of translation of the bolt, and the furthest roller of the bolt is supported on a wall of the housing.
  • a pusher allows you to misalign the intermediate rollers located in second and third position, but these rollers intermediates are returned to the alignment position by return springs. As long as the alignment of the four rollers is maintained, the force exerted by the bolt is transmitted completely from roll to roll to the housing. When we act on the pusher, we do roll the two intermediate rollers to their misaligned position against stress return springs.
  • an actuator comprising: a housing defining a geometric axis of translation; a control rod movable in translation by relative to the housing parallel to the geometric axis of translation, between a position of locked control and an unlocked control position, and comprising a rolling surface; a striker movable in translation relative to the housing parallel to the geometric axis translation between an armed position and a position unarmed, and having a range; a means of driving the cooperating striker with the striker in such a way that when the striker is in its armed position, the striker drive means returns the striker to the disarmed position; a set of four locking balls, each locking ball being movable between a locking position and a withdrawing position, each locking ball in locking position being in abutment against said bearing surface of the striker, each ball of lock having a center; a set of four trackballs, each of order having a center; the actuator being such that when the striker is in position armed and the rod in the
  • the document DE 1.006.044 describes a locking system comprising a control ball and two locking balls, to allow a reduction of the efforts.
  • a locking mechanism of a similar type, with a control ball and two locking balls, is described in the document FR2.417.177. Such mechanisms are limited in power by the low number of drive balls and the low number locking balls. In addition, two locking balls are required for a command ball.
  • the invention therefore aims to remedy the drawbacks of the state of the art, so as to propose a high efficiency ball actuator, requiring a very low energy maneuver to release significant mechanical energy.
  • the interposition of a control ball between two locking balls allows a distribution of forces such as the forces applied by the control balls to the rod have a component perpendicular to the axis of translation of the rod which is less than the component in a plane perpendicular to the axis of translation of the force rod applied by the striker to the locking balls. In other words, part of forces applied by the striker are not transmitted to the rod.
  • each control ball rolls on the running surface.
  • the control energy necessary for the displacement of the rod between its position of control locked and its control position unlocked is weak. This allows reduce the power, consumption and size of the drive device the stem.
  • the mobile mass constituted by the balls is relatively small and their displacement is of very small amplitude, on the one hand, the unlocking of the striker following the movement of the rod is very fast, which ensures a response time particularly efficient, and that on the other hand, the potential energy stored in the spring is almost completely transmitted to the striker, which ensures a very good mechanism performance.
  • the movement of the rod is perpendicular to the first and second planes, so that the balls work by rolling on the rod, not by sliding, where from a wear minimal.
  • the striker drive means comprises a spring accumulating cooperating with the housing and the striker, so that when the striker is in its armed position, the storage spring is in a state loaded and returns the striker to the disarmed position.
  • the energy needed to training the rod is very weak for a significant potential energy stored in the accumulation spring.
  • the actuator obtained constitutes a functional unit requiring no significant adjustments during its implementation.
  • the storage spring is a helical spring coaxial with the axis geometric.
  • the rod is arranged along the geometric axis of translation, the scope of the striker forms a surface of revolution around the geometric axis of translation, the centers of the locking balls form n vertices of an n-sided polygon centered on the geometric axis of translation and the centers of the control balls form n vertices of a polygon with n sides centered on the geometric axis of translation. So the marbles control are automatically centered by the joint action of the locking balls, which makes the device relatively insensitive to the effects of dimensional dispersions and to wear.
  • the device further comprises a means for returning the rod towards the locked control position and means for driving the rod to the position of control unlocked. Due to the multiplication of the locking forces obtained thanks to the relative arrangement of the control balls and the locking balls, the force that the rod return means must exercise is relatively weak, so that the means rod drive has only a small energy to provide to counteract the action of the means rod return and drive the rod to the unlocked position.
  • a mobile assembly made of ferromagnetic material slides in translation integrally with the rod.
  • the means of rod training has an electromagnetic excitation winding to drive the moving part.
  • the mobile assembly is housed in a cavity of the housing.
  • the winding is supported by the housing.
  • the dimension chains are then reduced. Reliability of the device is improved.
  • the assembly obtained is particularly compact.
  • the mobile assembly consists of a part of the rod. Number of parts is reduced.
  • the rod return means comprises a permanent magnet attracting the moving crew.
  • the permanent magnet alone ensures the maintenance of the rod in the locked position and possibly all or part of the rod reset. This considerably reduces the power consumption of the actuator ordered.
  • the rod return means comprises a spring.
  • the rod has an axial stop on which the control balls when the striker is in the armed position and the rod in the control locked, the first and second geometric planes being distinct, the second geometric plane being located between the first geometric plane and the axial stop.
  • the rod passing from the locked control position to the position unlocked, moves in one direction, the second plane being offset from the first geometric plane in said direction of ordered.
  • the result of the forces exerted by the control balls on the rod then has an axial component tending to drive the rod towards its control position unlocked.
  • the trigger movement is then very fast, and the power necessary to maneuver the rod to the unlocked position is very small.
  • a movable auxiliary pusher drives the rod from the position of control locked in the unlocked control position when switching from a first and a second position.
  • the push-button allows the mechanism to be operated manually to check the operation of the actuator. It also ensures the triggering by mechanism external to the device and intended to operate in parallel with the electromagnetic control actuator.
  • control balls, the locking balls and at least one part of the rod are housed in a cavity bounded by walls of the housing and by the striker, said walls forming a guide surface cooperating with the striker so as to ensure dust tightness when the striker moves between the armed position and the disarmed position.
  • the reliability of the mechanism is thus ensured with great economy of means.
  • a ball actuator 10 according to a first mode of embodiment of the invention comprises a housing 12 supporting a striker 14 with spring accumulation 16, a control rod 18 movable in translation parallel to an axis geometric 19, locking balls 20 and control balls 22.
  • the housing 12 forms a bore 24 of internal axial guide for the control rod 18, a cylindrical surface 26 of external guide for the striker 14, a supporting shoulder 28 for one end of the accumulation spring 16 and a cage 30 visible in FIG. 2, for receiving the locking balls 20 and the control balls 22.
  • the striker 14 has a cylindrical tubular part 32 sliding on the outer guide surface 26 of the housing, and is extended by a recess 34 of slightly larger internal diameter, closed by a cap 36 serving support for a second end of the accumulation spring 16.
  • the striker 14 and the outer guide surface 26 of the housing are machined so as to provide a seal at dust.
  • a chamfer 40 visible in particular in Figure 3, connects the part tubular guide 32 for recess 34.
  • the rod 18 has a guide surface 44 sliding on the walls 24 of the axial internal guide bore of the housing, and a surface cylindrical bearing 46.
  • the accumulation spring 16 is a compression spring, which accumulates potential energy when compressed and releases kinetic energy when relaxing.
  • the cage 30 has surfaces radial guide 50 ensuring radial guidance of the locking balls 20 and axial guide surfaces 52, 54 ensuring the axial maintenance of the locking balls 20.
  • An electromagnetic relay 100 with electromagnet is associated with the actuator to drive the control rod 18.
  • the relay is housed in a recess 102 of the housing and comprises a shunt 104 intended to develop the magnetic field, a magnetizing coil 106, a plug 108 to close the magnetic flux and a return spring 110, all positioned and guided by an insulating frame 112.
  • the rod 18 is made of material ferromagnetic and thus constitutes a plunger core biased by the return spring 110 in the direction of a widening of the air gap 114 between the rod 18 and the shunt 104.
  • the centers of locking balls 20 form the vertices of a first polygon 56, in this case a square, located in a plane geometric perpendicular to the axis of translation 19 of the rod, in this case the plane of section II-II of FIG. 2.
  • the control balls 22 are in contact with the surface of rod bearing, and are inserted between the locking balls 20.
  • the centers of the control balls 22 constitute the vertices of a second polygon 58, in the occurrence of a square, also located in the geometric section plane II-II of FIG.
  • each locking ball 20 is supported on two control balls 22 and that each control ball 22 serves as a support for two locking balls 20.
  • the balls control are in abutment against the axial stop 54.
  • the locking balls 20 are in support against the chamfer 40.
  • the accumulation spring 16 is compressed.
  • the striker 14 is therefore locked in position by the locking balls 20, which are themselves blocked by the control balls 22 held in position by the rod under the thrust of the spring reminder which tends to spread the rod of the shunt.
  • the rod 18 is in a position called control locked.
  • the coil 106 is fed.
  • the plunger core constituted by the rod 18 is drawn in the direction of the arrow 116 in FIG. 4 and is pressed against the shunt 104 against the return force of the spring 110.
  • the control balls 22 roll on the rolling surface 46 as shown in FIG. 4 and leave the geometrical plane of section of Figure 2.
  • the locking balls under the bevel thrust 40, eject the control balls 22 which escape in the direction axial according to the arrows shown in FIG. 5.
  • the locking balls 20 disappear radially towards the rod 18 in the space freed up as shown in FIG. 6, and release the striker 14.
  • the striker 14 is driven by the accumulation spring 16 upwards until reaching a disarmed position shown in Figure 5.
  • the rod 18 is found in a so-called unlocked control position.
  • n is an integer greater than 2, which represents the number of locking balls, moreover equal to the number of control balls.
  • the module F 3 of the force exerted by the control balls on the rod in the armed position conditions the energy necessary for the operation of the rod.
  • the angle ⁇ can be varied in the interval, and therefore the value of F 3 for a given locking force F 1 . It is therefore possible to obtain a wide range of actuators using more or less powerful springs, without having to vary the operating energy.
  • the actuator according to the second embodiment of the invention shown in the Figures 8 to 11 is similar to that of the first embodiment, so that the same reference signs have been taken to designate identical elements or Similar.
  • the actuator according to the second embodiment differs from the previous one essentially by the fact that in the armed position, the centers of the locking balls 20 are in a first geometric plane 60 perpendicular to the axis of translation 19 of the rod, and the centers of the control balls are in a second plane 62, parallel to the foreground 60, and offset with respect to the latter. This provision has the effect add an axial component to the force transmitted by the locking balls to the balls in the armed position.
  • the control balls 22 In the armed position, the control balls 22 relate to an axial stop 64 formed by a head 48 of the rod and transmit to it the axial forces. he it is therefore necessary to apply an axial holding force to the rod 18, so that keep the actuator in the armed position. When the maintenance effort is interrupted, the control balls 22 push back the rod 18 and move upwards, releasing the balls lock 20.
  • An electromagnetic relay 200 is associated with the actuator to drive the rod 18.
  • the relay is housed in a recess 102 of the housing and includes a shunt 204 intended for develop the magnetic field, a demagnetization coil 206, a plug 208 for closing the magnetic flux, a permanent magnet 210 placed opposite to the end of the rod 18 and a mechanical pusher 211, the whole guided and maintained by a frame 212.
  • the rod 18 is made of ferromagnetic material and constitutes a plunger core of the relay 200.
  • the actuator according to the second embodiment of the invention operates from the next way.
  • the permanent magnet 210 recalls the rod towards its locked control position, with a force greater than the resultant axial forces exerted by the control balls 22 on the rod 18, so that the permanent magnet 210 maintains the rod 18 in the control position locked.
  • the coil 206 When the coil 206 is energized, it produces a magnetic flux canceling out that of the permanent magnet 210, so that the rod 18, urged by the balls of command 22, comes off the shunt 204 and creates an air gap 214.
  • the command balls roll on the rolling surface 46 as shown in figure 10, then are ejected as shown in Figure 11.
  • the device is reset by bringing back a any means the striker to the armed position of figure 8.
  • the push-button 211 is an optional element which allows triggering mechanical of the device. In the armed position of figure 8, it rests by one end against the end of the rod 18. If the push button 211 is pressed, it drives the rod 18.
  • control balls 22 are stressed radially and axially on the one hand by the two neighboring locking balls 20, and on the other hand by the rod 18, at the level of the head 48 and of the rolling surface 46.
  • the centering of the control balls 22 and making up for the differences in dimensions are done naturally.
  • the actuator can be reset by an interaction between the rod and the striker: in a first step, the striker is returned to the armed position and pushes back the head of the rod, freeing up the space necessary for housing the balls, then in a second stage, the striker continues its race beyond the armed position to tackle the rod against the permanent magnet. This limits the power of the magnet permanent.
  • the invention is applicable with any number n of locking balls, n being a whole number greater than or equal to three.
  • n being a whole number greater than or equal to three.
  • the centers of locking balls form an polygon with n sides and the centers of trackballs also form an n-sided polygon, inscribed at inside the previous one, and offset by ⁇ / n compared to the previous one.
  • each control ball is located between the rod on the one hand, and a plane parallel to the translation axis 19 and passing through the centers of the two locking balls with which it is in contact on the other hand, which amounts to saying that a certain so that each locking ball is between the two locking balls with which it is in contact and the rod.
  • the storage spring can be replaced by any other type of drive means ensuring the striker drive from the armed position to the disarmed position, as well as constant return to the disarmed position, as long as the striker is in position army.
  • a drive means consisting of a mass acting by gravity on the end of the striker, if the latter is placed towards the bottom, in the opposite direction to that illustrated by the figures.
  • the electromagnetic relay can be of any type: with or without permanent magnet, polarized or not, etc ...
  • the actuator can be associated with any other control device than an electromagnet.
  • the rod is not necessarily made of ferromagnetic material, it can be attached to a magnetic core.
  • first and second embodiments can be reversed. So it is possible to adapt a permanent magnet relay to an actuator having, in the control position locked, locking ball centers and coplanar control balls. Conversely, it is possible to adapt a spring-loaded relay to an actuator having two separate shots 60, 62.
  • the electromagnetic relay can be housed in a box independent of the box the actuator. Shunt and plug can be in one piece.
  • the running surface may have a non-circular radial section, for example a polygonal section with a flat facet by control ball.
  • the radial section of the rolling surface may not be constant.
  • the running surface can be frustoconical, so that the force applied by the control balls to the rod has an axial component.
  • the rolling surface can be a surface of revolution around the axis of translation of the rod having any curvature, thus allowing modulation of the axial component of the resultant of the forces applied by the control balls to the rod during movement of the rod.
  • the direction of movement of the striker when the accumulation spring is released can be opposite to the direction of movement of the rod from its locked control position to its unlocked control position.
  • the rod can protrude through the striker.
  • the plane containing the centers of the balls of control is located below the plane containing the centers of the locking balls, so that the control balls exert on an intermediate stop of the rod a force having an axial component tending to push the rod against a limit stop.
  • Such an actuator has a stable armed position.
  • the rod To release the storage spring, the rod must be driven upward so that the trackballs push back radially outwards the locking balls, which, in contact with a ramp of the shoulder, push the striker axially against the force exerted by the spring accumulation.
  • the control balls are ejected as in the previous embodiments and the striker is released.
  • This embodiment offers naturally the advantage of greater stability in the armed position, but it requires greater control energy.
  • the actuator is not necessarily associated with a drive electromagnetic.

Landscapes

  • Lock And Its Accessories (AREA)
  • Electromagnets (AREA)
  • Breakers (AREA)

Abstract

Un actionneur à billes 10 comporte un boîtier 12 supportant un percuteur 14 à ressort d'accumulation 16, une tige de commande 18 mobile en translation parallèlement à un axe géométrique 19, ainsi que des billes de verrouillage 20 et des billes de commande 22 en nombre égal. Lorsque la tige est mue en translation par un relais électromagnétique 100, les billes de commande 22 s'échappent et permettent le déblocage des billes de verrouillage 20, de sorte que le percuteur 14 est libéré. Chaque bille de commande 22 est en contact avec deux billes de verrouillage 20 et avec la tige 18, de sorte que les efforts appliqués à la tige 18 par les billes de commande 20 sont bien moins importants que les efforts exercés par le percuteur 14 sur les billes de verrouillage 22. On obtient ainsi un actionneur à haut rendement, nécessitant une faible énergie de manoeuvre, dans un encombrement réduit. <IMAGE>

Description

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
L'invention est relative à un actionneur à billes de rendement élevé et de faible encombrement, destiné notamment à la commande d'un mécanisme d'ouverture et de fermeture d'un appareillage de coupure électrique, notamment à la commande d'un disjoncteur de puissance.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Le document DE 23 40 450 décrit un dispositif de verrouillage à billes d'un interrupteur électrique, comprenant un pêne de verrouillage coulissant en translation dans un boítier et un sous-ensemble de commande constitué d'une tige de commande à mouvement axial disposée perpendiculairement à l'axe de translation du pêne et munie d'un plateau de support pour deux billes. En position de verrouillage, une première des deux billes prend appui d'un côté sur une extrémité plane du pêne, et de l'autre sur la tige. La surface de l'extrémité plane du pêne est parallèle à la surface de contact de la tige, de sorte que le pêne ne transmet à la tige que des efforts purement radiaux. Ceux-ci sont repris par la deuxième bille qui s'interpose entre la tige et le boítier. L'extrémité du pêne comporte en outre dans une partie inférieure un chanfrein formant une rampe. Pour libérer le pêne, il suffit de déplacer la tige, de sorte que la première bille roule au contact de la tige d'une part et de l'extrémité plane du pêne d'autre part, jusqu'à se retrouver en face de la rampe du pêne. A ce moment, la bille est éjectée et libère le pêne. Un tel dispositif est relativement performant, mais il est extrêmement sensible aux tolérances de cotes et à l'usure des pièces. Les efforts appliqués par les deux billes à la tige sont importants et peuvent laisser une empreinte dans la tige. De plus, si le diamètre de la deuxième bille ne correspond pas exactement à la distance entre la tige et le boítier, les efforts radiaux transmis par la première bille à la tige en position de verrouillage, ne seront pas intégralement transmis à la deuxième bille et tendront à déformer la tige.
Le document DE 1 131 304 décrit un dispositif de verrouillage d'un accrochage d'interrupteur électrique haute tension, comportant un pêne de verrouillage coulissant dans un boítier et prenant appui une rangée de quatre rouleaux. En position de verrouillage, les quatre rouleaux sont alignés dans l'axe de translation du pêne, et le rouleau le plus éloigné du pêne prend appui sur une paroi du boítier. Un poussoir permet de désaligner les rouleaux intermédiaires situés en deuxième et troisième position, mais ces rouleaux intermédiaires sont rappelés en position d'alignement par des ressorts de rappel. Tant que l'alignement des quatre rouleaux est maintenu, l'effort exercé par le pêne est transmis intégralement de rouleau en rouleau jusqu'au boítier. Lorsqu'on agit sur le poussoir, on fait rouler les deux rouleaux intermédiaires vers leur position désalignée contre la sollicitation des ressorts de rappel. Dès que l'alignement des rouleaux est détruit, le pêne est libéré. Le maintien des rouleaux intermédiaires dans l'alignement du pêne dépend du tarage des ressorts de rappel. En effet, dès que les rouleaux intermédiaires commencent à se désaligner, une partie importante de l'effort exercé par le pêne est transmise aux ressorts de rappel. Dès que le dispositif est soumis à des chocs ou des vibrations tendant à désaligner les rouleaux, les ressorts de rappel sont soumis à de fortes sollicitations dus aux efforts exercés par le pêne. Si l'on veut diminuer la sensibilité du dispositif aux chocs, il convient d'augmenter la raideur des ressorts de rappel, de sorte que la force à appliquer sur la tige pour désaligner le dispositif augmente. Par ailleurs, la course du pêne est limitée.
Dans le document FR 1.060.856 est décrit un actionneur comportant : un boítier définissant un axe géométrique de translation ; une tige de commande mobile en translation par rapport au boítier parallèlement à l'axe géométrique de translation, entre une position de commande verrouillée et une position de commande déverrouillée, et comportant une surface de roulement ; un percuteur mobile en translation par rapport au boítier parallèlement à l'axe géométrique translation entre une position armée et une position désarmée, et comportant une portée ; un moyen d'entraínement du percuteur coopérant avec le percuteur de telle manière que lorsque le percuteur est dans sa position armée, le moyen d'entraínement du percuteur rappelle le percuteur vers la position désarmée ; un ensemble de quatre billes de verrouillage, chaque bille de verrouillage étant mobile entre une position de verrouillage et une position de retrait, chaque bille de verrouillage en position de verrouillage étant en appui contre ladite portée du percuteur, chaque bille de verrouillage ayant un centre ; un ensemble de quatre billes de commande, chaque bille de commande ayant un centre; l'actionneur étant tel que lorsque le percuteur est en position armée et la tige en position de commande verrouillée, les centres des billes de verrouillage et des billes de commande sont disposés dans un même plan géométrique perpendiculaire à l'axe géométrique de translation. Le dispositif n'assure aucune démultiplication d'efforts entre les billes de verrouillage et les billes de commande.
Le document DE 1.006.044 décrit quant à lui un système de verrouillage comportant une bille de commande et deux billes de verrouillage, pour permettre une démultiplication des efforts. Un mécanisme de verrouillage d'un type analogue, avec une bille de commande et deux billes de verrouillage, est décrit dans le document FR2.417.177. De tels mécanismes sont limités en puissance par le faible nombre de billes de commande et le faible nombre de billes de verrouillage. De plus, deux billes de verrouillage sont nécessaires pour une bille de commande.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'invention vise donc remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de manière à proposer un actionneur à billes de rendement élevé, nécessitant une très faible énergie de manoeuvre pour libérer une énergie mécanique importante.
Elle vise également à réduire l'encombrement de l'actionneur et à limiter le nombre de billes, pour une énergie mécanique accumulée donnée. Elle vise également à augmenter la course de l'organe mobile délivrant l'énergie cinétique accumulée. Elle vise également à rendre le mécanisme de l'actionneur peu sensible aux dispersions de cotes, dues aux tolérances de fabrication ou à l'usure. Elle vise également à rendre l'actionneur relativement peu sensible aux chocs et vibrations mécaniques. Elle vise également à augmenter la rapidité de l'actionneur. De manière plus générale, elle vise enfin à réduire le coût de fabrication de l'actionneur.
Selon l'invention, ces objectifs sont atteints grâce à un actionneur comportant :
  • un boítier définissant un axe géométrique de translation ;
  • une tige de commande mobile en translation par rapport au boítier parallèlement à l'axe géométrique de translation, entre une position de commande verrouillée et une position de commande déverrouillée, et comportant une surface de roulement,
  • un percuteur mobile en translation par rapport au boítier parallèlement à l'axe géométrique translation entre une position armée et une position désarmée, et comportant une portée,
  • un moyen d'entraínement du percuteur coopérant avec le percuteur de telle manière que lorsque le percuteur est dans sa position armée, le moyen d'entraínement du percuteur rappelle le percuteur vers la position désarmée,
  • un ensemble de n billes de verrouillage, n étant un nombre entier supérieur ou égal à trois, chaque bille de verrouillage étant mobile entre une position de verrouillage et une position de retrait, chaque bille de verrouillage en position de verrouillage étant en appui contre ladite portée du percuteur, chaque bille de verrouillage ayant un centre,
  • un ensemble de n billes de commande, chaque bille de commande ayant un centre,
l'actionneur étant tel que lorsque le percuteur est en position armée et la tige en position de commande verrouillée, les centres des billes de verrouillage sont disposés dans un premier plan géométrique perpendiculaire à l'axe géométrique de translation, les centres des billes de commande sont disposés dans un deuxième plan géométrique perpendiculaire à l'axe géométrique de translation, chaque bille de commande est en appui contre la surface de roulement de la tige et contre deux billes de verrouillage correspondantes appartenant à l'ensemble des billes de verrouillage et le centre de chaque bille de commande est situé entre la tige et un troisième plan géométrique parallèle à l'axe géométrique de translation et passant par le centre de chacune desdites deux billes de verrouillage correspondantes.
L'interposition d'une bille de commande entre deux billes de verrouillage permet une répartition des efforts telle que les forces appliquées par les billes de commande à la tige ont une composante perpendiculaire à l'axe de translation de la tige qui est inférieure à la composante dans un plan perpendiculaire à l'axe de translation de la tige des forces appliquées par le percuteur aux billes de verrouillage. En d'autres termes, une partie des efforts appliqués par le percuteur ne sont pas transmis à la tige. Lorsque la tige quitte la position de commande verrouillée et commence à se déplacer vers la position de commande déverrouillée, chaque bille de commande roule sur la surface de roulement. De ce fait, l'énergie de commande nécessaire au déplacement de la tige entre sa position de commande verrouillée et sa position de commande déverrouillée est faible. Ceci permet de diminuer la puissance, la consommation et l'encombrement du dispositif d'entraínement de la tige.
Par ailleurs, la masse mobile constituée par les billes est relativement faible et leur déplacement est de très faible amplitude, d'une part, le déverrouillage du percuteur consécutif au déplacement de la tige est très rapide, ce qui assure un temps de réponse particulièrement performant, et que d'autre part, l'énergie potentielle emmagasinée dans le ressort est presque intégralement transmise au percuteur, ce qui assure un très bon rendement du mécanisme.
Par ailleurs, le mouvement de la tige est perpendiculaire aux premier et deuxième plans, de sorte que les billes travaillent en roulant sur la tige, et non en glissant, d'où une usure minimale.
Préférentiellement, le moyen d'entraínement du percuteur comporte un ressort d'accumulation coopérant avec le boítier et le percuteur, de telle manière que lorsque le percuteur est dans sa position armée, le ressort d'accumulation se trouve dans un état chargé et rappelle le percuteur vers la position désarmée. L'énergie nécessaire pour entraíner la tige est très faible pour une énergie potentielle importante emmagasinée dans le ressort d'accumulation. L'actionneur obtenu constitue une unité fonctionnelle ne nécessitant pas d'ajustements importants lors de son implantation.
Préférentiellement, le ressort d'accumulation est un ressort hélicoïdal coaxial avec l'axe géométrique. La tige est disposée le long de l'axe géométrique de translation, la portée du percuteur forme une surface de révolution autour de l'axe géométrique de translation, les centres des billes de verrouillage forment n sommets d'un polygone à n côtés centré sur l'axe géométrique de translation et les centres des billes de commande forment n sommets d'un polygone à n côtés centré sur l'axe géométrique de translation. Ainsi, les billes de commande sont automatiquement centrées par l'action conjointe des billes de verrouillage, ce qui rend le dispositif relativement insensible aux effets des dispersions de cotes et à l'usure.
Préférentiellement, le dispositif comporte en outre un moyen de rappel de la tige vers la position de commande verrouillée et un moyen d'entraínement de la tige vers la position de commande déverrouillée. Du fait de la démultiplication des efforts de verrouillage obtenue grâce à la disposition relative des billes de commande et des billes de verrouillage, la force que doit exercer le moyen de rappel de la tige est relativement faible, de sorte que le moyen d'entraínement de la tige n'a qu'une faible énergie à fournir pour contrer l'action du moyen de rappel de la tige et entraíner la tige vers la position de déverrouillage.
Selon un mode de réalisation préférentiel, un équipage mobile en matériau ferromagnétique coulisse en translation solidairement avec la tige. Le moyen d'entraínement de la tige comporte un enroulement d'excitation électromagnétique pour entraíner l'équipage mobile.
Avantageusement, l'équipage mobile est logé dans une cavité du boítier. L'enroulement est supporté par le boítier. Les chaínes de cotes sont alors réduites. La fiabilité du dispositif s'en trouve améliorée. De plus, l'ensemble obtenu est particulièrement compact.
Avantageusement l'équipage mobile est constitué par une partie de la tige. Le nombre de pièces s'en trouve réduit.
Selon un mode de réalisation, le moyen de rappel de la tige comporte un aimant permanent attirant l'équipage mobile. L'aimant permanent permet à lui seul d'assurer le maintien de la tige en position verrouillée et éventuellement tout ou partie du réarmement de la tige. Ceci permet de réduire considérablement la consommation électrique de l'actionneur de commande. Alternativement ou cumulativement, le moyen de rappel de la tige comporte un ressort de rappel.
Selon un mode de réalisation, la tige comporte une butée axiale sur laquelle portent les billes de commande lorsque le percuteur est en position armée et la tige en position de commande verrouillée, les premier et deuxième plans géométriques étant distincts, le deuxième plan géométrique étant situé entre le premier plan géométrique et la butée axiale. Avec une telle disposition, le mécanisme est polarisé mécaniquement vers la position de déverrouillage car la résultante des efforts appliqués par les billes de commande sur la tige comporte une composante axiale. Le rattrapage des jeux entre les billes est encore plus efficace.
Préférentiellement la tige, en passant de la position de commande verrouillée à la position de commande déverrouillée, se déplace dans un sens de commande, le deuxième plan géométrique étant décalé par rapport au premier plan géométrique dans ledit sens de commande. La résultante des efforts exercés par les billes de commande sur la tige a alors une composante axiale tendant à entraíner la tige vers sa position de commande déverrouillée. Le mouvement de déclenchement est alors très rapide, et la puissance nécessaire pour manoeuvrer la tige vers la position de déverrouillage est très faible.
Alternativement, il est possible de prévoir que les premier et deuxième plans soient confondus. Dans ce cas, les efforts transmis à la tige sont purement perpendiculaires à l'axe géométrique de translation.
Avantageusement un poussoir auxiliaire mobile entraíne la tige de la position de commande verrouillée à la position de commande déverrouillée en passant d'une première et une deuxième positions. Le poussoir permet d'actionner le mécanisme manuellement pour vérifier le fonctionnement de l'actionneur. Il permet également d'assurer le déclenchement par mécanisme extérieur au dispositif et destiné à fonctionner en parallèle avec l'actionneur de commande électromagnétique.
Avantageusement, les billes de commande, les billes de verrouillage et au moins une partie de la tige sont logées dans une cavité délimitée par des parois du boítier et par le percuteur, lesdites parois formant une surface de guidage coopérant avec le percuteur de façon à assurer une étanchéité à la poussière lorsque le percuteur se déplace entre la position armée et la position désarmée. La fiabilité du mécanisme est ainsi assurée avec une grande économie de moyens.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels :
  • la figure 1 représente une coupe axiale d'un dispositif selon un premier mode de réalisation de l'invention, dans une position armée ;
  • la figure 2 représente une section radiale agrandie suivant un plan II-II de la figure 1, du dispositif selon le premier mode de réalisation de l'invention, en position armée ;
  • la figure 3 représente un détail agrandi de la figure 1 ;
  • la figure 4 représente une coupe axiale du dispositif selon le premier mode de réalisation de l'invention, dans une position intermédiaire fugitive de déclenchement ;
  • la figure 5 représente une coupe axiale du dispositif selon le premier mode de réalisation de l'invention, dans une position désarmée ;
  • la figure 6 représente une section radiale du dispositif selon le premier mode de réalisation de l'invention, dans une position désarmée ;
  • la figure 7 représente une section radiale d'un dispositif illustrant un cas limite théorique ;
  • la figure 8 représente une coupe axiale d'un dispositif selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, en position armée ;
  • la figure 9 représente un détail agrandi de la figure 8 ;
  • la figure 10 représente une coupe axiale du dispositif selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, dans une position intermédiaire fugitive de déclenchement ;
  • la figure 11 représente une coupe axiale du dispositif selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, dans une position désarmée.
DESCRIPTION DETAILLEE DE DIFFERENTS MODES DE REALISATION
En référence aux figures 1 à 6, un actionneur à billes 10 selon un premier mode de réalisation de l'invention comporte un boítier 12 supportant un percuteur 14 à ressort d'accumulation 16, une tige de commande 18 mobile en translation parallèlement à un axe géométrique 19, des billes de verrouillage 20 et des billes de commande 22.
Le boítier 12, de forme générale cylindrique, forme un alésage 24 de guidage interne axial pour la tige de commande 18, une surface cylindrique 26 de guidage externe pour le percuteur 14, un épaulement 28 d'appui pour une extrémité du ressort d'accumulation 16 et une cage 30 visible sur la figure 2, pour réceptionner les billes de verrouillage 20 et les billes de commande 22. Le percuteur 14 comporte une partie tubulaire 32 cylindrique coulissant sur la surface de guidage externe 26 du boítier, et se prolonge par un chambrage 34 de diamètre intérieur légèrement plus important, fermé par un chapeau 36 servant d'appui pour une deuxième extrémité du ressort d'accumulation 16. Le percuteur 14 et la surface de guidage externe 26 du boítier sont usinés de manière à réaliser une étanchéité à la poussière. Un chanfrein 40, visible en particulier sur la figure 3, raccorde la partie tubulaire 32 de guidage au chambrage 34. La tige 18 comporte une surface de guidage 44 coulissant sur les parois 24 de l'alésage de guidage interne axial du boítier, et une surface de roulement cylindrique 46. Le ressort d'accumulation 16 est un ressort de compression, qui accumule de l'énergie potentielle lorsqu'on le comprime et libère de l'énergie cinétique lors de sa détente. Comme le montrent les figures 2 et 3, la cage 30 comporte des surfaces de guidage radial 50 assurant un guidage radial des billes de verrouillage 20 et des surfaces de guidage axial 52, 54 assurant le maintien axial des billes de verrouillage 20.
Un relais électromagnétique 100 à électroaimant est associé à l'actionneur pour entraíner la tige de commande 18. Le relais est logé dans un chambrage 102 du boítier et comporte un shunt 104 destiné à épanouir le champ magnétique, une bobine de magnétisation 106, un bouchon 108 permettant de refermer le flux magnétique et un ressort de rappel 110, le tout positionné et guidé grâce à un cadre isolant 112. La tige 18 est en matériau ferromagnétique et constitue ainsi un noyau plongeur sollicité par le ressort de rappel 110 dans le sens d'un élargissement de l'entrefer 114 entre la tige 18 et le shunt 104.
Dans la position armée des figures 1 à 3, les centres de billes de verrouillage 20 forment les sommets d'un premier polygone 56, en l'occurrence un carré, situé dans un plan géométrique perpendiculaire à l'axe de translation 19 de la tige, en l'occurrence le plan de coupe II-II de la figure 2. Les billes de commande 22 sont au contact de la surface de roulement de la tige, et s'intercalent entre les billes de verrouillage 20. Les centres des billes de commande 22 constituent les sommets d'un deuxième polygone 58, en l'occurrence un carré, situé lui aussi dans le plan géométrique de coupe II-II de la figure 2, à l'intérieur du premier polygone 56, et décalé par rapport à celui-ci d'un huitième de tour, de sorte que chaque bille de verrouillage 20 est en appui sur deux billes de commande 22 et que chaque bille de commande 22 sert d'appui à deux billes de verrouillage 20. Les billes de commande sont en butée contre la butée axiale 54. Les billes de verrouillage 20 sont en appui contre le chanfrein 40. Le ressort d'accumulation 16 est comprimé. Le percuteur 14 est donc bloqué en position par les billes de verrouillage 20, qui sont elles-mêmes bloquées par les billes de commande 22 maintenues en position par la tige sous la poussée du ressort de rappel qui tend à écarter la tige du shunt. La tige 18 est dans une position dite de commande verrouillée.
Pour manoeuvrer le dispositif, on alimente la bobine 106. Le noyau plongeur constitué par la tige 18 est attiré dans le sens de la flèche 116 sur la figure 4 et vient se plaquer sur le shunt 104 contre la force de rappel du ressort 110. Les billes de commande 22 roulent sur la surface de roulement 46 comme indiqué sur la figure 4 et sortent du plan géométrique de coupe de la figure 2. Dès que l'alignement est brisé, les billes de verrouillage, sous la poussée du chanfrein 40, éjectent les billes de commande 22 qui s'échappent en direction axiale selon les flèches représentées sur la figure 5. Les billes de verrouillage 20 s'effacent radialement vers la tige 18 dans l'espace libéré comme le montre la figure 6, et libèrent le percuteur 14. Le percuteur 14 est entraíné par le ressort d'accumulation 16 vers le haut jusqu'à atteindre une position désarmée représentée sur la figure 5. La tige 18 se retrouve dans une position dite de commande déverrouillée.
Pour réarmer l'actionneur 10, il suffit dans un premier temps de ramener par des moyens quelconques le percuteur 14 de la position de la figure 5 à celle de la figure 1, ce qui permet de redonner un espace aux billes de verrouillage 20. La tige, sous l'action répulsive du ressort de rappel 110, rétablit l'entrefer 114 avec le shunt 104. Les billes de verrouillage 20 et de commande 22 retrouvent alors leur position représentée sur la figure 1. Le percuteur 14 se trouve bloqué dans la position armée du fait de l'interposition des billes de verrouillage 20.
Pour modéliser simplement le système, on a représenté sur la figure 2 :
  • un angle α entre un axe passant par les centres de deux billes de verrouillage voisines d'une part, et un axe passant par le centre de l'une des deux billes de verrouillage et le centre d'une bille de commande voisine d'autre part ;
  • un angle β entre l'axe passant par les centres de deux billes de verrouillage voisines d'une part, et un axe passant par le centre d'une bille de verrouillage et coupant l'axe de translation de la tige d'autre part.
Dans ce modèle simplifié, on considère que l'effort exercé par le percuteur sur chaque bille de verrouillage a une composante axiale F0 parallèle à l'axe géométrique et une composante radiale F1. Les forces de réaction entre deux billes étant essentiellement normales à la surface de contact, les billes de verrouillage 20 ne peuvent transmettre que des efforts purement radiaux aux billes de commande 22. Par conséquent, les surfaces de guidage axial 54 des billes reprennent l'intégralité de la composante axiale. Chacune des billes de verrouillage 20 exerce sur chacune des billes de commande 22 avoisinantes une force F2 purement radiale, dont le module est fonction de l'angle β suivant la formule : F 2 = F 1 2 cosβ
En tenant compte des symétries du système, en supposant que les forces exercées par le percuteur sur chacune des billes de verrouillage ont une composante radiale dont le module est égal à F1, et en remarquant que chaque bille de commande est soumise aux sollicitations de deux billes de verrouillage, on déduit que chaque bille de commande exerce sur la surface de roulement de la tige une force radiale dont le module F3 est fonction de l'angle α suivant la formule : F 3 =2F 2 sinα
Les angles α et β sont liés par les équations :
Figure 00120001
soit :
Figure 00120002
où n est un nombre entier supérieur à 2, qui représente le nombre de bille de verrouillage, par ailleurs égal au nombre de billes de commande.
On obtient alors une relation entre le rapport F3/F1 et l'angle β pour un nombre n donné, qui s'exprime de la manière suivante :
Figure 00120003
On voit donc que le rapport F3/F1 est toujours inférieur à 1. Dans le cas particulier considéré dans le premier mode de réalisation de l'invention, où n = 4, on obtient :
Figure 00130001
Le module F3 de la force exercé par les billes de commande sur la tige en position armée conditionne l'énergie nécessaire à la manoeuvre de la tige. En faisant varier le diamètre de la tige et le diamètre des billes, on peut faire varier l'angle β dans l'intervalle, et donc la valeur de F3 pour une force F1 de verrouillage donnée. On peut donc obtenir une large gamme d'actionneurs utilisant des ressorts plus ou moins puissants, sans avoir à faire varier l'énergie de manoeuvre.
La limite théorique du modèle est obtenue avec le schéma purement théorique de la figure 7 où l'angle α est nul et où la force F3 transmise à la tige 18 est nulle.
Le modèle simplifié précédent ne tient pas compte des différences de cotes dues aux tolérances et aux usures du mécanisme. Il convient toutefois de souligner que les billes de commande sont sollicitées chacune par deux billes de verrouillage et par la tige, de sorte qu'elles répartissent les efforts appliqués par les billes de verrouillage. De plus, elles se trouvent automatiquement centrées dans le plan radial de fonctionnement.
L'actionneur selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, représenté sur les figures 8 à 11 est de constitution voisine de celui du premier mode de réalisation, de sorte que les mêmes signes de référence ont été pris pour désigner des éléments identiques ou similaires. L'actionneur selon le deuxième mode de réalisation diffère du précédent essentiellement par le fait qu'en position armée, les centres des billes de verrouillage 20 se trouvent dans un premier plan géométrique 60 perpendiculaire à l'axe de translation 19 de la tige, et les centres des billes de commande se trouvent dans un deuxième plan 62, parallèle au premier plan 60, et décalé par rapport à celui-ci. Cette disposition a pour effet d'ajouter une composante axiale à l'effort transmis par les billes de verrouillage aux billes de commande en position armée. En position armée, les billes de commande 22 portent sur une butée axiale 64 formée par une tête 48 de la tige et lui transmettent les efforts axiaux. Il est donc nécessaire d'appliquer une force axiale de maintien à la tige 18, de façon à maintenir l'actionneur en position armée. Lorsque l'effort de maintien est interrompu, les billes de commande 22 repoussent la tige 18 et se déplacent vers le haut, libérant les billes de verrouillage 20.
Un relais électromagnétique 200 est associé à l'actionneur pour entraíner la tige 18. Le relais est logé dans un chambrage 102 du boítier et comporte un shunt 204 destiné à épanouir le champ magnétique, une bobine de démagnétisation 206, un bouchon 208 permettant de refermer le flux magnétique, un aimant permanent 210 disposé à l'opposé de l'extrémité de la tige 18 et un poussoir mécanique 211, le tout guidé et maintenu par un cadre 212. La tige 18 est en matériau ferromagnétique et constitue un noyau plongeur du relais 200.
L'actionneur selon le deuxième mode de réalisation de l'invention fonctionne de la manière suivante. En position armée, sur la figure 8, l'aimant permanent 210 rappelle la tige vers sa position de commande verrouillée, avec une force supérieure à la résultante axiale des forces exercées par les billes de commande 22 sur la tige 18, de sorte que l'aimant permanent 210 assure le maintien de la tige 18 en position de commande verrouillée. Lorsque la bobine 206 est alimentée, elle produit un flux magnétique annulant celui de l'aimant permanent 210, de sorte que la tige 18, sollicitée par les billes de commande 22, se décolle du shunt 204 et créer un entrefer 214. Les billes de commande roulent sur la surface de roulement 46 comme le montre la figure 10, puis sont éjectées comme le montre la figure 11. Le réarmement du dispositif est obtenu en ramenant par un moyen quelconque le percuteur jusqu'à la position armée de la figure 8. Dès que cette position est atteinte, l'aimant permanent 210 attire la tige 18 qui vient s'accoler contre le shunt 204. Le poussoir 211 est un élément optionnel qui permet un déclenchement mécanique du dispositif. Dans la position armée de la figure 8, il repose par une extrémité contre l'extrémité de la tige 18. Si le poussoir 211 est enfoncé, il entraíne la tige 18.
En position de commande verrouillée, les billes de commande 22 sont sollicitées radialement et axialement d'une part par les deux billes de verrouillage 20 avoisinantes, et d'autre part par la tige 18, au niveau de la tête 48 et de la surface de roulement 46. Le centrage des billes de commande 22 et le rattrapage des différences de cotes se font naturellement.
Le réarmement de l'actionneur peut être obtenu par une interaction entre la tige et le percuteur : dans une première étape, le percuteur est ramené en position armée et repousse la tête de la tige, libérant l'espace nécessaire pour le logement des billes, puis dans une deuxième étape, le percuteur poursuit sa course au-delà de la position armée pour plaquer la tige contre l'aimant permanent. Ceci permet de limiter la puissance de l'aimant permanent.
Naturellement, diverses modifications sont possibles.
L'invention est applicable avec un nombre n quelconque de billes verrouillage, n étant un nombre entier supérieur ou égal à trois. Pratiquement, on peut très bien envisager une réalisation à trois billes ou à cinq billes, ou plus. Pour un nombre n quelconque de billes (n étant supérieur à trois), les centres de billes de verrouillage forment un polygone à n côtés et les centres de billes de commande forment également un polygone à n côtés, inscrit à l'intérieur du précédent, et décalé de π/n par rapport au précédent. Plus généralement, le centre de chaque bille de commande se trouve situé entre la tige d'une part, et un plan parallèle à l'axe de translation 19 et passant par les centres des deux billes de verrouillage avec laquelle elle est en contact d'autre part, ce qui revient à dire que d'une certaine manière que chaque bille de verrouillage se trouve entre les deux billes de verrouillage avec lesquelles elle est en contact et la tige.
Le ressort d'accumulation peut être remplacé par tout autre type de moyen d'entraínement assurant l'entraínement du percuteur de la position armée à la position désarmée, ainsi que le rappel constant vers la position désarmée, tant que le percuteur se trouve en position armée. On peut notamment songer à un moyen d'entraínement constitué par une masse agissant par gravité sur l'extrémité du percuteur, dans le cas où ce dernier est placé vers le bas, dans le sens contraire de celui illustré par les figures.
Le relais électromagnétique peut être de tout type : avec ou sans aimant permanent, polarisé ou non, etc... L'actionneur peut être associé à tout autre dispositif de commande qu'un électroaimant. La tige n'est pas nécessairement en matériau ferromagnétique, elle peut être solidarisée à un noyau magnétique.
Les parties purement mécaniques et les moyens d'entraínement électromagnétiques des premier et deuxième modes de réalisation peuvent être intervertis. Ainsi, il est possible d'adapter un relais à aimant permanent à un actionneur ayant, en position de commande verrouillée, les centres de billes de verrouillage et des billes de commande coplanaires. Inversement, il est possible d'adapter un relais à ressort de rappel à un actionneur ayant deux plans 60, 62 distincts.
Le relais électromagnétique peut être logé dans un boítier indépendant du boítier de l'actionneur. Shunt et bouchon peuvent être d'une seule pièce.
La surface de roulement peut avoir une section radiale non circulaire, par exemple une section polygonale avec une facette plane par bille de commande. La section radiale de la surface de roulement peut ne pas être constante. En particulier, la surface de roulement peut être tronconique, de manière à ce que la force appliquée par les billes de commande à la tige ait une composante axiale. La surface de roulement peut être une surface de révolution autour de l'axe de translation de la tige ayant une courbure quelconque, permettant ainsi une modulation de la composante axiale de la résultante des forces appliquées par les billes de commande à la tige au cours du déplacement de la tige.
Le sens de déplacement du percuteur lors de la détente du ressort d'accumulation peut être opposé au sens de déplacement de la tige de sa position de commande verrouillée à sa position de commande déverrouillée. La tige peut faire saillie au travers du percuteur.
Suivant une variante non représentée du deuxième mode de réalisation, il est également possible de prévoir un dispositif dans lequel le plan contenant les centres des billes de commande se trouve en dessous du plan contenant les centres des billes de verrouillage, de sorte que les billes de commande exercent sur une butée intermédiaire de la tige une force ayant une composante axiale tendant à repousser la tige contre une butée de fin de course. Un tel actionneur a une position armée stable. Pour libérer le ressort d'accumulation, la tige doit être entraínée vers le haut, de manière à ce que les billes de commande repoussent radialement vers l'extérieur les billes de verrouillage, qui, au contact d'une rampe de l'épaulement, repoussent axialement le percuteur contre la force exercée par le ressort d'accumulation. Dès que les billes de commande passent le point mort et se retrouvent au-dessus des billes de verrouillage, les billes de commande sont éjectées comme dans les modes de réalisation précédents et le percuteur est libéré. Ce mode de réalisation offre naturellement l'avantage d'une plus grande stabilité en position armée, mais il nécessite une énergie de commande plus importante.
L'actionneur n'est pas nécessairement associé à un moyen d'entraínement électromagnétique. On peut prévoir des applications dans lesquelles la tige est manoeuvrée à la main ou par tout moyen adéquat. On peut envisager notamment que la tige soit manoeuvrée par sa propre gravité, en plaçant l'actionneur la tête en bas par rapport aux modes de réalisation des figures.

Claims (17)

  1. Actionneur (10) comportant :
    un boítier (12) définissant un axe géométrique de translation (19) ;
    une tige de commande (18) mobile en translation par rapport au boítier (12) parallèlement à l'axe géométrique de translation (19), entre une position de commande verrouillée et une position de commande déverrouillée, et comportant une surface de roulement (46),
    un percuteur (14) mobile en translation par rapport au boítier parallèlement à l'axe géométrique de translation (19) entre une position armée et une position désarmée, et comportant une portée (40),
    un moyen d'entraínement (16) du percuteur (14) coopérant avec le percuteur (14) de telle manière que lorsque le percuteur (14) est dans sa position armée, le moyen d'entraínement (16) du percuteur rappelle le percuteur vers la position désarmée,
    un ensemble de n billes de verrouillage (20), n étant un nombre entier supérieur ou égal à trois, chaque bille de verrouillage (20) étant mobile entre une position de verrouillage et une position de retrait, chaque bille de verrouillage (20) en position de verrouillage étant en appui contre ladite portée (40) du percuteur, chaque bille de verrouillage ayant un centre,
    un ensemble de n billes de commande (22), chaque bille de commande ayant un centre,
    l'actionneur étant tel que lorsque le percuteur (14) est en position armée et la tige (18) en position de commande verrouillée, les centres des billes de verrouillage (20) sont disposés dans un premier plan géométrique (II-II, 60) perpendiculaire à l'axe géométrique de translation (19), les centres des billes de commande (22) sont disposés dans un deuxième plan géométrique (II-II, 62) perpendiculaire à l'axe géométrique de translation (19), caractérisé en ce que l'actionneur est tel que lorsque le percuteur (14) est en position armée et la tige (18) en position de commande verrouillée, chaque bille de commande (22) est en appui contre la surface de roulement (40) de la tige et contre deux billes de verrouillage correspondantes appartenant à l'ensemble des billes de verrouillage (20) et le centre de chaque bille de commande (20) est situé entre la tige (18) et un troisième plan géométrique parallèle à l'axe géométrique de translation (19) et passant par le centre de chacune desdites deux billes de verrouillage correspondantes.
  2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'entraínement (16) du percuteur (14) comporte un ressort d'accumulation (16) coopérant avec le boítier (12) et avec le percuteur (14) de telle manière que lorsque le percuteur (14) est dans sa position armée, le ressort d'accumulation (16) se trouve dans un état chargé et rappelle le percuteur (14) vers la position désarmée.
  3. Actionneur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ressort d'accumulation (16) est un ressort hélicoïdal coaxial avec l'axe géométrique (19).
  4. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige (18) est disposée le long de l'axe géométrique de translation (19), la portée (40) du percuteur forme une surface de révolution autour de l'axe géométrique de translation (19), les centres des billes de verrouillage forment n sommets d'un polygone (56) à n côtés centré sur l'axe géométrique de translation (19) et les centres des billes de commande forment n sommets d'un polygone (58) à n côtés centré sur l'axe géométrique de translation (19).
  5. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre :
    un moyen de rappel de la tige (110, 210) vers la position de commande verrouillée ;
    un moyen d'entraínement de la tige (106, 206) vers la position de commande déverrouillée.
  6. Actionneur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un équipage mobile en matériau ferromagnétique coulissant en translation solidairement avec la tige, le moyen d'entraínement de la tige (106, 206) comportant un enroulement (106, 206) d'excitation électromagnétique pour entraíner l'équipage mobile.
  7. Actionneur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'équipage mobile est logé dans une cavité (102) du boítier.
  8. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'équipage mobile est constitué par une partie de la tige (18).
  9. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'enroulement (106, 206) est supporté par le boítier.
  10. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le moyen de rappel de la tige comporte un aimant permanent (210) attirant l'équipage mobile.
  11. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que le moyen de rappel de la tige comporte un ressort de rappel (110).
  12. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige (18) comporte une butée axiale (64) sur laquelle portent les billes de commande (22) lorsque le percuteur (14) est en position armée et la tige en position de commande verrouillée, les premier (60) et deuxième (62) plans géométriques étant distincts, le deuxième plan géométrique (62) étant situé entre le premier plan géométrique (60) et la butée axiale (64).
  13. Actionneur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il est agencé de telle manière que la tige (18), en passant de la position de commande verrouillée à la position de commande déverrouillée, se déplace dans un sens de commande, le deuxième plan géométrique (62) étant décalé par rapport au premier plan géométrique (60) dans ledit sens de commande.
  14. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les premier et deuxième plans géométriques (II-II) sont confondus.
  15. Actionneur selon l'une quelconque des précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un poussoir auxiliaire (211) mobile entraínant la tige (18) de la position de commande verrouillée à la position de commande déverrouillée en passant d'une première et une deuxième positions.
  16. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les billes de commande (22), les billes de verrouillage (20) et au moins une partie de la tige (18) sont logées dans une cavité délimitée par des parois du boítier (12) et par le percuteur (14), lesdites parois formant une surface de guidage (26) coopérant avec le percuteur de façon à assurer une étanchéité à la poussière lorsque le percuteur se déplace entre la position armée et la position désarmée.
  17. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est agencé de telle manière que lorsque la tige (18) quitte la position de commande verrouillée et commence à se déplacer vers la position de commande déverrouillée, chaque bille de commande (22) roule sur la surface de roulement (40).
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