FR2807159A1 - Rack-type actuator, has an actuator rod with an integral conducting path for use with a potentiometer to determine rod position with respect to an actuator body - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un actionneur du type comportant un corps et une tige d'actionnement déplaçable à coulissement par rapport corps, le corps comportant des moyens de mise en mouvement en transla tion de ladite tige d'actionnement, l'actionneur comportant en outre un poten- tiometre dont la résistance varie en fonction de la position de la tige d'actionnement. The present invention relates to an actuator of the type comprising a body and an actuating rod displaceable by sliding with respect to the body, the body comprising means for setting in motion in translation of said actuating rod, the actuator further comprising a potentiometer whose resistance varies as a function of the position of the actuating rod.
Un actionneur comporte généralement un boîtier formant corps par rapport auquel une tige d'actionnement est montée mobile. La tige est dépla cée translation sous la commande d'un moteur électrique contenu dans le boîtier. Le déplacement de la tige d'actionnement est assuré par exemple par un agencement à vis/écrou entraîné par le moteur électrique. An actuator generally comprises a housing forming a body with respect to which an actuating rod is movably mounted. The rod is moved in translation under the control of an electric motor contained in the housing. The movement of the actuating rod is ensured for example by a screw / nut arrangement driven by the electric motor.
Dans des actionneurs dits à crémaillère, la tige déplaçable en tran station est munie d'une crémaillère coopérant avec un pignon tournant autour d'un axe fixe par rapport au boîtier, lequel pignon est entraîné en rotation le moteur de l'actionneur. In so-called rack actuators, the rod that can be moved in a station is provided with a rack cooperating with a pinion rotating about an axis fixed relative to the housing, which pinion is rotated by the actuator motor.
Des actionneurs à crémaillère ont généralement un boîtier de taille relativement réduite puisque seul le moteur, le pignon d'entraînement de la crémaillère et éventuellement un train d'engrenages disposé entre la sortie du moteur et le pignon d'entraînement de la crémaillère sont nécessaires. Dans ce type d'actionneur, la tige portant la crémaillère traverse de part part le boîtier. Rack actuators generally have a relatively small size housing since only the motor, the rack drive pinion and possibly a gear train disposed between the motor output and the rack drive pinion are required. In this type of actuator, the rod carrying the rack passes right through the housing.
II est connu de prévoir dans un actionneur un potentiomètre rectiligne dont la piste résistive est portée par le boîtier de l'actionneur alors que curseur déplaçable suivant la longueur de la piste résistive est solidaire de la tige mobile de l'actionneur. It is known to provide in an actuator a rectilinear potentiometer, the resistive track of which is carried by the housing of the actuator while the cursor displaceable along the length of the resistive track is integral with the movable rod of the actuator.
La longueur de la piste du potentiomètre est sensiblement égale à la longueur de la course du vérin afin de permettre de connaître l'état du vérin quelle que soit la position de la tige. Ainsi, on conçoit que l'utilisation potentiomètre rectiligne dans un vérin nécessite un boîtier relativement lumineux afin de permettre d'y loger la piste résistive du potentiomètre. The length of the potentiometer track is substantially equal to the length of the cylinder stroke in order to allow the state of the cylinder to be known regardless of the position of the rod. Thus, it is understood that the use of a straight potentiometer in an actuator requires a relatively bright housing in order to allow the resistive track of the potentiometer to be accommodated there.
Dans les actionneurs à crémaillère, afin d'éviter de devoir augmenter considérablement la taille du boîtier, il a été envisagé d'utiliser un potentio mètre rotatif. Dans ce cas, la piste résistive circulaire est solidaire du boîtier. Le curseur mobile en rotation le long de cette piste est entraîné par la cré maillère grâce à un train d'engrenages constituant un réducteur. In rack actuators, in order to avoid having to considerably increase the size of the housing, it has been envisaged to use a rotary potentiometer. In this case, the circular resistive track is secured to the housing. The moving cursor in rotation along this track is driven by the link mesh by a gear train constituting a reducer.
Cette solution n'est toutefois pas satisfaisante puisqu'elle nécessite la mise en oeuvre d'un train d'engrenages formant réducteur. De plus, le nombre de tours des potentiomètres rotatifs est réduit, de sorte qu'il est diffi cile de trouver des potentiomètres adaptés lorsque la course de déplacement de la tige est très longue. Enfin, les potentiomètres rotatifs sont fragiles, no tamment dans la région de leurs positions extrêmes. This solution is however not satisfactory since it requires the use of a gear train forming a reducer. In addition, the number of turns of the rotary potentiometers is reduced, so that it is difficult to find suitable potentiometers when the rod displacement travel is very long. Finally, the rotary potentiometers are fragile, especially in the region of their extreme positions.
L'invention a pour but d'apporter une solution à ce problème en pro posant un actionneur comportant un potentiomètre permettant de déterminer la position de la tige mobile de l'actionneur, mais dont l'encombrement est réduit, sans toutefois nécessiter l'utilisation d'un train d'engrenages comme dans le cas l'utilisation d'un potentiomètre rotatif. The object of the invention is to provide a solution to this problem by proposing an actuator comprising a potentiometer making it possible to determine the position of the movable rod of the actuator, but whose size is reduced, without however requiring the use of a gear train as in the case of the use of a rotary potentiometer.
A effet, l'invention a pour objet un actionneur du type précité, ca ractérisé ce que ledit potentiomètre comporte une piste résistive portee par ladite ti d'actionnement et s'étendant suivant au moins une partie de longueur celle-ci, des moyens de connexion électrique d'au moins extrémité la piste résistive et un curseur conducteur appliqué sur la face de la piste résistive, lequel curseur est solidaire du corps. In fact, the subject of the invention is an actuator of the aforementioned type, characterized in that said potentiometer comprises a resistive track carried by said actuating ti and extending along at least part of its length, means for electrical connection of at least one end of the resistive track and a conductive cursor applied to the face of the resistive track, which cursor is secured to the body.
Selon des modes particuliers de réalisation, l'actionneur comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes - lesdits moyens de connexion électrique comportent au moins une piste conductrice portée par ladite tige d'actionnement et s'étendant suivant au moins une partie de celle-ci, la ou chaque piste conductrice étant reliee seulement à une extrémité de ladite piste résistive, et les moyens connexion électrique comportent en outre pour la ou chaque piste conduc trice un contact solidaire du corps et appliqué sur la surface de la piste conductrice associée ; - le curseur et le ou chaque contact sont portés par une bague soli daire du corps et au travers de laquelle la tige d'actionnement est montée déplaçable ; - la tige d'actionnement est généralement de section circulaire, et en ce la piste résistive est portée par la surface extérieure cylindrique de la tige d'actionnement ; la tige d'actionnement comporte un méplat sur lequel est menagée ladite piste résistive ; - la tige d'actionnement comporte une crémaillère et traverse de part et d'autre le corps ; et - ladite piste résistive s'étend sur l'essentiel de la longueur la tige d'actionnement. According to particular embodiments, the actuator comprises one or more of the following characteristics - said electrical connection means comprise at least one conductive track carried by said actuating rod and extending along at least part of it ci, the or each conductive track being connected only to one end of said resistive track, and the electrical connection means further comprise for the or each conductive track a contact secured to the body and applied to the surface of the associated conductive track; - The cursor and the or each contact are carried by a ring secured to the body and through which the actuating rod is mounted to be displaceable; - The actuating rod is generally of circular section, and in this the resistive track is carried by the cylindrical outer surface of the actuating rod; the actuating rod comprises a flat on which said resistive track is formed; - The actuating rod comprises a rack and passes on either side of the body; and - said resistive track extends over most of the length of the actuating rod.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va sui vre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels - la figure 1 est une vue en élévation d'un actionneur à crémaillère selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de côté de l'actionneur de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en perspective à plus grande échelle de la tige potentiomètre de l'actionneur des figures 1 et 2 ; - la figure 4 est une vue schématique des pistes portées par la tige de l'actionneur illustrant le principe de fonctionnement du potentiomètre ; et - les figures 5 et 6 sont des vues en bout de deux modes de réalisa tion la tige d'actionnement portant les pistes conductrices sur lesquelles apparaissent les curseurs en contact avec les pistes. The invention will be better understood with the aid of the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the drawings in which - FIG. 1 is an elevation view of a rack actuator according to the invention; - Figure 2 is a side view of the actuator of Figure 1; - Figure 3 is a perspective view on a larger scale of the potentiometer rod of the actuator of Figures 1 and 2; - Figure 4 is a schematic view of the tracks carried by the actuator rod illustrating the operating principle of the potentiometer; and - Figures 5 and 6 are end views of two embodiments the actuating rod carrying the conductive tracks on which the sliders appear in contact with the tracks.
L'actionneur à crémaillère 10, représenté sur les figures 1 et 2, com porte, comme connu en soi, un corps 12 et une tige 14 mobile en translation par rapport au corps 12. The rack actuator 10, shown in FIGS. 1 and 2, com carries, as known per se, a body 12 and a rod 14 movable in translation relative to the body 12.
A une de ses extrémités, la tige d'actionnement 14 comporte un em bout 15 de fixation sur l'élément mobile, devant être mis en mouvement par l'actionneur. At one of its ends, the actuating rod 14 has a tip 15 for fixing to the movable element, to be set in motion by the actuator.
Le corps 12 comporte un boîtier 16 traversé de part en part par la tige d'actionnement 14. Le boîtier 16 renferme un moteur électrique 18 d'entraînement de la tige 14. Ce moteur 18 se prolonge à l'extérieur du boî tier parallèlement à la tige d'actionnement 14. Comme connu en soi, l'arbre de sortie du moteur 18 est relié par un train d'engrenages formant réducteur à une roue dentée 20 coopérant avec crémaillère 22 ménagée suivant l'essentiel de la longueur de la tige d'actionnement 14. La crémaillère 22 est formée par exemple par des entail- successives ménagées suivant de la longueur de la tige 14. La crémail lère ainsi formée est adaptée pour coopérer avec la denture de la roue 20. Ainsi, lors de la rotation de la roue 20 sous l'action du moteur 18, la tige 14 se déplace en translation suivant son axe dans un sens ou dans l'autre en fonction du sens d'entraînement du moteur. The body 12 comprises a housing 16 traversed right through by the actuating rod 14. The housing 16 contains an electric motor 18 for driving the rod 14. This motor 18 extends outside the housing parallel to the actuating rod 14. As known per se, the output shaft of the motor 18 is connected by a gear train forming a reduction gear to a toothed wheel 20 cooperating with rack 22 formed along most of the length of the rod actuation 14. The rack 22 is formed for example by successive notches formed along the length of the rod 14. The small rack thus formed is adapted to cooperate with the teeth of the wheel 20. Thus, during rotation of the wheel 20 under the action of the motor 18, the rod 14 moves in translation along its axis in one direction or the other depending on the direction of drive of the motor.
L'actionneur selon l'invention comporte également un potentiomètre 24 permettant, en fonction de la valeur de sa résistance, de connaître la posi tion de la tige d'actionnement 14 par rapport au corps 12. The actuator according to the invention also includes a potentiometer 24 making it possible, as a function of the value of its resistance, to know the position of the actuating rod 14 relative to the body 12.
Ce potentiomètre est représenté sur la figure 3. Il comporte essentiellement une piste résistive rectiligne 30 s'étendant suivant la longueur de la tige d'actionnement 14, du côté opposé à celui où est ménagée la crémaillère 22. Cette piste résistive est formée par exemple par un dépôt de résine de type Epoxy chargée en poudre de carbone. Cette charge de carbone est par exemple du noir d'acétylène. La résistance de la piste est déterminée par le taux de carbone dans la resine. Pour la fabrication d'une telle piste, la poudre de carbone est pulvérisée sur le polymère de la résine et l'ensemble est polymérisé à chaud. This potentiometer is shown in FIG. 3. It essentially comprises a rectilinear resistive track 30 extending along the length of the actuating rod 14, on the side opposite to that where the rack 22 is formed. This resistive track is formed for example by a deposit of Epoxy type resin loaded with carbon powder. This carbon charge is, for example, acetylene black. The strength of the track is determined by the amount of carbon in the resin. For the manufacture of such a track, the carbon powder is sprayed onto the polymer of the resin and the assembly is polymerized hot.
Comme connu en soi, un tel dépôt constitue un conducteur dont la résistance, mesurée entre deux points de sa longueur, varie sensiblement proportionnellement à la distance entre ces deux points. As known per se, such a deposit constitutes a conductor whose resistance, measured between two points of its length, varies substantially in proportion to the distance between these two points.
La piste résistive 30 est formée sur un substrat isolant ou un revête ment isolant recouvrant la tige. Ce substrat est par exemple polyamide et notamment par exemple en KAPTON . The resistive track 30 is formed on an insulating substrate or an insulating coating covering the rod. This substrate is for example polyamide and in particular for example KAPTON.
En outre, le potentiomètre 24 comporte un curseur solidaire du corps 12. Ce curseur est porté par une bague 34 au travers de laquelle cir cule la tige d'actionnement 14. La bague 34 est solidarisée par tout moyen approprié au boîtier 16. In addition, the potentiometer 24 includes a cursor secured to the body 12. This cursor is carried by a ring 34 through which the actuating rod 14 circulates. The ring 34 is secured by any means suitable for the housing 16.
Le curseur 32, constitué par exemple d'une lame métallique flexible, est appliqué et maintenu élastiquement en contact avec la piste résistive 30. II peut également être constitué par un balai conducteur frottant sur la piste 30. The cursor 32, consisting for example of a flexible metal blade, is applied and kept elastically in contact with the resistive track 30. It can also be constituted by a conductive brush rubbing on the track 30.
En outre, le potentiomètre 24 comporte des moyens 36 de connexion électrique d'au moins une extrémité de la piste résistive 30 à un circuit de traitement électronique extérieur. In addition, the potentiometer 24 includes means 36 for electrical connection of at least one end of the resistive track 30 to an external electronic processing circuit.
Dans le mode de réalisation représenté, ces moyens 36 comportent deux pistes conductrices 40 s'étendant de part et d'autre de la piste ré- sistive 30. Ces pistes conductrices 38, 40 sont réalisées par exemple par un dépôt de résine chargée poudre de carbone. Afin que les pistes conduc trices aient une résistance très inférieure à la résistance de la piste résistive 30, la charge en poudre carbone des pistes conductrices est très supé rieure à celle de la piste resistive. Les pistes conductrices 38, 40 s'étendent suivant toute la longueur la piste résistive 30. Elles sont parallèles à cette piste 30 et espacées de celle-ci afin d'assurer leur isolation électrique. Les pistes conductrices sont réalisées sur le revêtement isolant recouvrant la tige. In the embodiment shown, these means 36 comprise two conductive tracks 40 extending on either side of the resistive track 30. These conductive tracks 38, 40 are produced for example by a deposit of resin loaded with powder of carbon. So that the conductive tracks have a resistance much lower than the resistance of the resistive track 30, the carbon powder charge of the conductive tracks is much higher than that of the resistive track. The conductive tracks 38, 40 extend along the entire length of the resistive track 30. They are parallel to this track 30 and spaced from the latter in order to ensure their electrical insulation. The conductive tracks are produced on the insulating coating covering the rod.
Comme représenté sur la figure 4, la piste résistive 30 est reliée à une de ses extrémités à la piste 40 par une résistance d'adaptation 42. L'autre extrémité de la piste résistive 30 est reliée à la piste 38 par un conducteur de liaison 43. Les points de connexion sur les pistes conductrices et la piste résistive sont réalisés par exemple en métal argenté. As shown in FIG. 4, the resistive track 30 is connected at one of its ends to the track 40 by an adaptation resistor 42. The other end of the resistive track 30 is connected to the track 38 by a connecting conductor 43. The connection points on the conductive tracks and the resistive track are made for example of silver metal.
Avantageusement, les deux extrémités de la piste résistive 30 sont reliées l'une à l'autre par une diode Zener 44 assurant un écrêtage de la ten sion aux bornes de cette piste. Advantageously, the two ends of the resistive track 30 are connected to each other by a Zener diode 44 ensuring a clipping of the voltage at the terminals of this track.
La bague 34 porte en outre deux lames conductrices 46, 48 mainte nues élastiquement en contact avec les pistes conductrices 38, 40. Ces la mes sont disposées de part et d'autre du curseur 32. Les extrémités libres du curseur 32 et des lames de contact 46, 48 constituent les bornes du poten tiomètre. Celles-ci sont reliées à un faisceau 50 de conducteurs indépen dants se prolongeant au dehors du boîtier 16. The ring 34 further carries two conductive blades 46, 48 now elastically bare in contact with the conductive tracks 38, 40. These mes are arranged on either side of the cursor 32. The free ends of the cursor 32 and the blades contact 46, 48 constitute the terminals of the potentiometer. These are connected to a bundle 50 of independent conductors extending outside the housing 16.
On comprend que lorsque la tige 14 coulisse par rapport au corps, le curseur 32 et les lames conductrices 46, 48 suivent la longueur de leur piste associée en restant en contact électrique avec celle-ci. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5, les pistes conductrices 38, 40 ainsi que la piste résistive 30 sont ménagées sur la face cylindrique extérieure de la tige d'actionnement 14, celle-ci étant généralement de section circulaire. It is understood that when the rod 14 slides relative to the body, the cursor 32 and the conductive strips 46, 48 follow the length of their associated track while remaining in electrical contact with it. In the embodiment shown in Figure 5, the conductive tracks 38, 40 and the resistive track 30 are formed on the outer cylindrical face of the actuating rod 14, the latter being generally of circular section.
En variante, et comme illustré sur la figure 6, la tige d'actionnement 14 est munie suivant toute sa longueur d'un méplat 70 diamétralement oppo sé à la région de tige 24 comportant la crémaillère 22. Les pistes conductri- 38, 40 et la piste résistive 30 sont ménagées sur ce méplat. As a variant, and as illustrated in FIG. 6, the actuating rod 14 is provided along its entire length with a flat 70 diametrically opposite the rod region 24 comprising the rack 22. The conductive tracks 38, 40 and the resistive track 30 are provided on this flat.
Lors de l'utilisation de l'actionneur, une différence de potentiel, par exemple de 5 Volts, est établie entre les lames 46, 48 du potentiomètre. Ain si, exemple, la piste 38 est à un potentiel nul alors que la piste 40 au potentiel de plus 5 Volts. Une différence de potentiel est alors établie entre les deux extrémités de la piste résistive 30, la valeur de cette différence de potentiel étant fixée par la valeur de la résistance d'adaptation 42, cette - niere constituant avec la piste résistive 30 un pont diviseur de tension. When using the actuator, a potential difference, for example of 5 Volts, is established between the blades 46, 48 of the potentiometer. So if, for example, track 38 is at zero potential while track 40 has a potential of more than 5 Volts. A potential difference is then established between the two ends of the resistive track 30, the value of this potential difference being fixed by the value of the adaptation resistance 42, this latter constituting with the resistive track 30 a dividing bridge of voltage.
On conçoit que la tension, mesurée depuis le curseur 32, est propor tionnelle à la résistance du tronçon de piste compris entre l'extrémité la piste résistive 30 reliée à la piste 38 et le curseur 32. Ainsi, la tension mesu- depuis le curseur 32 est représentative de la position de la tige d'actionnement 14 par rapport au corps 12 de l'actionneur. It will be understood that the voltage, measured from the cursor 32, is proportional to the resistance of the track section comprised between the end of the resistive track 30 connected to the track 38 and the cursor 32. Thus, the voltage measured from the cursor 32 is representative of the position of the actuating rod 14 relative to the body 12 of the actuator.
Lors du fonctionnement du potentiomètre, la diode Zener 44 permet d'écrêter les éventuels pics de courant pouvant survenir lors de l'alimentation potentiomètre. When the potentiometer is operating, the Zener diode 44 makes it possible to clip any current peaks that may occur during potentiometer supply.
On conçoit qu'avec un tel potentiomètre, la piste résistive 30 étant portée par la tige d'actionnement déplaçable, seul le curseur fixe 32 reste solidaire du boîtier, ce qui n'impose pas d'augmenter la taille du boîtier. It is understood that with such a potentiometer, the resistive track 30 being carried by the movable actuating rod, only the fixed cursor 32 remains secured to the housing, which does not require increasing the size of the housing.
En outre, dans la mesure où les moyens d'alimentation de la piste résistive 30 depuis chacune de ses extrémités sont formés par des pistes conductrices portées également par la tige d'actionnement 14, les bornes d'alimentation du potentiomètre constituées des lames 46 et 48 peuvent être logées à l'intérieur du boîtier sans qu'il soit nécessaire d'augmenter la taille de celui-ci. Suivant une variante de réalisation, les pistes conductrices 40 sont supprimees et les moyens de connexion sont formés par fils conducteurs souples connectés directement aux extrémités de la piste resis- tive 30. Dans cas également, la taille du boîtier n'a pas à être augmentée. In addition, insofar as the means for supplying the resistive track 30 from each of its ends are formed by conductive tracks also carried by the actuating rod 14, the supply terminals of the potentiometer constituted by blades 46 and 48 can be housed inside the housing without the need to increase the size thereof. According to an alternative embodiment, the conductive tracks 40 are eliminated and the connection means are formed by flexible conductive wires connected directly to the ends of the resistive track 30. In this case also, the size of the housing does not have to be increased. .
Bien que l'invention ait été décrite sur un actionneur à crémaillère, un potentiomètre, tel que décrit ici, peut également être mis en oeuvre un actionneur comportant une tige entraînée par un agencement à vis/écrou.Although the invention has been described on a rack actuator, a potentiometer, as described here, can also be used an actuator comprising a rod driven by a screw / nut arrangement.
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