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EP0457781B1 - Dispositif de verrouillage lineaire ou circulaire, du type dit a cliquet, autobloquant et a deblocage automatique - Google Patents

Dispositif de verrouillage lineaire ou circulaire, du type dit a cliquet, autobloquant et a deblocage automatique Download PDF

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Publication number
EP0457781B1
EP0457781B1 EP90902293A EP90902293A EP0457781B1 EP 0457781 B1 EP0457781 B1 EP 0457781B1 EP 90902293 A EP90902293 A EP 90902293A EP 90902293 A EP90902293 A EP 90902293A EP 0457781 B1 EP0457781 B1 EP 0457781B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ratchet
locking
moving component
pawl
notch
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP90902293A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0457781A1 (fr
Inventor
Fabio Panin
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.)
Agence Spatiale Europeenne
Original Assignee
Agence Spatiale Europeenne
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 Agence Spatiale Europeenne filed Critical Agence Spatiale Europeenne
Publication of EP0457781A1 publication Critical patent/EP0457781A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0457781B1 publication Critical patent/EP0457781B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/12—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member for holding members in an indefinite number of positions, e.g. by a toothed quadrant
    • G05G5/20—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member for holding members in an indefinite number of positions, e.g. by a toothed quadrant by locking a quadrant, rod, or the like carried by the member
    • G05G5/24—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member for holding members in an indefinite number of positions, e.g. by a toothed quadrant by locking a quadrant, rod, or the like carried by the member by positive interengagement, e.g. by a pawl
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/06—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member for holding members in one or a limited number of definite positions only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2133—Pawls and ratchets
    • Y10T74/2141—Sliding pawls

Definitions

  • the present invention relates to a locking device, of the so-called ratchet type, capable of limiting the movement of a mobile element between two extreme stop positions.
  • FIGS. 1 and 2 Two conventional types are illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • the mobile element of the device in FIG. 1 is constituted by a rack comprising, on one side, a uniform succession of notches, of triangular profile, which are arranged so as to define , overall, a sawtooth profile.
  • the locking means of the aforementioned rack consists of a pointed finger which is intended to snap into a notch of the rack, under the action of a force acting in the direction of the arrow indicated in Figure 1.
  • the holding the finger in the locked position is ensured by a spring mounted in the pre-stressed state which compresses the finger against the triangular profile bottom of the notch.
  • the passage from one tooth to the next is done abruptly, after sliding of the locking finger on the bevel profile bottom of the previous notch.
  • the passage from the first to the last notch defines the maximum stroke of the rack in the direction defined above. In this case, it is clear that, to return to the initial position, it is necessary to act from the outside on the device, so as to disengage the locking teeth of the last notch and to slide the rack until carrying the first notch in correspondence with the locking finger.
  • the movable element thereof comprises a special type rack provided, on one side, with a succession of notches with a circular arc profile (slightly smaller than a corresponding half-circumference), which are uniformly spaced apart along the edge of the rack.
  • the locking means of the latter is constituted by a ball intended to snap into a notch and to remain there, under the compression action of a spring, also mounted in the pre-stressed state, until the application of a force, which can act in both directions, as indicated by the double arrow in Figure 2.
  • the locking device illustrated in FIG. 1 is of the so-called "unidirectional" type, while the device of FIG. 2 is of the so-called “bidirectional" type for which the reversal of the movement of the rack is done automatically at the end of the stroke, without having to deactivate the locking means.
  • the latter device has the drawback of limiting the applicable load due to the fact that, if the spring preload is too high, the actuation of the rack becomes difficult.
  • the present invention therefore aims to provide a ratchet locking device of the bidirectional type capable of limiting the movement of the movable member between two extreme stop positions, the applicable load is not limited by the preload of the spring acting on the locking means (pawl) and whose actuation of the movable element is thus easy, that is to say that the movement of the movable element reverses automatically, without the need unlock the pawl to move the movable element to the other extreme stop position when the applied load reverses its direction of action: in the context of the invention pending, this condition is expressed by saying that the device is "self-unlocking" or “automatic unlocking” (of the ratchet, of course); which is also able to detect the intermediate positions between the two extreme stop positions through which the movable element passes, this detection in no way affecting the movement of this movable element and being independent of the direction of movement; and which - of course - requires no external action to activate the locking of the mobile element, when the latter reaches one of its extreme stop positions (this means
  • FIG. 3 is a schematic illustration which essentially aims to show the principle on which is based the first ratchet locking device 100 according to the invention.
  • This device 100 comprises a movable element 30, defined by a rectilinear segment, which is capable of moving to the left or to the right, depending on the direction of the force F which is applied to it.
  • This mobile element 30 is capable of occupying two extreme positions, which correspond only to the two stable equilibrium configurations of the device. Limitation of the movement of the element 30, between its extreme positions, is ensured by a locking means 10, of the so-called ratchet type, capable of pivoting about an axis 35 fixed to the support frame.
  • FIG. 3 illustrates the mobile element 30 locked in its first extreme stop position, in its movement to the right, by the pawl 10 disposed in its first locking position, namely with the locking finger 15 engaged with the notch 50a formed on one edge of the movable element 30.
  • Another notch 50b, symmetrical with the notch 50a, with respect to a plane of symmetry of this movable element, is formed at the other end of the movable element 30 and is intended to block the latter by engagement with the finger 25 of the pawl 10 symmetrical with the finger 15 thereof, when this movable element moves to the left.
  • Each of the two notches 50a and 50b have in section a particular composite profile defined by the succession of the three segments 31, 32 and 33, of which the first, 31, is a vertical segment, making a stop, against which the finger 15 engages. of the locking pawl, while the segment 32 is a horizontal segment followed by the bevelled segment 33.
  • the pawl 10 remains fixed until the bevel portion 33 of the notch 50a interferes with the finger 15 of the pawl, thus allowing the force F - acting on the movable element 30- to exercise, with respect to the pivot axis 35 of the pawl 10, a moment higher when the elastic reaction R1 exerts with respect to the same axis 35.
  • the movable element 30 causes the pawl 10 to rock, which can therefore rotate in the direction indicated by the arrow in FIG. 4c, until assuming a configuration in which the elastic reaction R1 passes through the pivot axis, namely in which the moment of this reaction is canceled. This configuration, which is illustrated in FIG.
  • the finger 15 of the pawl 10 is disengaged from the bottom of the notch 50a, while the bottom of the symmetrical notch 50b of the movable element 30 comes into sliding contact with the second finger 25 of the pawl 10 symmetrical of the first finger 15, until the vertical segment 31 of the notch 50b comes into abutment contact with this finger 25, as illustrated in FIG. 4e: under these conditions, the movable element 30 is located in its second extreme stop position IIa, while the pawl 10 is in its second stable equilibrium position IIb.
  • the inversion of the direction of the force F determines the inversion of the phases of the process described in relation to FIGS. 4a to 4th, thus allowing the movable element 30 to reach its first extreme stop position Ia, to which the first position corresponds of stable equilibrium Ib of the pawl 10, illustrated in FIG. 4a.
  • FIG. 8 illustrates the evolution of the rotation ⁇ of the pawl 10 over time, this angle of rotation being defined by the position of the axis of the pawl y relative to the vertical v supposed to be oriented downwards (cf. once again Figure 3);
  • FIG. 9 illustrates the evolution, always over time, of the contact force f1 between the movable element 30 and the finger 15 of the pawl 10, while FIG. 10 shows the evolution over time of the force of contact f2 of the movable element 30 with the finger 25 of the pawl 10,
  • FIG. 11 illustrating, always as a function of time, the variation of the elastic reaction R1 of the spring 20 during the displacement of the movable element 30 from one position extreme stop at each other.
  • Newton / 100 has been adopted as the unit of measurement.
  • the locking device is presented as illustrated in FIG. 5, where the same reference numerals used in FIG. 3 have been used but marked with an asterisk, so as to differentiate the two figures.
  • Relation 1 shows that it is possible to obtain large strokes by acting on the term “dynamic” c . T. To make this term important, it is necessary that the tilting of the pawl takes place slowly and / or that the movable element moves at a high speed.
  • the first condition implies careful consideration of the "dynamics" of the pawl, while the second condition implies that account is taken of limitations which are conventional in the construction of "cam-cam follower" couples.
  • Definitions 1 and 3 are used to determine " d ".
  • Definitions 3, 4 and 5 contribute to the determination of x ', namely of the displacement of the movable element which is necessary to obtain the tilting of the locking pawl. In some applications, it may be necessary to keep x 'very small.
  • FIG 12 is a schematic illustration of another embodiment of the ratchet locking device according to the invention, which differs from the device shown in Figure 3 in that the movable element instead of being straight is circular . It consists of a ratchet 70 capable of rotating around the axis 85 and comprising substantially rectangular teeth 75 separated by notches 150, which are also substantially rectangular. This ratchet cooperates with a pawl 60, -lui also symmetrical with respect to a plane passing through its pivot axis 55, this axis being fixed to the support frame.
  • This pawl 60 has two symmetrical fingers 65 and 95 carried by two arms 61 and 62 and intended to come into abutment abutment or in abutment of sliding, respectively, against one or the other of the shoulders 71 or 72 which delimit each notch 150 between two consecutive teeth 75: when a finger, for example 65, is in the position illustrated in FIG.
  • FIG. 14 is a view in the direction of arrow XIV.
  • the configuration in which the pawl 60 is located, engaged with a tooth of the ratchet 70, is made stable by means of a spring 200, which is mounted in the prestressed state between the support frame 90 of the device 500 (this frame being illustrated schematically in Figure 12 as in the previous figures) and a point of the pawl 60, such as point 80, which is located in the plane of symmetry of this pawl (like point 40, with regard to the pawl 10 of the device 100 illustrated in FIG. 3).
  • the operation of the device 500 is practically identical to that of the device 100, apart from the nature of the movement of the mobile element, linear in the first case and circular in the second case.
  • FIGS. 15 to 17 It may be interesting to examine the genesis of the intellectual process which brought, from the rectilinear ratchet locking device 100, to the ratchet and ratchet locking device, 500. This development is illustrated diagrammatically in FIGS. 15 to 17.
  • FIG. 15 represents a locking device A, which one can think of obtaining by deforming a rectilinear movable element so as to give it a circular configuration.
  • the ratchet, 9, which results therefrom has eight teeth 3 which are diametrically opposed two by two: these eight teeth are therefore arranged in two groups of four teeth each, which are separated by two diametrically opposite projections, 1 and 2. These projections are intended to come into abutment with two pins 4 and 6, projecting from the pawl 12, arranged below the ratchet 9 and visible, only in part, in Figure 15, the remaining part being shown in dotted lines.
  • the pivot axes of the ratchet 9 and the pawl 12 are designated by the reference numerals 5 and 7, respectively.
  • the spring which keeps the pawl 12 engaged with a tooth 3 of the ratchet 9, in particular in the position illustrated in FIG. 15, is mounted in the prestressed state between the axis of rotation 5 of the ratchet 9 and a point 13 of the pawl 12 .
  • the locking device illustrated in FIG. 15 corresponds to a definition which has been designed essentially with the aim of having a configuration capable of making it possible to define the optimum geometry of the components of the ratchet and ratchet locking device. More precisely, the configuration A of this device made it possible to establish that the possibility of having an effective tilting of the pawl 12 strongly depends on the choice of construction parameters, such as the spacing between the axes of the pawl and of the ratchet or the height of the ratchet teeth.
  • FIG. 16 illustrates the positions of the components of the locking device at the start of the rotation of the ratchet (that is, when the lug 6 of the pawl is engaged with the corresponding projection 11 of the ratchet).
  • This pawl is shown diagrammatically, as in FIG. 15, with the lines connecting its lugs 4 and 6 to the pivot axis 7.
  • the reduced number of teeth has been chosen in FIG. 16 -as well as in FIG. 15- for simplify the drawing.
  • FIG. 17 corresponds to the device illustrated in FIG. 16, which is illustrated therein to show the pawl in the position it occupies before (in solid lines) and after (in dotted lines) the tilting.
  • FIG 12 corresponds to a completely symmetrical ratchet thanks to the adoption of notches rectangular, namely rectangular teeth, instead of a wheel having a conventional sawtooth profile (circular).
  • a rectangular notch is capable of blocking the rotation of the ratchet in both directions.
  • the direction, in which the ratchet can rotate, is determined by the position of the pawl, for example by the side of it which is engaged with the ratchet, according to the considerations already developed above.
  • FIG. 12 corresponding to the final drawing adopted for the ratchet and ratchet locking device according to the invention, on the basis of the blanks defined by FIGS. 15 and 16-17
  • the presence of a single lug 73 protruding from the surface of the ratchet and intended to allow tilting of the locking pawl 60 which further simplifies the construction of the device.
  • the rotation of the ratchet between two consecutive tilting positions can be very close to a full turn (360 °) when the drawing is done with care. This means that, in these conditions, to obtain the tilting of the locking pawl, a very small rotation is necessary (from 5 to 10 °), defining what one could call "the net tilting angle" (or abrupt) ⁇ 0 of the ratchet.
  • ratchet-ratchet locking constitutes a new feature for the ratchet-ratchet locking, which adds to the characteristic of automatic ratchet tilting from one locking position to the other.
  • ratchets having teeth defining, overall, a sawtooth profile or non-symmetrical teeth are normally adopted in conventional one-way ratchet and ratchet locking devices.
  • the ratchet and ratchet locking device illustrated in FIG. 12, should not be confused with the exhausts used in clocks, even if the ratchet of the device according to the invention has a configuration which resembles, to a certain extent, that of an escapement lever for clocks: this comparison can be easily appreciated using FIG. 18, which illustrates a conventional exhaust device.
  • the escapement of a clock essentially aims to regulate the movement of a gear system and supplies energy to it from an appropriate energy source (notably constituted by a weight in free fall or a spring), by alternating and repeated engagement of the escape wheel with the escape lever in correspondence of two positions different.
  • the pawl of the locking device according to the invention operates in a completely different way, as appears from the above description, and, moreover, the escape wheel rotates only in one direction.
  • Another remarkable property of the device according to the invention is that there is no need to reposition the locking pawl, when the movement is reversed, which is due to the symmetrical configuration of the device, which has two active tilting possibilities.

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Abstract

Dispositif de verrouillage (100) comprenant un élément (30), mobile entre deux positions d'arrêt extrèmes, et un cliquet pivotant (10). Le cliquet pivotant (10) est symmétrique par rapport à un plan passant par son axe de pivotement (35) et comporte un premier (15) et un deuxième (25) doigt de verrouillage qui sont destinés à s'engager chacun de façon stable, sous l'action d'une charge (F) agissant sur l'élément mobile (30), avec une des encoches symmétriques (50a, 50b), ménagée sur l'élément mobile. Un ressort (20) est monté a l'état précontraint de manière que, pour une réaction élastique donnée (R1) de celui-ci, le bras de cette réaction par rapport à l'axe de pivotement (35) du cliquet (10) dans l'une quelconque des deux positions de verrouillage est tel que le cliquet (10) est débloqué par l'application de la plus faible charge qui est susceptible d'être appliqué à l'élément mobile (30) dans le sens visant à le faire passer vers l'autre position d'arrêt extrème. Applications spatiales, notamment pourles télescopes et les panneaux de générateurs solaires et les dispositifs d'amarrage, et térestres, notammant pour tournevis spéciaux, distributeurs automatiques d'outils, détection de position ou inversion de mouvement.

Description

  • La présente invention est relative à un dispositif de verrouillage, du type dit à cliquet, capable de limiter le mouvement d'un élément mobile entre deux positions d'arrêt extrèmes.
  • On connaît différents dispositifs de verrouillage à cliquet. Deux types classiques sont illustrés aux figures 1 et 2. L'élément mobile du dispositif de la figure 1 est constitué par une crémaillère comportant, sur un côté, une succession uniforme d'encoches, à profil triangulaire, qui sont disposées de manière à définir, dans l'ensemble, un profil à dents de scie. Le moyen de verrouillage de la crémaillère précitée est constitué par un doigt pointu qui est destiné à s'encliqueter dans une encoche de la crémaillère, sous l'action d'une force agissant dans le sens de la flèche indiquée à la figure 1. Le maintien du doigt en position de verrouillage est assuré par un ressort monté à l'état précontraint qui comprime le doigt contre le fond à profil triangulaire de l'encoche. Le passage d'une dent à la suivante se fait de façon abrupte, après glissement du doigt de verrouillage sur le fond à profil en biseau de l'encoche précédente. Le passage de la première à la dernière encoche définit la course maximale de la crémaillère dans le sens définit plus haut. Dans ce cas, il est clair que, pour revenir vers la position initiale, il faut agir de l'extérieur sur le dispositif, de façon à désengager les dents de verrouillage de la dernière encoche et à faire glisser la crémaillère jusqu'à porter la première encoche en correspondance du doigt de verrouillage.
  • En ce qui concerne le dispositif illustré à la figure 2, l'élément mobile de celui-ci comporte une crémaillère de type spécial pourvue, sur un côté, d'une succession d'encoches à profil d'arc de cercle (légèrement plus petits qu'une demi-circonférence correspondante), qui sont uniformément espacées entre elles le long du bord de la crémaillère. Le moyen de verrouillage de celle-ci est constitué par une bille destinée à s'encliqueter dans une encoche et à y rester, sous l'action de compression d'un ressort, lui aussi monté à l'état précontraint, jusqu'à l'application d'une force, qui peut agir dans les deux sens, comme indiqué par la double flèche à la figure 2.
  • Le dispositif de verrouillage illustré à la figure 1 est du type dit "unidirectionnel", alors que le dispositif de la figure 2 est du type dit "bidirectionnel" pour lequel l'inversion du mouvement de la crémaillère se fait automatiquement en fin de course, sans devoir désactiver le moyen de verrouillage. Toutefois, ce dernier dispositif présente l'inconvénient d'une limitation de la charge applicable dû au fait que, si la précontrainte du ressort est trop élevée, la mise en action de la crémaillère devient difficile.
  • La présente invention à donc pour but de proposer un dispositif de verrouillage à cliquet du type bidirectionnel capable de limiter le mouvement de l'élément mobile entre deux positions d'arrêt extrèmes, dont la charge applicable n'est pas limitée par la précontrainte du ressort agissant sur le moyen de verrouillage (cliquet) et dont la mise en action de l'élément mobile soit ainsi facile, c'est-à-dire que le mouvement de l'élément mobile s'inverse automatiquement, sans qu'on ait besoin de déverrouiller le cliquet pour faire passer l'élément mobile vers l'autre position d'arrêt extrème lorsque la charge appliquée inverse son sens d'action : dans le cadre de l'invention en instance, on exprime cette condition en disant que le dispositif est "à auto-débloquement" ou "à déblocage automatique" (du cliquet, bien entendu) ; qui soit aussi capable de detecter les positions intermédiaires entre les deux positions d'arrêt extrèmes par lesquelles passe l'élément mobile, cette détection n'affectant en aucune manière le mouvement de cet élément mobile et étant indépendante de la direction de mouvement ; et qui -bien entendu- ne demande aucune action externe pour activer le verrouillage de l'élément mobile, lorsque celui-ci atteint une de ses positions d'arrêt extrèmes (cela signifie que le dispositif est auto-bloquant).
  • La présente invention a pour objet un dispositif de verrouillage comprenant les composants suivants :
    • un éléments mobile entre une première et une deuxième positions d'arrêt extrèmes, comportant au moins une première et deuxième encoches symétriques par rapport à son axe de symétrie et ménagées sur l'élément mobile, en correspondance de ses positions d'arrêt extrèmes, le fond desdites encoches ayant en section un profil approprié,
    • un cliquet pivotant entre une première et une deuxième positions d'équilibre stable, auxquelles correspond le verrouillage de l'élément mobile dans les première et deuxième positions d'arrêt précitées, respectivement, lequel cliquet pivotant est symétrique par rapport à un plan passant par son axe de pivotement et comporte, de part et d'autre de ce plan, un premier et un deuxième doigts de verrouillage qui sont destinés à s'engager chacun de façon stable, sous l'action d'une charge agissant sur l'élément mobile, avec une encoche correspondante ménagée sur l'élément mobile, en correspondance desdites positions d'arrêt extrèmes, et ce jusqu'à l'application à cet élément mobile d'une charge de sens contraire (les deux doigts de verrouillage du cliquet étant, eux aussi, bien entendu, symétriques par rapport au plan de symétrie précité),
    • un ressort, monté à l'état précontraint, dont la réaction élastique crée un moment, par rapport à l'axe de pivotement du cliquet, qui agit dans le sens de maintenir ce dernier dans sa première ou deuxième position d'équilibre stable, et donc de verrouiller l'élément mobile dans sa première ou deuxième position d'arrêt extrème, respectivement, le ressort étant monté de manière que, pour une réaction élastique donnée de celui-ci, le bras de cette réaction par rapport à l'axe de pivotement du cliquet dans l'une quelconque des deux positions de verrouillage est telle que le cliquet est débloqué par l'application de la plus faible charge qui est susceptible d'être appliquée à l'élément mobile dans le sens visant à le faire passer vers l'autre position d'arrêt extrème,

    cette charge de déblocage du cliquet faisant pivoter ce dernier vers une position dite "position de basculement", dans laquelle le moment de la réaction élastique par rapport à l'axe de pivotement du cliquet s'annulle, en sorte que le basculement définitif de celui-ci vers l'autre position de verrouillage de l'élément mobile dans ladite autre position d'arrêt extrème a lieu automatiquement sous l'action de la seule charge de déblocage précitée.
  • Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 illustre un dispositif de verrouillage à cliquet unidirectionnel de type rectiligne classique, alors que la figure 2 illustre un dispositif de verrouillage bidirectionnel également de type rectiligne classique ; ces deux figures ont été décrites dans la partie du préambule qui se réfère à l'Art antérieur ;
    • la figure 3 illustre un premier dispositif de verrouillage à cliquet bidirectionnel, conforme à l'invention, du type rectiligne ;
    • la figure 4 illustre certaines des positions de la séquence de mouvements de passage de l'élément mobile du dispositif de la figure 3 de sa première position d'arrêt extrème vers sa deuxième position d'arrêt extrème et, en particulier, le moment où a lieu le basculement du cliquet de sa première position de verrouillage vers sa deuxième position de verrouillage, tout en permettant d'apprécier le sens d'action de la réaction élastique du ressort précontraint sur le cliquet pour le maintenir dans l'une ou l'autre de ces positions de verrouillage de façon stable, jusqu'à l'application d'une force visant à déplacer l'élément mobile du dispositif vers sa deuxième position d'arrêt extrème ;
    • les figures 5 et 6 illustrent deux variantes de réalisation du dispositif de verrouillage à cliquet illustré à la figure 3 ;
    • les figures 7 à 11 illustrent certains diagrammes permettant d'apprécier la variation, dans le temps, de certaines variables du dispositif selon l'invention ;
    • la figure 12 illustre un deuxième dispositif de verrouillage à cliquet bidirectionnel appliquant le principe qui est à la base de la présente invention et qui est du type rotatif, les figures 15 à 17 illustrant la genèse intellectuelle qui a amené à la conception illustrée à la figure 12 ;
    • la figure 13 illustre un détail du rochet appartenant au dispositif de verrouillage à cliquet rotatif de la figure 12 ;
    • la figure 14 illustre un détail de la vue du dispositif de la figure 12 suivant la flèche XIV ;
    • la figure 18 illustre un mécanisme d'échappement classique utilisé dans des mécanismes d'horlogerie et donné essentiellement pour permettre de comparer celui-ci avec le dispositif selon l'invention de la figure 12, et ce pour en apprécier les différences.
  • La figure 3 est une illustration schématique qui vise essentiellement à montrer le principe sur lequel est basé le premier dispositif de verrouillage à cliquet 100 conforme à l'invention. Ce dispositif 100 comporte un élément mobile 30, défini par un segment rectiligne, qui est susceptible de se déplacer vers la gauche ou vers la droite, selon le sens de la force F qui lui est appliquée. Cet élément mobile 30 est susceptible d'occuper deux positions extrèmes, qui correspondent aux seules deux configurations d'équilibre stable du dispositif. La limitation du mouvement de l'élément 30, entre ses positions extrèmes, est assurée par un moyen de verrouillage 10, du type dit à cliquet, susceptible de pivoter autour d'un axe 35 fixé au cadre de support. La figure 3 illustre l'élément mobile 30 bloqué dans sa première position d'arrêt extrème, dans son mouvement vers la droite, par le cliquet 10 disposé dans sa première position de verrouillage, à savoir avec le doigt de verrouillage 15 engagé avec l'encoche 50a ménagée sur un bord de l'élément mobile 30. Une autre encoche 50b, symétrique de l'encoche 50a, par rapport à un plan de symétrie de cet élément mobile, est ménagée à l'autre extrémité de l'élément mobile 30 et est destinée à bloquer celui-ci par engagement avec le doigt 25 du cliquet 10 symétrique du doigt 15 de celui-ci, lorsque cet élément mobile se déplace vers la gauche. Chacune des deux encoches 50a et 50b présentent en section un profil composite particulier défini par la succession des trois segments 31, 32 et 33, dont le premier, 31, est un segment vertical, faisant butée, contre lequel vient s'engager le doigt 15 du cliquet de verrouillage, alors que le segment 32 est un segment horizontal suivi par le segment en biseau 33.
  • Le maintien dans la position de verrouillage du cliquet 10, et donc dans sa première configuration d'équilibre stable, est assuré par un ressort 20, qui est monté à l'état précontraint entre un point fixe 95 appartenant au cadre, (ce cadre a été représenté de façon très schématique dans le dessin par le symbole normalement utilisé pour représenter la terre), et un point 90 du cliquet 10. Sur la figure 3, il est possible de voir la direction de la réaction élastique R₁ du ressort précontraint 20 : le terme précontraint est à entendre dans le sens que le ressort est comprimé avant de le disposer entre les points 40 et 45 précités. Il est facile de comprendre que la réaction élastique du ressort R₁ présente, par rapport à l'axe de pivotement 35, un moment visant à maintenir la dent de verrouillage 15 du cliquet 10 engagée avec l'encoche 50a de l'élément mobile 30.
  • Lorsque, dans ces conditions, une force F est appliquée à l'élément mobile 30 (cf la figure 4a), celui-ci se déplace vers la gauche, alors que le segment vertical 31 précité de son encoche 50a (faisant épaulement de butée pour le doigt 15 du cliquet 10 et contre lequel ce doigt vient s'engager dans la position d'équilibre stable correspondante) se sépare du doigt 15, au début de l'inversion du mouvement de l'élément mobile 30, en sorte que le segment horizontal 32 de l'encoche 50a de l'élément mobile 30 glisse vers la gauche, contre la pointe du doigt 15. Pendant toute la durée du glissement relatif, avec frottement, de ce doigt 15 par rapport au segment horizontal 32 de l'encoche 50a (cf la figure 4b), le cliquet 10 reste fixe jusqu'à l'instant où la portion en biseau 33 de l'encoche 50a interfère avec le doigt 15 du cliquet permettant ainsi à la force F - agissant sur l'élément mobile 30- d'exercer, par rapport à l'axe de pivotement 35 du cliquet 10, un moment supérieur au moment que la réaction élastique R₁ exerce par rapport au même axe 35. Dès que cette condition est atteinte, l'élément mobile 30 provoque le basculement du cliquet 10 qui peut donc tourner dans le sens indiqué par la flèche à la figure 4c, jusqu'à assumer une configuration dans laquelle la réaction élastique R₁ passe par l'axe de pivotement, à savoir dans laquelle le moment de cette réaction s'annule. Cette configuration, qui est illustrée à la figure 4c précitée, est définie "position de basculement" du dispositif de verrouillage 100 et correspond à une fonction typique de ce dispositif, dans le sens que les moyens qui, en combinaison, permettent de la réaliser sont des moyens caractéristiques du dispositif selon l'invention. Il est facile de comprendre que, dès que le cliquet a atteint la position de basculement illustrée à la figure 4c, le glissement vers la gauche de l'élément mobile 30 fait tourner encore le cliquet 10 -et ce de façon abrupte (cf la figure 8) - autour de son axe de pivotement selon la flèche illustrée à la figure 4d, en sorte que le moment de la réaction élastique R₁ du ressort 20 s'inverse, comme l'on peut le remarquer à la figure 4d précitée. Cela étant, le doigt 15 du cliquet 10 est désengagé du fond de l'encoche 50a, alors que le fond de l'encoche symétrique 50b de l'élément mobile 30 vient en contact du glissement avec le deuxième doigt 25 du cliquet 10 symétrique du premier doigt 15, et ce jusqu'à l'instant où le segment vertical 31 de l'encoche 50b vient en contact de butée avec ce doigt 25, comme illustré à la figure 4e : dans ces conditions, l'élément mobile 30 se trouve dans sa deuxième position d'arrêt extrème IIa, alors que le cliquet 10 se trouve dans sa deuxième position d'équilibre stable IIb.
  • A partir de cette configuration finale, illustrée à la figure 4e, l'inversion du sens de la force F, défini par la force F' à la figure 3, détermine l'inversion des phases du processus décrit en rapport avec les figures 4a à 4e, permettant ainsi à l'élément mobile 30 d'atteindre sa première position d'arrêt extrème Ia, à laquelle correspond la première position d'équilibre stable Ib du cliquet 10, illustrée à la figure 4a.
  • Les figures précitées 4a à 4e ont été déduites à l'aide d'une simulation par ordinateur visant à vérifier la validité du concept qui est à la base du dispositif de verrouillage à cliquet selon l'invention ainsi qu'à visualiser la dynamique de ce dispositif.
  • Pour mieux comprendre ces figures, il faut les mettre en relation avec les positions du dispositif illustrées au figures 4a à 4e, où la figure 4a correspond à la configuration initiale, à savoir au temps t=0 sec, la figure 4b correspond au temps t=1 sec, la figure 4c correspond au temps t=1,495 sec, la figure 4d correspond au temps t=1,555 sec, alors que la figure 4e correspond au temps t=2,02 sec.
  • Cela étant, la figure 8 illustre l'évolution de la rotation ε du cliquet 10 dans le temps, cet angle de rotation étant défini par la position de l'axe du cliquet y par rapport à la verticale v supposée orientée vers le bas (cf une fois de plus la figure 3) ; la figure 9 illustre l'évolution, toujours dans le temps, de la force de contact f₁ entre l'élément mobile 30 et le doigt 15 du cliquet 10, alors que la figure 10, montre l'évolution dans le temps de la force de contact f₂ de l'élément mobile 30 avec le doigt 25 du cliquet 10, la figure 11 illustrant, toujours en fonction du temps, la variation de la réaction élastique R₁ du ressort 20 pendant le déplacement de l'élément mobile 30 d'une position d'arrêt extrème à l'autre. Dans les diagrammes 8 à 11 on a adopté comme unité de mesure le Newton/100.
  • Les considérations qui suivent sont utiles pour la construction du dispositif de verrouillage 100 illustré à la figure 3.
  • A cet effet, sont données les définitions suivantes :
    • extrémité active : il s'agit d'une zone du profil de l'encoche, le long de laquelle l'élément mobile vient en contact avec le cliquet, après le basculement de celui-ci, jusqu'à verrouiller l'élément mobile ;
    • extrémité verrouillée : il s'agit d'un point du dispositif de verrouillage en correspondance duquel l'élément mobile et le cliquet sont engagée et peuvent supporter des charges.
  • Cela étant, il est donc clair qu'une extrémité verrouillée est aussi une extrémité active, alors que le contraire n'est pas vrai.
  • Pour comprendre les relations qui suivent, les symboles suivants sont introduits (cf la figure 3) :
    • s = course de l'élément mobile ;
    • x' = déplacement de l'élément mobile qui déclenche le basculement du cliquet de verrouillage ;
    • x'' = déplacement de l'élément mobile qui est nécessaire pour compléter sa course, après le basculement du cliquet de verrouillage ;
    • v = vitesse de l'élément mobile ;
    • T = temps nécessaire pour le basculement du cliquet de verrouillage ;
    • d = distance, mesurée sur le cliquet de verrouillage, entre les points de contact de celui-ci avec l'élément mobile ;
    • l = distance, mesurée sur l'élément mobile, entre les points de contact de celui-ci avec le cliquet de verrouillage ;
    • b = distance, mesurée sur l'élément mobile, entre les points de celui-ci en correspondance desquels a lieu le basculement du cliquet de verrouillage.
  • Les relations suivantes sont des relations mathématiques fondamentales, établies entre les variables définies plus haut, qui sont utiles pour la compréhension du fonctionnement du dispositif selon l'invention (cf une fois de plus la figure 3).
  • La course s de l'élément mobile est donnée par: (1)    s = x' + v . T + x''
    Figure imgb0001
  • La relation géométrique suivante est également valable : (2)    l = x' + b + x''
    Figure imgb0002
  • En outre, pour que le basculement du cliquet soit efficace, il faut que : (3)    b ≦ d + v . T
    Figure imgb0003
  • Le respect de la condition de symétrie impose que : (4)    x'' ≦ x'
    Figure imgb0004
  • A titre d'exemple, on peut admettre que : (5)    v . T = 0
    Figure imgb0005
       (cette condition équivaut à admettre que la vitesse de l'élément mobile soit élevée ou que le basculement ait lieu de façon très rapide) ; (6)    x'' = x'
    Figure imgb0006
       (il s'agit d'une condition limite).
  • Cela étant, sur la base des relations précédentes, on obtient : s = 2 . x'
    Figure imgb0007
     l = 2 . x' + b
    Figure imgb0008
     ce qui donne : (7)    s = l - b.
    Figure imgb0009
    Cela signifie que, une fois que l a été fixé, b doit être petit de manière à avoir une course importante. Il s'en suit, en outre, qu'également d doit être petit, mais qu'il doit toujours être plus grand que b, pour que soit satisfaite la relation 3.
  • Lorsque ces conditions sont satisfaites, le dispositif de verrouillage se présente comme illustré à la figure 5, où on a utilisé les mêmes références numériques utilisées dans la figure 3 mais marqué par un astérisque, de façon à différencier les deux figures.
  • La relation 1 montre qu'il est possible d'obtenir des courses importantes en agissant sur le terme "dynamique" v . T. Pour rendre ce terme important, il faut que le basculement du cliquet ait lieu lentement et/ou que l'élément mobile se déplace à une vitesse élevée. La première condition implique la prise en compte attentive de la "dynamique" du cliquet, alors que la deuxième condition implique qu'il soit tenu compte de limitations qui sont classiques dans la construction des couples "came-suiveur de came".
  • La présence du terme "dynamique" v . T, dans certaines des relations écrites plus haut, signifie aussi qu'un fonctionnement efficace du dispositif dépend de l'activation de l'élément mobile. En fait, lorsque celui-ci se déplace à une vitesse qui est relativement plus élevée que la vitesse nominale, il y a le risque de perte de contact entre l'élément mobile et le cliquet de verrouillage dû a un rebondissement de ce dernier, ce qui correspond à un problème bien connu des techniciens en la matière en ce qui concerne les couples "came-suiveur de came".
  • En pratique, la construction du dispositif de verrouillage, selon l'invention, commence en définissant les points suivants :
    • 1) la forme et la géométrie du cliquet de verrouillage ;
    • 2) la course de l'élément mobile ;
    • 3) la position initiale du cliquet de verrouillage par rapport à l'élément mobile ;
    • 4) le profil de l'élément mobile : à cet effet, il y a lieu de noter que des encoches intermédiaires, telles que 51 et 52, peuvent être également prévues, comme illustré à la figure 6 ; toutefois, la présence de ces encoches additionnelles rend le dispositif de verrouillage unidirectionnel, bien entendu limitativement aux positions intermédiaires entre les positions d'arrêt extrèmes précitées. Si ces encoches additionnelles sont bien dessinées, 'elles n'affectent pas le basculement du cliquet de verrouillage : cela est illustré par le diagramme de la figure 7, qui montre la variation dans le temps de la rotation, α , du cliquet de la figure 6 et où les deux premières portions du diagramme correspondent aux premières encoches de l'élément mobile présentant des segments en biseau, qui ne sont pas suffisamment hauts pour permettre le basculement du cliquet, tout en permettant la rotation de ce dernier, qui se répète dans les mêmes conditions en passant de la première à la deuxième encoche, alors que la troisième portion du diagramme correspond à la troisième encoche de l'élément mobile dont le segment en biseau présente une hauteur suffisante pour autoriser non seulement la rotation mais aussi le basculement du cliquet.
      En généralisant ce qui est illustré à la figure 6, on peut donc dire que l'élément mobile peut comporter, entre les première et deuxième encoches d'extrémité, n encoches intermédiaires (telles que 51, 52), dont les premières n-1 encoches intermédiaires (qui suivent immédiatement chaque encoche d'extrémité), telles que 51, présentent un profil composite dont le segment en biseau a, -comme le segment en biseau du profil composite de l'encoche d'extrémité correspondante-, une hauteur moindre que la hauteur du segment en biseau de l'n-ème encoche intermédiaire (qui est la plus éloignée de l'encoche d'extrémité correspondante), telle que 52, en sorte que le basculement du cliquet a lieu uniquement lorsque le doigt de verrouillage correspondant interfère avec le segment en biseau de l'n-ème encoche intermédiaire précitée, pendant le mouvement de l'élément mobile. Mis à part les éléments qui ne sont pas communs aux figures 6 et 3, à savoir les encoches intermédiaires 51 et 52, les éléments communs restants sont désignés sous les mêmes références numériques, qui portent deux astérisques dans la figure 6 pour les différencier par rapport à la figure 3 ;
    • 5) la forme des segments en biseau des encoches ménagées sur l'élément mobile, qui permettent d'agir sur le cliquet de verrouillage, de façon à porter ce dernier dans la position de basculement évoquée plus haut.
  • Les définitions 1 et 3 permettent de déterminer "d" .
  • Les définitions 3, 4 et 5 contribuent à la détermination de x', à savoir du déplacement de l'élément mobile qui est nécessaire pour obtenir le basculement du cliquet de verrouillage. Dans certaines applications, il peut être nécessaire de maintenir x' très petit.
  • Bien entendu, il faut prendre des mesures nécessaires pour éviter que des interférences aient lieu entre le cliquet de verrouillage et l'élément mobile au niveau de l'extrémité non-active, lorsque ce dernier se déplace (l'extrémité non-active correspondant à l'extrémité de l'élément mobile qui n'est pas en contact avec le cliquet de verrouillage et qui n'est donc pas susceptible de s'engager avec ce dernier).
  • La figure 12 est une illustration schématique d'un autre mode de réalisation du dispositif de verrouillage à cliquet conforme à l'invention, qui diffère du dispositif représenté à la figure 3 en ce que l'élément mobile au lieu d'être rectiligne est circulaire. Il est constitué par un rochet 70 susceptible de tourner autour de l'axe 85 et comportant des dents sensiblement rectangulaires 75 séparées par des encoches 150, elles aussi sensiblement rectangulaires. Ce rochet coopère avec un cliquet 60, -lui aussi symétrique par rapport à un plan passant par son axe de pivotement 55, cet axe étant fixé au cadre de support. Ce cliquet 60 comporte deux doigts symétriques 65 et 95 portés par deux bras 61 et 62 et destinés à venir en appui de butée ou en appui de glissement, respectivement, contre l'un ou l'autre des épaulements 71 ou 72 qui délimitent chaque encoche 150 entre deux dents consécutives 75 : lorsque un doigt, par exemple 65, se trouve dans la position illustrée à la figure 13, il est en appui de butée contre l'épaulement 71 de l'encoche 150 par l'intermédiaire de son côté 63, de façon à être engagé avec la dent 75 du rochet 70 et à être susceptible de venir en appui de glissement par son côté 64 sur l'épaulement 72 de l'encoche 150, lorsque le rochet 70 est mis en mouvement suivant le sens illustré par la flèche à la figure 13, à savoir dans le sens contraire au mouvement des aiguilles d'une montre. La disposition relative entre une encoche du rochet 70 et un doigt du cliquet 60, qui est engagé avec celle-ci, est illustrée à la figure 14, qui est une vue suivant la flèche XIV.
  • La configuration dans laquelle se trouve le cliquet 60, engagé avec une dent du rochet 70, est rendue stable à l'aide d'un ressort 200, qui est monté à l'état précontraint entre le cadre de support 90 du dispositif 500 (ce cadre étant illustré schématiquement à la figure 12 comme dans les figures précédentes) et un point du cliquet 60, tel que le point 80, qui est situé dans le plan de symétrie de ce cliquet (comme le point 40, en ce qui concerne le cliquet 10 du dispositif 100 illustré à la figure 3).
  • L'orientation de la réaction élastique du ressort précontraint 200 est illustrée à la figure 12 par la flèche R₂.
  • Le fonctionnement du dispositif 500 est pratiquement identique à celui du dispositif 100, mis à part la nature du mouvement de l'élément mobile, linéaire dans le premier cas et circulaire dans le deuxième cas.
  • Il peut être intéressant d'examiner la genèse du processus intellectuel qui a porté, à partir du dispositif de verrouillage à cliquet rectiligne 100, au dispositif de verrouillage à rochet et cliquet, 500. Ce développement est illustré schématiquement par les figures 15 à 17.
  • La figure 15 représente un dispositif de verrouillage A, que l'on peut penser obtenir en déformant un élément mobile rectiligne de manière à lui donner une configuration circulaire. Le rochet, 9, qui en résulte comporte huit dents 3 qui s'opposent diamétralement deux à deux : ces huit dents sont donc disposées en deux groupes de quatre dents chacun, qui sont séparés par deux projections diamétralement opposées, 1 et 2. Ces projections sont destinées à venir en appui avec deux ergots 4 et 6, faisant saillie du cliquet 12, disposés au dessous du rochet 9 et visibles, seulement en partie, à la figure 15, la partie restante étant représentée en pointillés.
  • Les axes de pivotement du rochet 9 et du cliquet 12 sont désignés sous les références numériques 5 et 7, respectivement.
  • Le ressort qui maintient le cliquet 12 engagé avec une dent 3 du rochet 9, notamment dans la position illustrée à la figure 15, est monté à l'état précontraint entre l'axe de rotation 5 du rochet 9 et un point 13 du cliquet 12.
  • Le dispositif de verrouillage illustré à la figure 15 correspond à une définition qui a été conçue essentiellement dans le but de disposer d'une configuration capable de permettre de définir la géométrie optimale des composants du dispositif de verrouillage à rochet et cliquet. De façon plus précise, la configuration A de ce dispositif a permis d'établir que la possibilité d'avoir un basculement efficace du cliquet 12 dépend fortement du choix des paramètres de construction, tels que l'espacement entre les axes du cliquet et du rochet ou la hauteur des dents du rochet.
  • Toutefois, cette configuration a montré la difficulté d'éviter les interférences entre les ergots du cliquet et les dents du rochet. De plus, ce premier essai, correspondant à la figure 15, a permis de retenir comme configuration préférable du rochet celle constituée par une roue symétrique, ce qui a porté à l'abandon de cet avant-projet. La figure 16 correspond à un deuxième avant-projet B du dispositif à rochet et cliquet, dérivé à partir de la configuration A, et ce dans le but d'avoir un dessin plus simple du rochet. Dans ce cas, le basculement du cliquet est actionné par des ergots 16 et 17 solidaires du rochet et non pas par une projection du rochet. La figure 16 illustre les positions des composants du dispositif de verrouillage au début de la rotation du rochet (à savoir, lorsque l'ergot 6 du cliquet est engagé avec la projection 11 correspondante du rochet). Ce cliquet est représenté schématiquement, comme dans la figure 15, avec les lignes reliant ses ergots 4 et 6 à l'axe de pivotement 7. Le nombre réduit de dents a été choisi dans la figure 16 -ainsi que dans la figure 15- pour simplifier le dessin.
  • L'analyse en détail de ce deuxième avant-projet B a démontré qu'il est plus facile à construire que le premier : en effet, il est possible de changer les caractéristiques géométriques des composants du dispositif de verrouillage dans une mesure relativement large, sans pour autant affecter le basculement du cliquet. En outre, il est très facile d'éviter que des interférences aient lieu entre ces composants pendant le basculement. La figure 17 correspond au dispositif illustré à la figure 16, qui y est illustré pour montrer le cliquet dans la position qu'il occupe avant (en traits pleins) et après (en pointillés) le basculement.
  • Cela étant, il est clair que la configuration illustrée à la figure 12 correspond à un rochet complètement symétrique grâce à l'adoption d'encoches rectangulaires, à savoir des dents rectangulaires, à la place d'une roue ayant un profil classique à dents de scie (circulaire). Une encoche rectangulaire est capable de bloquer la rotation du rochet dans les deux directions. La direction, selon laquelle le rochet peut tourner, est déterminée par la position du cliquet, par exemple par le côté de celui-ci qui est engagé avec le rochet, suivant les considérations déjà développées plus haut.
  • Dans le cas de la figure 12 (correspondant au dessin définitif adopté pour le dispositif de verrouillage à rochet et cliquet conforme à l'invention, sur la base des ébauches définies par les figures 15 et 16-17) on peut remarquer la présence d'un ergot unique 73 faisant saillie de la surface du rochet et destiné à permettre le basculement du cliquet de verrouillage 60, ce qui simplifie encore plus la construction du dispositif.
  • De plus, il y a lieu de noter que, en ce qui concerne le dispositif illustré à la figure 12, la rotation du rochet entre deux positions de basculement consécutives peut être très voisine d'un tour complet (360°) lorsque le dessin est effectué avec précaution. Cela signifie que, dans ces conditions, pour obtenir le basculement du cliquet de verrouillage il faut une très petite rotation (de 5 à 10°), définissant ce que l'on pourrait appeller "l'angle de basculement net" (ou abrupte) α₀ du cliquet.
  • Si l'on définit le "rendement" du dispositif de verrouillage à rochet-cliquet comme : η =1 - α₀/360°,
    Figure imgb0010
    celui-ci peut atteindre la valeur de 99,2 %, que l'on peut comparer avec la valeur de 90 % relative au dispositif de verrouillage rectiligne illustré aux figures 3 et 4.
    La simplicité de la conception de construction relative au dispositif de verrouillage illustré à la figure 12 rend cette construction tout à fait simple. Différents paramètres de construction peuvent être choisis dans de larges intervalles de valeurs sans influencer la capacité de basculement du cliquet, ce qui permet d'optimiser certaines caractéristiques du dispositif, telles que son rendement -ainsi que précisé plus haut- et son encombrement. Il y a, en outre, lieu de remarquer que l'adoption d'encoches rectangulaires, telles que les encoches désignées sous la référence 150 à la figure 12, en ce qui concerne le rochet, constitue une nouvel.le caractéristique pour les dispositifs de verrouillage à rochet-cliquet qui s'ajoute à la caractéristique du basculement automatique du cliquet d'une position de verrouillage vers l'autre. En fait, des rochets ayant des dents définissant, dans l'ensemble, un profil à dents de scie ou des dents non symétriques sont adoptés normalement dans les dispositifs de verrouillage à rochet et cliquet unidirectionnels classiques.
  • Il y a lieu de préciser que le dispositif de verrouillage à rochet et cliquet, illustré à la figure 12, ne doit pas être confondu avec les échappements utilisés dans les horloges, même si le cliquet du dispositif conforme à d'invention a une configuration qui ressemble, dans une certaine mesure, à celle d'un levier d'échappement pour horloges : cette comparaison peut être appréciée facilement à l'aide de la figure 18, qui illustre un dispositif d'échappement classique. En fait, l'échappement d'une horloge vise essentiellement à régler le mouvement d'un système d'engrenages et fournit de l'énergie à celui-ci à partir d'une source d'énergie appropriée (notamment constituée par un poids en chute libre ou un ressort), et ce par engagement alternatif et répeté de la roue d'échappement avec le levier d'échappement en correspondance de deux positions différentes. Or, le cliquet du dispositif de verrouillage selon l'invention fonctionne d'une toute autre manière, comme il ressort de la description qui précède, et, en outre, la roue d'échappement tourne uniquement dans un sens.
  • La présente invention pourvoit donc à un dispositif de verrouillage (du type dit à cliquet) à déblocage automatique, qui présente les deux propriétés suivantes :
    • capacité de débloquer l'extrémité active de l'élément mobile, et
    • capacité de verrouiller automatiquement et simultanément l'extrémité non-active de l'élément mobile.
  • Comme déjà évoqué plus haut, lorsque ces deux conditions simultanées se produisent, on parle de "basculement du cliquet", qui a lieu sans le besoin d'une activation externe du cliquet de verrouillage et uniquement lorsque l'élément mobile atteint une certaine position, lui permettant de débloquer automatiquement le cliquet sous l'action de la charge qui le sollicite.
  • Une autre propriété remarquable du dispositif conforme à l'invention est qu'il n'y a aucune nécessité de repositionnement du cliquet de verrouillage, lors de l'inversion du mouvement, ce qui est dû à la configuration symétrique du dispositif, qui présente deux possibilités de basculement actif. Ces propriétés différencient, sans équivoque, le dispositif à déblocage automatique conforme à l'invention par rapport aux dispositifs similaires de l'Art antérieur qui exigent soit une action externe sur le cliquet de verrouillage pour inverser le mouvement de l'élément mobile soit un repositionnement du cliquet à chaque cycle.
  • En résumant ce qui précède, il y a donc lieu de souligner le fait que la propriété commune aux deux dispositifs selon l'invention en instance, illustrés aux figures 3 et 12 est qu'ils sont tous les deux à déblocage automatique, avec en plus :
    • i) en ce qui concerne le dispositif de la figure 3, la présence d'un cliquet symétrique ayant deux positions d'équilibre stable, ce qui -conjointement avec le déblocage automatique- correspond à des caractéristiques nouvelles pour les dispositifs de verrouillage rectilignes (ou linéaires), et
    • ii) en ce qui concerne le dispositif de la figure 12, la présence d'un rochet symétrique avec des encoches (et des dents) sensiblement rectangulaires qui permettent de le rendre bidirectionnel, ce qui -conjointement avec le déblocage automatique- correspond à des caractéristiques nouvelles pour les dispositifs de verrouillage circulaires.
  • Le dispositif selon l'invention est susceptible de nombreuses applications. Ci-après, on en indique certaines, à titre d'exemple.
    • a) Applications spatiales :
      • contrôle du mouvement des roues pour filtres optiques de télescope ;
      • fixation des connecteurs aux surfaces d'amarrage des engins spatiaux ;
      • mécanismes de déploiement des panneaux de générateurs solaires.
    • b) Applications terrestres :
      • réalisation de certains types de tournevis (à l'aide du mode de réalisation à rochet et cliquet, illustré à la figure 12) qui permettent d'effectuer, alternativement, uniquement le vissage ou dévissage correspondant à un certain nombre de tours (ce type particulier d'outil étant également susceptible d'emploi dans le cadre des activités à l'extérieur d'un engin spatial, dites EVA -Extra Vehicular Activities- selon la terminologie anglo-saxonne), ainsi que d'obtenir l'inversion automatique d'outils pendant les opérations de taraudage ;
      • réalisation de distributeurs automatiques d'outils dans les machines d'usinage automatique à l'aide d'ordinateurs ;
      • réalisation d'instruments pour la détection de positions : cela est rendu possible par le fait que, lorsque les oscillations du cliquet de verrouillage -provoquées par le profil composite en biseau de l'élément mobile du dispositif illustré à la figure 6- sont enregistrées en fonction du temps, on peut détecter les positions intermédiaires de cet élément mobile (cf aussi la figure 7) ;
      • réalisation d'instruments de détection de l'inversion du mouvement de l'élément mobile, ce qui est rendu possible à l'aide de la configuration de l'élément mobile illustrée à la figure 3, lorsque les oscillations successives du cliquet de verrouillage sont enregistrées en fonction du temps.
  • Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention.
  • En particulier, il faut noter que les configurations d'ensemble du cliquet et de l'élément mobile du dispositif selon l'invention ont été dessinées de façon quelque peu arbitraire. A cet effet, il doit être en fait bien entendu que d'autres configurations d'ensemble peuvent être adoptées, sans pour autant s'écarter de la présente invention, pourvu que les détails de construction à l'interface entre les composants du dispositif restent inchangés.
  • En outre, il y a lieu de préciser que le terme "cliquet" à été adopté dans le cadre de la présente invention, d'une part, dans le sens général de "moyen de verrouillage", sans qu'il limite en quoi que ce soit sa configuration d'ensemble et, d'autre part, pour simplifier la rédaction de la description du dispositif conforme à l'invention.

Claims (7)

  1. Dispositif de verrouillage (100 ; 500) comprenant les composants suivants :
    - un élément mobile (30 ; 70) entre une première et une deuxième positions d'arrêt extrèmes (Ia, IIa), comportant au moins une première et une deuxième encoches (50a, 50b, ; 150) symétriques par rapport à son axe de symétrie et ménagées sur l'élément mobile (30 ; 70), en correspondance de ses positions d'arrêt extrèmes (Ia, IIa), le fond desdites encoches ayant en section un profil approprié (31-32-33 ; 71,150,72);
    - un cliquet pivotant (10 ; 60) entre une première et une deuxième positions (Ib, IIb) d'équilibre stable, auxquelles correspond le verrouillage de l'élément mobile (30 ; 70) dans les première et deuxième positions d'arrêt précitées (Ia, IIa), respectivement, lequel cliquet pivotant (10 ; 60) est symétrique par rapport à un plan passant par son axe de pivotement (35 ; 55) et comporte, de part et d'autre de ce plan un premier (15 ; 65) et un deuxième (25 ; 95) doigts de verrouillage qui sont destinés à s'engager chacun de façon stable, sous l'action d'une charge (F) agissant sur l'élément mobile (30 ; 70), avec une encoche correspondante (50a, 50b ; 150) ménagée sur l'élément mobile, en correspondance desdites positions d'arrêt extrèmes (Ia, IIa), et ce jusqu'à l'application à cet élément mobile (30 ; 70) d'une charge de sens contraire (F') ;
    - un ressort (20 ; 200), monté à l'état précontraint, dont la réaction élastique (R₁ ; R₂), crée un moment, par rapport à l'axe de pivotement (35 ; 55) du cliquet (10 ; 60), qui agit dans le sens de maintenir ce dernier dans sa première ou deuxième position (Ib, IIb) d'équilibre stable, et donc de verrouiller l'élément mobile (30 ; 70) dans sa première ou deuxième position d'arrêt extrème (Ia, IIa), respectivement, le ressort (20 ; 200) étant monté de manière que, pour une réaction élastique donnée (R₁ ; R₂) de celui-ci, le bras de cette réaction par rapport à l'axe de pivotement(35 ; 55) du cliquet (10 ; 60) dans l'une quelconque des deux positions de verrouillage (Ib, IIb) est tel que le cliquet (10 ; 60) est débloqué par l'application de la plus faible charge qui est susceptible d'être appliquée à l'élément mobile (30 ; 70) dans le sens visant à le faire passer vers l'autre position d'arrêt extrème (IIa, Ia), cette charge de déblocage du cliquet (10 ; 60) faisant pivoter ce dernier vers une position, dite "position de basculement", dans laquelle le moment de la réaction élastique (R₁ ; R₂) par rapport à l'axe de pivotement (35 ; 55) du cliquet (10 ; 60) s'annule, en sorte que le basculement définitif de celui-ci vers l'autre position de verrouillage (IIb, Ib) de l'élément mobile (30 ; 70) dans ladite autre position d'arrêt extrème (IIb, Ib) a lieu automatiquement, sous l'action de la seule charge de déblocage précitée.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément mobile (30) est rectiligne.
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites deux encoches (50a, 50b) de l'élément mobile (30), qui correspondent à ses positions d'arrêt extrèmes (Ia, IIa) et qui sont symétriques par rapport à un plan de symétrie de cet élément mobile, présentent chacune un profil composite constitué par une succession de trois segments, dont le premier (31), sensiblement vertical, constitue une butée contre laquelle vient s'engager un doigt (15, 25) correspondant du cliquet (10), le deuxième segment (32) étant horizontal et destiné à glisser sur ledit doigt au début de l'inversion du mouvement de l'élément mobile (30), alors que le troisième segment (33) est en biseau et est destiné à interférer avec ledit doigt pour provoquer le basculement du cliquet (10) en coopération avec ledit ressort.
  4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément mobile est circulaire et constitué par un rochet symétrique (70).
  5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rochet (70) comporte des encoches (150) sensiblement rectangulaires uniformément distribuées sur son pourtour et séparant chacune deux dents consécutives (75), elles aussi sensiblement rectangulaires.
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5 , caractérisé en ce que le rochet (70) comporte sur sa surface un ergot unique (73) faisant saillie de cette surface et destiné à permettre le basculement du cliquet (60) lors de l'inversion du mouvement du rochet.
  7. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément mobile (30**) comporte entre les première et deuxième encoches d'extrémité (50**a, 50**b) n encoches intermédiaires (51, 52), et en ce que les premières n-1 encoches intermédiaires (51), -qui suivent immédiatement chaque encoche d'extrémité (50**a, 50**b)-, présentent un profil composite dont le segment en biseau a -comme le segment en biseau dudit profil composite de l'encoche d'extrémité correspondante- une hauteur moindre que la hauteur du segment en biseau de l'n-ème encoche intermédiaire (52), -qui est la plus éloignée de l'encoche d'extrémité correspondante-, en sorte que le basculement du cliquet (10**) a lieu uniquement lorsque le doigt de verrouillage correspondant (15**, 25**) interfère avec le segment en biseau de ladite n-ème encoche intermédiaire (52) pendant le mouvement de l'élément mobile (30**).
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