Brevet FR2008453A1 — publié le 19700123

1443"/ i 20G8453 On connaît des commutateurs électriques rotatifs dans lesquels des contacts électrique s'-sont -insérés au moulage dans des bagues de stator isolantes et sont en prise avec des contacts portés par un rotor» Les contacts du stator sont es-5 tampés dans une tôle métallique mince avant dsêtre insérés lors du moulage de la bague, ce qui 'naturellement exige des matrices spéciales et des opérations de poinçonnage spéciales» Un autre inconvénient est qu.e le choix des matériaux en feuilles dans lesquels les contacts peuvent être 10 poinçonnés est tout à fait limitée De plus, des bavures sont produites sur les bords des'contacts et elles usent les" contacts mobiles qui glissent sur les contacts fixes» Plus le commutateur est petit, plus les contacts doivent être petits et minces et, plus les contacts sont minces^lus il se forme de bavures le long de leurs 15 bords. Des problèmes de métallisâtion se présentent aussi parce que, si les flancs sont métallisés^, les premiers contacts doivent être métallisés de nouveau, après lTopération de poinçonnage, pour recouvrir leurs bords, et la matière de métalli-20 sation sur le résidu peut être une perte importante en plus de la perte par déchet» Dans le passé, deux ou plusieurs bagues de stator étaient maintenues ensemble en alignement axial par des attaches séparées traversant les bagues» Quand on employait une bague de collecteur, elle était également montée dans une bague isolante/ 25 pour maintenir le collecteur en place» La présente invention a notarrment pour but de proposer un commutateur électrique rotatif dans lequel î - les contacts de stator ne sont pas fabriqués à partir de matériaux en feuille 30 - il n'y a pas de bavuregdans la zone de contact, - il y a un grand choix de matériaux.de contact, les contacts fixes peuvent être préalablement plaqués, aucun placage ultérieur n'étant nécessaire, 35 •=■ il n'y a pas de déchet de matière de contact ou de matière de placage, - la ou les bagues ne sont pas moulées dans des bagues isolantes, mais sont cependant maintenues en place par des bagues isolantes, 40 - l'arbre de commande maintient lui-même 14437 2 2008453 ensemble les pièces du commutateur, * - ce commutateur est meilleur marché que les commutateurs analogues connus» ' - ; c, . Pour atteindre ces butféy -l'ihventioïi 5 concerné un commutateur électrique rotatif, caractérisé par ce qu* il comporte "au moins une. bague de stator rigide en matière- isolante motilée, plusieurs'broches métalliques, espacées; circonférentiel-lement, étant montées rigidement dans cette bague, radialement par rapport à celle-ci et en saillie vers 1'intérieur et vers l'ex-10 térieur de la bague, pour former des contacts électriques dans la bague et des bornes électriques à l'extérieur de celle-ci, uh rotor à l'intérieur de cette bague étant muni d'un contact électrique en prise avec un contact à broche, et des moyens étant' prévus pour faire tourner le rot or et pour mettre ce'contact en prise suc-15 cessivement avec d'autres de ces contacts à broche, ce qui permet une construction simple et de -grandes possibilités de commutation. Des modes de réalisation'de l'invention sont représentés, à titre d'exemple a non limitatifs, sur les-dessins ci-joints dans lesquels s 20 - la figure 1 est une coupe longitudi nale d'un commutâteur» - la figure 2 est une coupe transversale, partiellement éclatée, pratiquée sur la ligne II-II dè la figure 1. ' 25 '-"là figure 3 est uné coupe-transversale pratiquée sur la ligne III-III de la figure 1. - la figure 4 est une coupe"fragmentaire pratiquée sur la ligne IV-IV dë la figure 3» • —la figure 5 est une élévation frag- 30 ment aire d'une modification.- " - - la figure 6 est une vue5 d'un rotor et d'un contact modifiés» " ' - . - ; „ , ■ : „ • . , , n - la figure 7 e.st ■une vue dé cote du rotor - > - la figure-8 est une coupe-transversale du contact, pratiquée sur la ligne VIII-VIII de la figure 6. 35 " r"" - les figures 9,10 et 11 sont des vues analogues aux- figurës 6 à 8 d'un autre-mode de'tfëatlîNtf/îefiu---- • - ? - la figure 12 est ûne vue fragmentaire, " anâlogue 'â;-là :figure 3/d'une autre modification. ----- '; - - la figure 13 est une coupë pratiquée 40 sur la ligne XIII-XIII de la figure 12 0 69 14437 3 2008453 - les figures 14 et 15 sont des vues, analogues aux figures 12 et 1^ d'encore un autre mode de réalisation de l'invention» Le commutateur décrit ici peut être fait -5 d'une ou de plusieurs bagues de statoi^ portant des contacts et associées ou non à une ou plusieurs bagues métalliques de collecteur. Quand on n'emploie pas de bague de collecteur, des contacts mobiles relieront électriquement au moins deux des contacts fixes. -Quand on emploira une bague de collecteur^ un ou p lusieurs des con-10 tacts fixes seront reliés électriquement à la bague de collecteur par un ou plusieurs contacts mobiles en pont» Dans le commutateur représenté sur les figures 1 à 4, il y a deux bagues de stator 1 et 2 et deux bagues de collecteur 3 et 4» Chaque bague de stator est rigide et 15 cylindrique, et moulée dans une matière isolante appropriée^ dans laquelle sont montées rigidement plusieurs broches métalliques espacées circonférentiellement 6 ou 7» Les broches traversent ra-dialement les bagues et en dépassent vers l'intérieur et vers 1® extérieur, pour former des contacts électriques fixes à l'intérieur 20 des bagues et des bornes électriques autour de celles-ci» Les broches peuvent être soit pleines, soit tubulaires, et coupées dans une bobine de fil ou une bobine de tube fin. Dans les deux cas, les broches sont de préférence moulées dans les bagues du stator; mais elles pourraient être si 25 l'on veut enfoncées de force à travers des passages radiaux ménagés à l'avance dans les bagues» Un côté de chaque bague est muni de deux ou plusieurs bossages 8 en dépassant parallèlement à son axe. L' autre côté de la bague a des évidements 9 pour recevoir les bos-30 sages d'une pièce adjacente» Donc quand deux de ces bagues de stator seront placées en alignement axial, avec les bossages de l'une en saillie dans les évidements de l'autre, les deux bagues seront maintenues alignées et les broches d'un stator seront placées dans une position prédéterminée par rapport à celles de l'autre stator. 35 Les bossages entre les bagues du stator servent aussi à un autre but qui est de maintenir la bague métallique de collecteur 3 entre les deux stators, en rendant ainsi superflu le moulage du collecteur dans une bague. La bague de collecteur est munie de trous 40 à travers lesquels passent les bossages^et elle fait saillie vers 14437 4 2008453 l'intérieur entre les bagues du stator» Au moins une partie de cette bague fait également saillie vers l'extérieur des bagues de stator, pour former une connection avec un fil électrique,, Si la bague de collecteur a un diamètre extérieur uniforme, comme repré-5 senté, le fil peut y être connecté en un point quelconque autour du commutateuro Egalement la partie de la bague en saillie vers l'extérieur peut servir de protection pour le commutateuro La deuxième bague 4 du collecteur est maintenue contre le côté évidé de la bague de stator 2 par une 10 plaque d'extrémité 10, munie de bossages 11 qui s'étendent à travers des trous dans le collecteur et dans les évidements de la bague adjacente du stator. Cette plaque d'extrémité est munie d' une ouverture centrale 12„ A l'autre extrémité du commutateur, la 15 bague de stator 1 est recouverte par un manchon 14, muni d'évidements 15 recevant les bossages 8 de la bague adjacente» Ce manchon présente une réduction filetée, en saillie vers l'extérieuç qui peut être insérée dans un trou d'un panneau, où elle recevra un écrou pour fixer le commutateur sur le panneau» 20 Un arbre de commande 16 tourne dans le manchon et s'étend vers l'arrière à travers le commutateur et 1' ouverture dans la plaque d'extrémité 10» Une rondelle de serrage élastique 17 est montée sur l'extrémité arrière saillante de l'arbre et est en prise avec la plaque d'extrémité. Une autre rondelle 25 de serrage élastique 18 est montée dans une gorge de l'arbre de commande^au bout du monchon» Cette rondelle est en prise avec le manchon, daic le manchon, les bagues et la plaque d'extrémité sont maintenus ensemble entre les deux rondelles sur l'arbre de commande. Aucun autre moyen n'est nécessaire pour maintenir l'assem-30 blage du commutateuro Sur l'arbre de commande, à l'intérieur du commutateur^ est montée rigidement une paire de rotors 20 et 21 en matière isolante» Le rotor 20 se trouve dans la zone entre la bague de collecteur 3 et les contacts 6,tandis que le rotor 21 est 35 placé entre la bague de collecteur 4 et les contacts 7» Chacun de ces rotors est muni d'un ou plusieurs évidements 22/espacés circonf érentie llement, s'étendant radialement vers l'intérieur à partir de sa périphérie et s'ouvrant sur les côtés opposés du rotor. Il y a moins d'évidements que de contacts de stator. 40 Chaque évidesnent est destiné à porter 14437 5 2008453 un contact mobile 23, mais tous ces évidements peuvent ne pas contenir de contactSo Les contacts peuvent prendre n'importe laquelle de différentes formes» Par exemple, comme représenté dans la figure 4, un contact peut être cylindrique, avec son axe disposé ra-5 dialement par rapport au rotoro Le contact est libre de tourner dans lTévidement du roto^mais les côtés opposés s'incurvent par° tiellement autour du contact pour l'empêcher de s'échapper de 1' un ou l'autre côté du rotor0 II ne peut pas s'échapper de l'extrémité ouverte de l'évidement, parce qu'il frappera la surface inté-10 rieure de la bague de stator qui Ieencercle0 Les contacts cylindriques dépassent des deux côtés du rotor, de sorte que les contacts peuvent se mettre en prise simultanément avec l'une des bagues de collecteur et certains contacts du stator à côté du rotor0 Le ou les contacts por-15 tés par un rotor relieabélectriquement l'une des bagues de collecteur avec un jeu de contacts à broches^ et les autres contacts de rotor relient électriquement l'autre bague de collecteur avec l'autre jeu de contacts à broches» Pour maintenir les contacts du rotor 20 en prise avec les contacts de stator voulus, il est prévu des moyens diviseurs» Bien que ceux-ci puissent prendre diverses formes, on préfère monter rigidement une plaque diviseuse circulaire 25 sur l'arbre de commande, à l'intérieur de l'extrémité intérieure évidée du manchon 14, et munir la plaque de dispositifs d'arrêt 25 26 espacés circonférentiellement en face de l'extrémité opposée du commutateuro II y a autant de dispositifs d'arrêt que de con Entre le manchon et la bague de stator adjacente 1^est serré un ressort diviseur circulaire 27o Le res-30 sort est muni de trous que traversent les bossages 8 du statoro La bague élastique s'étend dans le commutateur et est munie juste à l'intérieur du commutateur d'une ou plusieurs rainures courbes 28,qui forment des parties de ressort courbes 29 comme représenté dans la figure 20 Chacune de ces parties de ressort a une zone 35 centrale cintrée vers la plaque de division,pour former une nervure radiale 20 qui s'ajustera entre les dispositifs d'arrêt 26 de la plaque diviseuse et se mettra en prise simultanément avec deux quelconques de ceux-cio En conséquence, quand on fera tourner 40 l'arbre de commande, les dispositifs d'arrêt glisseront sur les 69 14437 6 2008453 nervures 30^ qui s'introduiront de force entre les dispositifs d'aï»-rêt adjacents quand l'arbre sera libéré et maintiendront les rotors immobiles sauf quand on fera tourner l'arbre de commande à la main. La position des nervures de division par rapport aux broches de 5 contact est telle que^ quand les rotors seront dans n'importe quelle position de divisions les contacts mobiles 23 seront en prise avec certains des contacts à broches et non entre les contacts» Au lieu d'employer un contact mobile-cylindrique massifs il peut être formé d'un fil bobiné en hélice 10 32# comme représenté dans la figure 5S qui a l'avantage de plusieurs points de contact avec la bague de collecteur 33 et le contact à broche 34 adjacents» Une autre forme de contact de rotor 36 -est représentée dans les figures 6, 7 et 80 C'est une petite pièce 15 de métal pliée en V et diminuée vers le centre du rotor support 3:7s lequel est muni d'un évidement qui la reçoit» L'extrémité extérieure du contact est courbée pour se conformer à la bague de stator qui 1'encercle9 ce qui empêche le contact de s'échapper de 1'évidement du rotor» Un côté du contact est plat pour glisser 20 sur une bague de co llecteur; et le côté opposé courbé transversalement pour glisser sur les broches des contacts du stator» Un autre moyen pour monter des contacts dans un rotor est représenté dans les figures 9 à 11» Le rotor 39 est muni de rainures 40 qui le traversents le centre de chaque 25 rainure étant perpendiculaire au rayon du rotor» Chaque contact mobile 41 est en forme de U et traverse une rainures avec les parties du contact^ dirigées vers l'extérieur disposées sur les côtés opposés du rotor pour se mettre en prise avec une bague de.collecteur et des broches de contact de stator» Les faces du rotor peu-30 vent être munies d'évidement s peu profonds 42^01^ recevoir les côtés du contact 41» Dans certains casj il est souhaitable de relier électriquement l'un des contacts à broches avec l'un quelconque des autres contacts à broche» Dans un tel casp on n'emploie 35 pas une bague de collecteur dans le commutateur» Comme exemple de ce type de commutateur;, représenté dans les figures 12 et. 13* un noyau de rotor 45 en matière isolante peut être monté rigidement sur l'arbre de commande 46 et porter une plaque de contacts métalliques 47 fixée sur lui de façon sûre° Cette plaque recouvre les 40 contacts à broche^ et a plusieurs languettes^ espacées circonféren- 69 14437 7 2008453 tiellementj la reliant aux contacts» Il y a autant de languettes que de contacts à broches, et elles sont uniformément espacées0 Sauf pour une languette unique 48 s le reste des languettes 49 sont semblables et peuvent successivement 5 se mettre en prise avec un seul contact à broche 50 du groupe de contacts à broche, parce que le contact 50 dépasse vers l'inté^-rieur plus loin que les autres» la languette 48 s'étend plus loin vers la bague de stator d'encerclement 5^ dana une position.où elle peut se mettre en prise successivement avec chaque broche» 10 On verra qu'avec cette disposition, la broche longue 50 est reliée électriquement^ par une languette 49 et la plaque de rotor 47 à la broche de stator plus courte qui se trouve en prise avec la languette 48o Un autre moyen pour obtenir le même ré-15 sultat, représenté dans les figures 14 et 1^ est de munir le noyau isolant 55 du rotor de deux plaques métalliques 56 espacées axialement, dont chacune est munie de plusieurs rainures radiale^, pour former des languettes élastiques en numérotant celles~ci comme les contacts à broche» Une seule paire 57 de ces languettes 20 s'étend assez loin pour se mettre en prise avec tous les contacts à broche» le reste des languettes 58 ne peut se mettre en prise qu'avec le contact à broche unique 59 qui es,fc plus long que les autres® En cintrant les languettes vers les contacts à broche, de façon à les faire presser contre les contacts, les broches sont 25 serrées entre les deux jeux de languettes» En employant des broches en forme de fil, comme représenté, leurs parties terminales en saillie sont prévues assez longues pour être cintrées de façon à s'enfoncer dans un tableau à circuit imprimé» Les broches, du fait de leur 30 configuration sont plus robustes que des contacts plats poinçonnés Elles sont mécaniquement aussi résistantes que-des contacts plats plus larges et par conséquent peuvent être disposées dans un espace plus petit de sorte qu'on peut fabriquer un commutateur plus petit » 35 Le fil ou le tube dans lequel les bro ches sont découpées peurenfc fecâlement être métallis&^et les broches n'ont pas à être métallisées de nouveau après avoir été tronçonnées parce qu'elles n'auront pas de bords latéraux bruts» Toutes bavures qui pourraient se former se trouvent aux extrémités des 40 broches^où elles ne sont pas en prise avec les contacts mobiles» 69 14437 8 2008453 Aucun outil de poinçonnage n'est nécessaire pour façonner les broche s^de sorte quvil peut y avoir un vaste choix de matériaux pour les contacts» C'est une affaire simple de couper les broches à n'importe quelle longueur voulueD L'outillage employé est simple 5 et souple» Bien entendu^ l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci~dessus décrits et représentés» On pourra, au besoin, recourir à d8autres modes et à dîautres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'inven-10 tion» 69 14437 9 2008453 REVENDICATIONS 1°) Commutateur électrique rotatif^ caractérisé par ce qu'il comporte au moins une bague de stator rigide en matière isolante moulée, plusieurs broches métalliques, espacées 5 circonférentiellemen-^ étant montées rigidement dans cette bague, radialement par rapport à celle~ci et en saillie vers l'intérieur et vers l'extérieur de la bague^ pour former des contacts électriques dans la bague et des bornes électriques à l'extérieur de celle-ci, un rotor à l'intérieur de cette bague étant muni d'un 10 contact électrique en prise avec un contact à broche, et des moyens étant prévus pour faire tourner le rotor et pour mettre ce contact en prise successivement avec d'autres de ces contacts à broche, ce qui permet une construction simple et de grandes possibilités de commutation, 15 2°) Commutateur électrique rotatif, sui vant la revendication 1, comprenant une bague de collecteur métallique calée contre la bague de stator et en dépassant vers l'intérieur, parallèlement aux broches, le rotor étant placé entre la bague de collecteur et les contacts à broche, et le contact du 20 rotor étant continuellement en prise avec le côté de la bague de collecteur faisant face aux contacts à broche. 3°) Commutateur électrique rotatif, suivant la revendication 2, dans lequel le rotor est muni d'un évidement radial, et le contact de rotor est retenu dans cet évide-25 ment et est cylindrique, son axe étant disposé radialement par rapport au rotor» 4°) Commutateur électrique rotatif, suivant la revendication 3, dans lequel le contact du rotor est une hélice de fil métallique» 30 5°) Commutateur électrique rotatif, sui vant la revendication 2, dans lequel le rotor est muni d'un évidement radial^et le contact de rotor est disposé/sans être serré dans cet évidement et à la forme d'un U, avec les extrémités libres de ces branches faisant saillie radialement au delà du rotor es-35 sentiellement en prise avec la bague du stator, ces extrémités libres étant courbées circonférentiellement par rapport au rotor pour se conformer à la surface adjacente de la bague de stator. 6°) Commutateur électrique rotatif suivant la revendication 2, dans lequel le rotor est muni d'une rai-40 nure qui le traverse perpendiculairement à son rayon, le contact 14437 10 2008453 du rotor ayant sensiblement la forme d*un U et s'etendant, à travers la rainure et à 1*extérieur^ le long des faces opposées du rotor* 7°) Commutateur électrique rotatif sui-5 vant la revendication 2, dans lequel la bague de collecteur est munie de trous espacés circonf érentiellement, et la bague de stator est munie de bossages solidaires traversant ces trous. 8°) Commutateur électrique rotatif suivant la revendication 1, dans lequel une des broches dépasse de 10 la bague vers lfintérieur, plus loin que les autres, et où il y a autant de contacts de rotor que de broches, l'un des contacts de rotor étant placé pour se mettre en prise successivement avec chacun des contacts à broche, et le reste des contacts de rotor étant placés pour être amenés successivement en prise seulement 15 avec la broche plus longue» 9°) Commutateur électrique rotatif, suivant la revendication 8, dans lequel le rotor comprend une bague métallique^ et dans lequel les contacts du rotor sont des languettes élastiques estampées dans cette bague et cintrées hors 20 de son plan» 10°) Commutateur électrique rotatif suivant la revendication 8, dans lequel le rotor comprend une bague métallique munie de rainures radiales dans sa partie marginale extérieure, formant entre elles les ressorts de contact» 25 11°) Commutateur électrique rotatif, suivant la revendication 8, dans lequel le rotor comprend un noyau central isolant entouré par les broches, et une paire de bagues métalliques espacées axialement, montées sur ce noyau et munies de rainures radiales dans leurs parties marginales, formant les 30 contacts de rotor, les contacts de chaque bague métallique étant cintrés vers l'autre bague métallique et les extrémités intérieures des broches étant serrées entre les contacts des deux bagues» 12°) Commutateur électrique rotatif, comprenant une paire de bagues de stator rigides^ coaxiales en ma-35 tière isolante moulée, une bague de collecteur métallique serrée entre les bagues de stator et en dépassant vers l'intérieur, la bague de collecteur étant munie de trous espacés circonférentiellement entre les bagues adjacentes, l'une des bagues de stator ayant des évidements coïncidant avec ces trous, l'autre bague de 40 stator étant munie de bossages correspondants, s'étendant à tra 14437 11 2008453 vers ces trous et dans ces évidements pour maintenir les bagues a-lignées, une plaque de couverture pùur l'une des bagues du stator munie d'une ouverture centrale, un manchon couvercle puur l'autre bague de stator, un arbre de commande traversant le manchon et 5 l'ouverture de la plaque et pouvant tourner dans celle-ci, des moyens sur l'arbre maintenant le manchon et la plaque en place avec les bagues entre elles, un jeu de broches métalliques espacées circonf érentiellement montées rigidement dans chaque bague de stator, radialement par rapport à celui-ci et en saillie vers 1'in-10 térieur et l'extérieur de celle-ci, pour former des contacts élec-. triques dans la bague et des bornes électriques autour de celle-ci, un rotor monté rigidement sur l'arbre entre un jeu de broches et la bague de colleeteur, le rotor étant muni d'un contact électrique en prise avec un côté de la bague de collecteur et un contact 15 à broche adjacent, un deuxième rotor monté rigidement sur l'arbre à côté de l'autre jeu de broches de contact, et un contact électrique porté par le deuxième rotor pour se mettre en prise avec les broches de l'autre jeu„ 13°) Stator pour un commutateur élec-20 trique rotatif, comprenant une bague de stator rigide en matière isolante et plusieurs broches métalliques espacées montées rigidement dans cette bague radialement par rapport à celle-ci et dépassant de la bague vers l'intérieur et vers l'extérieur; pour former des contacts électriques dans la bague et des bornes élec-25 triques autour de la bague, un côté de la bague étant muni de bossages espacés circonférentiellement, dirigés parallèlement à son axe;et l'autre côté de la bague étant muni d'évidements espacés circonférentiellement pour recevoir les bossages sur une bague de stator analogue, pour maintenir ainsi plusieurs bagues de sta-30 tor superposées en alignement axiaîo