Brevet FR2106453A1 — publié le 19720505

La présente invention concerne des commutateurs et en particulier des commutateurs électriques dont les contacts ne fonctionnent que lorsqu'une période de durée prédéterminée s'est écoulée depuis le moment où. le commutateur a été manoeuvré. Un tel 5 commutateur électrique est appelé dans le présent mémoire "commutateur temporisé". La présente invention concerne un commutateur temporisé dont la temporisation est produite par une fuite d'air, à un régime prédétermine, pénétrant dans une chambre ou en sortant. 10 La présente invention concerne également un commutateur temporisé comprenant deux contacts mobiles l'un par rapport à l'autre, un piston coulissant dans un cylindre étant poussé dans un premier sens, dans le sens de la longueur du cylindre, et étant disposé de manière à manoeuvrer les contacts lorsqu'il 15 occupe une position prédéterminée sur la longueur du cylindre. Le commutateur comprend également une chambre à volume variable, délimitée en partie par le piston et par le cylindre. La chamore est fermée par un dispositif permettant une fuite d'air, à ur. régime prédéterminé, pénétrant dans ladite chambre ou en 20 sortant. Pendant le fonctionnement du commutateur, la différence de pression, de part et d'autre du piston, diminue pendant que l'air s'échappe jusqu'à ce que le piston agisse sur les contacts. Le dispositif qui permet une fuite d'air à un régime prédéterminé est un élément poreux. L'élément poreux qui constitue 25 de préférence une "fermeture" d'extrémité de la chambre est aligné sur le cylindre et il peut être en une matière céramique ou en un métal fritte, par exemple du bronze. Un organe prévu pour le montage d'un premier contact de ladite paire, de manière qu'il puisse se déplacer par rapport à 30 l'autre contact, est disposé sur le trajet parcouru par le piston. L'organe de montage est une banae d'un métal élastique dont une première extrémité peut être le premier contact. De préférence, la cnambre est plus grande que le cylindre a proximité de ladite position prédéterminée, de sorte que la 35 dernière partie de la course du piston vers ladite position et dans ledit premier 3ens est indépendante de la fuite d'air. En conséquence, les contacts fonctionnent rapidement, afin de réduire le risque d'amorçage d'un arc. Ladite position est 71 32732 2 2106453 située à la limite ou à proximité de la limite de la cours© que le piston peut effectuer dans ledit premier sens. Suivant un mode de réalisation avantageux, le piston comprend deux éléments mobiles l'un par rapport à l'autre, dépla-5 ces par ladite poussée, mais qui peuvent être séparés afin de ménager un trajet important de fuite d'air entre eux lorsque la temporisation doit être réduite. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, faite 10 en regard des dessins annexés qui donnent, à titre explicatif, mais nullement limitatif, deux formes de réalisation conformes à 1'invention. Sur ces dessins, la figure 1 est une coupe longitudinale d'un premier exem-15 pie de commutateur temporisé ; la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne II-II de la figure 1 ; la figure 3 est une coupe longitudinale d'un autre exemple de commutateur temporisé ; et 20 la figure 4 est une coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la figure 3 et représente le commutateur armé. Un boîtier 1 en forme de cuvette (figure 1) est formé par extrusion par choc d'un flan d'aluminium. Il comporte une base 2 comprenant une ouverture centrale et une paroi latérale compor-25 tant deux parties cylindriques coaxiales 3, 4, reliées l'une à l'autre par une partie oblique ou partielle conique 5. La surface intérieure de la partie cylindrique 3 constitue un cylindre dans lequel coulisse un piston 6. Le piston 6 comprend un joint annulaire en caoutchouc 7, à lèvre périphérique, emprisonné entre 30 des joues 8, 9 du piston. La joue 8 est en une matière plastique (par exemple du polypropylène) moulée d'une seule pièce avec des bossages creux et cylindriques 10, 11 disposés, chacun, a.'un côté de la joue. La surface extérieure du bossage 10 comporte une saillie circonférentielle 12 orientée radialement, qui coo-35 père avec un creux associé de la surface intérieure d'une couronne 13 en une matière plastique (par exemple du polypropylène) moulée d'une seule pièce avec la joue 9. Le bossage creux 11 maintient par friction l'extrémité striée d'une tige de commande 71 32732 3 21G6453 métallique 14". La tige de commande 14 passe par le coussinet fileté extérieurement 15 d'un palier qui est enfiché dans l'ouverture centrale de la base 2 du boîtier. ïïn bouton de commande 16 est maintenu par friction sur l'extrémité opposée striée de la 5 tige 14. ïïn ressort de compression hélicoïdal 17» de faible constante, disposé entre la base 2 du boîtier et la jou» 8 du piston pousse le piston 6 dans le sens longitudinal, à l'écart de la base 2 et dans la direction d'un disque de "fermeture" d'extrémité 10 18 du boîtier 1. Le disque 18 est en une matière céramique ou en toute autre matière semblable, de porosité connue. Il est maintenu en position contre un joint annulaire en caoutchouc 19 qui bute contre un épaulement annulaire de la paroi latérale du boîtier par ser-15 tissage du rebord du boîtier 1. ïïne chambre 20 est délimitée de cette manière par le disque d'extrémité 18, le piston 6 et la paroi latérale du boîtier (qui comprend les parties 4 et 5 ainsi que la partie. 3 lorsque le piston 6 est éloigné du disque 18). Deux bornes électriques 21, 22 constituées par les lames, en forme de L, 20 disposées sur la surface extérieure du disque 18 sont rivéeg&ans des rondelles d'étanchéité en caoutchouc 26 sur deux bandes métalliques 23, 24 disposées à l'intérieur de la chambre 20. Comme on le voit sur la figure 2, la bande métallique 23 qui est élastique, est disposée obliquement par rapport à une ligne imagi-25 naire qui réunit les rivets. La bande métallique 24, qui est sensiblement rigide, est rabattue d'une façon appropriée de sorte que l'extrémité libre de la bande métallique élastique 23 qui constitue le premier contact est disposée entre Iç&isque 18 en matière céramique et l'extrémité libre de la bande 24. Une pointe 30 de contact 25 rivée sur l'extrémité libre de la bande 24 est appliquée (voir figure 1) contre l'extrémité libre de la bande élastique 23 lorsque cette dernière est manoeuvrée par le piston 6 (voir ci-après). Pour faire fonctionner le relais temporisé décrit plus haut, 35 on le commande ou on l'arme par le bouton 16 qui est tiré vers l'extérieur de façon à rapprocher le piston 6 de la base 2 du boîtier, contre la poussée du ressort 17, et de manière que les 71 32732 4 l I Ot>4i>3 contacts se ferment et/ou restent fermés. Pendant cett^bpération d'armement, l'air de l'espace situé entre le piston 6 et la base 2 est refoulé au-delà du piston et pénètre dans la partie de volume accru de la chambre 20. Lorsque le ressort 17 tente de 5 repousser le piston 6 vers le disque 18, le piston comprime l'air dans la chambre 20 et la différence de pression qui en résulte de part et d'autre du piston 6, s'oppose au mouvement de rappel de celui-ci. Cependant, du fait de la porosité de la matière céramique du disque d'extrémité 18, l'air peut fuir à un ré-10 gime réglé hors de la chambre 20, de sorte que la différence de pression diminue à mesure que diminue le volume de lââite chambre. Le régime de fuite de l'air et la longueur du cylindre 3 sont tels qu'une période de durée voulue s'écoule avant que le piston ne se déplace d'\an point proche de la base 2 jusqu'à la 15 partie oblique ou partiellement conique 5 de la paroi latérale du boîtier. Dès que le piston atteint la partie 5 de la paroi latérale du boîtier, l'air de la chambre 20 dont le volume décroît peut pénétrer dans l'espace situé entre le piston 6 et la base 2, de sorte que la différence de pression de part et 20 d'autre du piston est annulée immédiatement. Aucune résistance n'est offerte alors à l'allongement du ressort de compression 17 qui déplace rapidement le piston 6 vers le disque 18 jusqu'à ce que le bord avant de la couronne 13 du piston sorte contre la bande métallique élastique 23 (qui constitue le dispositif de 25 montage précité de l'un des contacts) et la rabatte vers le disque 18, afin d'ouvrir les contacts et de les maintenir ouverts ensuite. Dans le second mode de réalisation représenté sur les figures 3 et 4, l'enveloppe en forme de cuvette 31 est formée par ex-30 trusion par choc d'un flan d'aluminium. Il comporte une base 32 comprenant une ouverture centrale et une paroi latérale constituée de deux parties cylindriques et coaxiales 33, 34 reliées l'une à l'autre par une partie oblique ou partiellement conique, 35. La surface intérieure de la partie cylindrique 33 constitue 35 un cylindre à l'intérieur duquel coulisse un piston 36. Le piston 36 comprend un élément coulissant 38 en forme de cuvette. Un joint annulaire en caoutchouc 37 comportant une lèvre périphérique bute contre la surface arrière de l'élément coulissant 38 71 32732 5 2106453 et un élément de commande 39 comportant un bourrelet annulaire 39a de forme triangulaire en section droite, bute hermétiquement contre la face annulaire du joint annulaire 37. Les élément 38 et 39 sont en une matière plastique moulée (par exemple 5 du polypropylène). Des gorges orientées axialement 38a sont réalisées sur la surface extérieure de la paroi cylindrique de l'élément 38 qui comporte de plus, un bossage central 40 comprenant une ouverture. L'élément de commande 39 comporte un bossage central creux et solidaire 41. Le bossage creux 41 main-10 tient par friction l'extrémité striée d'une tige de commande métallique 44 qui passe par le bossage 40 et qui comporte un épaulement 44a disposé entre ses entrémités. Une plaque 43 en forme de cuvette/comportant une ouverture est poussée contre 1'épaulement 44a par un ressort de compression hélicoïdal 42 15 disposé entre la plaque et l'élément 38. Le ressort 42 pousse l'un vers l'autre les deux éléments 38 et 39, de sorte qu'aucune fuite d'air ne peut se produire en travers du bourrelet annulaire 39a qui est en contact avec le joint 37. La tige de commande 44 passe par un coussinet de palier, 45, fileté exté-20 rieurement qui est enfiché dans l'ouverture centrale de la base 32 du boîtier. Un ergot 46 orienté radialement, poussé par un ressort, est monté sur la tige de commande 44 et il est destiné au montage d'un bouton de commande (non représenté). Un ressort de compression hélicoïdal 47, de faible constante, disposé entre 25 la base 32 du boîtier et l'élément 38 pousse le piston 36 lon-gitudinalement à l'écart de la base, vers un ensemble de "fermeture" 48 du boîtier 31. L'ensemble 48 comprend un disque 50 en une matière plastique moulée et comportant un bossage 51 comprenant -une ouver-30 ture. Un manchon 52, élastique en caoutchouc est disposé dans le bossage 51 et il loge quatre éléments cylindriques massifs 53 en bronze fritté alignés axialement et en forme de lingots. Les éléments poreux 53 compriment radialement le manchon 52, de sorte qu'il est serré fermement et est maintenu en position 35 dans le bossage 51,1e manchon lui-même serre fermement les éléments 53. La forme légèrement conique de la surface extérieure du manchon facilite l'introduction axiale des éléments 53 71 32732 6 I l U O 4 O Û dans le manchon 52. L'ensemble 48 est maintenu en position par sertissage du rebord du boîtier 31 qui emprisonne le disque 50 entre lui et 1'épaulement annulaire de la^aroi latérale du boîtier. Un joint annulaire 49, en caoutchouc, est interposé 5 entre le disque 50 et 1'épaulement du boîtier. En conséquence, une chambre 55 est délimitée par l'ensemble 48, le piston 36 et la paroi latérale du boîtier (qui comprend les parties 34 et 35 - ainsi que la partie 33 lorsque le piston 36 est éloigné du disque 50). Deux bornes électriques 56, 57 constituées par des 10 lames, en forme de L, s^iblables, sont disposées sur la surface extérieure du disque 50, de chaque côté du plan en coupe de la figure 3. Des ergots orientés axialement 54 moulés d'une seule pièce avec le disque 50 empêchent les bornes 56 et 57 de tourner. Ils passent par des rondelles d'étanchéité en caoutchouc 61 et 15 sont rivés sur deux bandes métalliques 58, 59, disposées à l'intérieur de la chambre 55. Comme on le voit sur la figure 4, les deux bandes métalliques 58, 59 sont disposées à proximité des rivets par des ergots orientés axialement 62, moulés d'une seule pièce avec le disque 50. Une pointe de contact électrique 20 60 est rivée rigidement à l'extrémité opposée de chaque bande. La bande métallique courte 59 est sensiblement rigide et elle comporte un gradin dans le sens axial, de sorte que sa pointe de contact 60 est située à une distance déterminée du disque 50- La bande métallique longue 58 est élastique et elle est incli-2 5 née vers la bande 59 dans le plan de la figure 4, de sorte que sa pointe de contact 60 est alignée sur la pointe de la bande 59 et est située entre elle et le disque 50. La bande métallique longue 58 est également inclinée vers la bande 59 dans le plan de la figure 3 de sorte que lorsqu'aucune contrainte ne s'exerce 30 sur les bandes, les deux pointes de contact 60 sont appliquées l'une contre l'autre. Les positions relatives des deux pointes de contact 60 sont représentées sur la figure 3 lorsqu'elles subissent une contrainte due à la disposition du piston 36, c'est-à-dire lorsqu'il occupe sa position normale et les contacts du 35 commutateur temporisé sont guverts. Avant que l'ensemble/"fermeture" d'extrémité assemblé 48 ne soit ajusté sur le boîtier 31, on détermine par un essai son 71 32732 7 2106453 régime de fuite d'air. De préférence, pour une différence de pression de 41,3 kN/m , le régime de la fuite d'air ne doit pas être supérieur à 5,3 cm d'air en une minute. La description du fonctionnement du commutateur temporisé 5 des figures 1 et 2 permet de comprendre le mode de fonctionnement du commutateur des figures 3 et 4. Une fuite d'air se produit à un régime réglé par les éléments 53 dont la porosité peut être prédéterminée. Cependant, dans le mode de réalisation des figures 3 et 4, il est facile de provoquer manuellement le fonc-10 tionnement du commutateur, avant que toute la période de temporisation se soit écoulée . C'est-à-dire que lorsque le commutateur a été armé (par une traction exercée sur la tige de commande 44 qui écarte le piston 36 des pointes de contact 60 et qui leur permet de se referme^'une sur l'autre), la période 15 de temporisation prédéterminée qui s'écoule avant que les contacts ne s'ouvrent à nouveau au moment où la face d'extrémité radiale et plane de l'élément de commande 39 du piston vient brusquement en contact avec la bande élastique 58, peut être raccourcie par une détente brusque de la pression à l'intérieur 20 de la chambre 55. Dans ce but, on enfonce à la main le bouton fixé à la tige de commande 44 de sorte que l'élément 39 est séparé de l'élément coulissant 38 du piston contre la force du ressort 42. Aussitôt, le joint étanche entre ces deux éléments 38,39 (constitué par le bourrelet annulaire 39a) est rompu de sorte que 25 l'air de la chambre 55 peut s'échapper rapidement par l'ouverture du bossage de commande 40. Lorsque la différence de pression de part et d'autre du piston 36 est annulée, le ressort 47 déplace rapidement le piston 36 vers le disque 50 jusqu'à ce que la face d'extrémité radiale avant de l'élément 39 soit 30 appliquée contre la bande 58 et la dévie vers le disque 50, afin d'ouvrir les contacts. On se rend compte qu'en fonctionnement normal, c'est-à-dire lorsque toute la période de temporisation peut s'écouler au moment de l'arrivée du joint annulaire 37 à la partie oblique 35 ou partiellement conique 35 du boîtier, la pression est détendue brusquement dans la chambre 55 dont l'air s'échappe rapidement par les gorges orientées axialement 38a de la périphérie de l'é-1'élément 38. 71 32732 s 210ô4bd Lorsqu'on désire régler la durée de la période pendant laquelle la lunette arrière d'un véhicule doit être chauffée par -un dispositif de chauffage électrique aproprié (par exemple l'élément- de chauffage décrit dans la demande de brevet français 5 N° 71.05820 déposée le 19 Février 1971 par la Demanderesse, un commutateur temporisé est avantageux du fait du courant intense, de l'ordre de 10 à 15 ampères qui est absorbé par le dispositif de chauffage. Si le courant est maintenu pendant des périodes de durées prolongées, alors que le moteur du véhicule est 10 arrêté, la batterie du véhicule peut être suffisamment déchargée pour empêcher tout démarrage ultérieur du moteur. Avec l'un ou l'autre commutateur temporisé décrit plus haut, connecté en série avec le dispositif de chauffage aux bornes de la batterie du véhicule, le dispositif de chauffage de la lunnette arrière ne 15 peut être maintenu en fonctionnement pendant une période de durée plus longue que la période de temporisation du commutateur (à moins, bien entendu que le commutateur ne soit armé à nouveau). Une telle période est de l'ordre de 12 à 15 minutes. En cas de besoin, le commutateur des figures 1 et 2 peut être calibré 20 d'une façon appropriée après son montage afin de l'accorder à cette période de temporisation nécessaire (ou avec toute autre période de temporisation) par une peinture de la surface extérieure du disque 18 en matière céramique qui réduit sa porosité effective. 25 II va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes, sans sortir de son cadre. "*48? 71 32732 9 2106453 HEIffiHDICATIOMB 1. Commutateur temporisé comprenant un piston poussé par un rassort et coulissant contre une pression pneumatique à l'intérieur d'un cylindre, afin de provoquer le fonctionnement de 5 contacts électriques lorsque le piston atteint une position prédéterminée, dans le cylindre, caractérisé en ce qu'un organe poreux ferme le cylindre, de manière que l'air comprimé par le poreux piston puisse s'échapper à travers cet organe/a un régime prédéterminé . 10 2. Commutateur temporisé suivant la revendication 1, carac térisé en ce que le diamètre du cylindre augmente au-delà de ladite position prédéterminée, de sorte que lorsque le piston atteint cette position, la pression de l'air détendue brusquement permet le fonctionnement brusque des contacts. 15 3. Commutateur temporisé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le piston comprend deux éléments poussés hermétiquement par un ressort l'un contre l'autre afin de se déplacer en bloc, les deux éléments pouvant être déplacés l'un par rapport à l'autre, afin de faire cesser leur contact/en consé-20 quence, de détendre la pression de l'air. 4. Commutateur temporisé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe poreux est en matière céramique. 5. Commutateur temporisé suivant l'une quelconque des re-25 vendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe poreux est en un métal fritté, par exemple en bronze. 6. Commutateur temporisé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un premier contact occupe une position fixe entre le piston et l'autre con- 30 tact, ce dernier étant poussé élastiquement contre le premier contact par un élément situé dans le trajet pourcouru par ledit -Diston.