Brevet FR2125521A1 — publié le 19720929

L'invention concerne un disjoncteur thermique perfectionné et son procédé de fabrication. Différents montages électriques de régulation comportent depuis longtemps des disjoncteurs thermiques destinés à fermer 5 ou ouvrir un circuit électrique selon l'énergie thermique qui leur est communiquée. Ces montages régulateurs doivent fréquemment se déclencher à une température précise, par exemple dans le cas où un disjoncteur thermique est placé dans la zone de chaleur d'un dispositif à contrôler et où le montage régulateur est sensible 10 à tout échauffement de ce dispositif et entreprend de ce fait une action corrective. Par conséquent, une réponse logique à des températures précises constitue un impératif important pour la fabrication de disjoncteurs thermiques, ce qui demande beaucoup de rigueur dans leur conception et leur fabrication,- surtout pour 15 les techniques de production en série, afin que ces disjoncteurs puissent fonctionner à la même température, le procédé de fabrication de disjoncteurs thermiques selon l'invention permet leur étalonnage précis en cours de fabrication, dispense donc de cette opération une fois le montage terminé et assure un fonctionnement 20 précis et sûr de l'appareil fini. les disjoncteurs de fabrication antérieure, décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique ÎT° 2 745 924» ÏT° 3 148 258 et N0 3 230 607 sont étalonnés en cours de fabrication. Dans le . précité brevet n° 2 745 924/,par exemple, un disjoncteur comporte" deux 25 éléments de contact placés dans une douille constituée de plusieurs pièces et dont les extrémités venant en contact sont maintenues par une entretoise. Une matière est coulée autour des éléments de contact et durcit à la température de fonctionnement du disjoncteur. Une fois 1'entretoise ôtée, le montage est terminé» Dans précité 30 le brevet n° 3 148 258/, semblable au brevet précédent, les éléments de contact sont placés dans une douille constituée de plusieurs pièces et maintenus, par un dispositif non illustré, pendant le durcissement d'un dépôj; de matière plastique. Le disjoncteur du précité brevet n° 3 230 607/comporte une tige cylindrique qu'une bilame 35 à contact peut déplacer axialement, pendant le durcissement d'une matière thermodurcissable. 72 05217 2125521 Bien que les montages de disjoncteurs antérieurs, décrits ci-dessus, peuvent convenir, ils présentent néanmoins les inconvénients de ne pas pouvoir positionner précisément les divers éléments de contact dans la douille ou dans 1*embase, cette dernière 5 n'étant en outre pas durable, et de maintenir les divers éléments ■ de contact pendant la phase de durcissement par une entretoise susceptible d'endommager les contacts ou de courber les éléments au-delà des tolérances lors de son retrait. De plus, les procédés de fabrication de ces montages ne sont généralement pas adaptables 10 aux techniques à-grande vitesse de la production en série et augmentent donc le prix. Bien que les problèmes relatifs à la conception et à la fabrication de disjoncteurs thermiques soient traités depuis longtemps, il n'existe pas, jusqu'à présent, d'appareil de ce type, précis et étalonné, de fabrication simple et à 15 bon marché. l'invention concerne un disjoncteur thermique à bon marché, étalonné en cours de fabrication en vue d'un fonctionnement précis et sûr, et à un procédé de fabrication d'un disjoncteur thermique étalonné, sensible à une température précise et présélec-20 tionnée. Le disjoncteur selon l'invention comprend une douille d'une seule pièce comportant une extrémité ouverte et une extrémité fermée qui présente deux fentes parallèles ; deux lamelles de contact, dont une au moins est bimétallique, comprennent une partie 25 de fixation, située du côté opposé à leur extrémité de contact et à proximité de laquelle se trouve une butée en saillie pouvant venir contre un bord de l'une des fentes, cette partie de fixation étant située à l'intérieur de la douille ; une matière ther-modurcissable est coulée dans la douille et entoure les parties 30 de fixation des lamelles,puis durcie à une température particulière pendant que les extrémités opposées de ces lamelles sont maintenues dans une position prédéterminée, la douille et la matière thermodurcissable réagissant l'une sur l'autrg&t formant une embase d'un seul venant dans laquelle les lamelles de contact 35 prennent leur position prédéterminée lorsqu'elles sont portées à la température particulière. 72 05217 2125521 La douille d'une seule pièce réagit avec la matière thermo-durcissable pour former une embase d'un seul tenant pour les lamelles de contact d'un disjoncteur thermique. Un procédé simple et bon marché permet la fabrication d'un. 5 disjoncteur thermique précis. Deux lamelles de contact sont positionnées avec précision dans une embase d'un seul tenant pendant le montage, ce qui augmente la sûreté de fonctionnement et diminue le prix. La simplicité de fabrication, la précision de fonctionne-10 ment, l'étalonnage réellement précis, et la possibilité de positionner avec précision deux lamelles de contact, en cours de fabrication, sans endommager les plots de eontact électrique montés sur ces lamelles ou sans modifier l'étalonnage du disjoncteur sont les avantages offerts pour l'invention. 15 L'invention sera décrite plus en détail en regard des des sins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels î la figure 1 est une vue en plan d'un détail de plusieurs douilles fixées sur une bande en vue de la fabrication d'un dis-20 joncteur thermique selon l'invention | la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1 ; la figure 3 est une élévation d'une lamelle de contact ; la figure 4 est une vue de face de la lamelle de la figure 25 3 ; la figure 5 est une coupe d'un disjoncteur thermique selon l'invention avec le boîtier partiellement en place ; la figure 6 est une coupe, semblable à celle de la figure 5» d'un disjoncteur thermique complet ; 30 la figure 7 est une élévation d'un manchon-support destiné à la fabrication du disjoncteur des figures 5 et 6 ; la figure 8 est une vue en plan du manchon de la figure 7 î et les figures 9 à 12 sont des coupes du disjoncteur en cours 35 de fabrication selon le procédé de l'invention. Un disjoncteur thermique 20 selon l'invention, représenté sur les figures 1 à 6, comprend un cylindre moulé ou douille 22 72 05217 2125521 dont le fond 24 est fermé et sous lequel se trouve un épaulement 26. Le fond 24 présente deux fentes parallèles, espacées et cen-, ,28 trees/,dont les bords inclines divergent vers l'exterieur, comme illustré sur la figure 2. 5 L'extrémité supérieure de la douille 22 est ouverte et com porte de chaque côté deux pattes 30 cassables reliées à deux bandes extérieures 32. Ces pattes 30 sont de section conique dont l'extrémité étroite ou sommet est fixée au bord supérieur de la douille, de sorte qu'en poussant cette dernière dans un boîtier, 10 lors du montage du disjoncteur, les pattes 30 seront cisaillées et détachées. Les douilles 22 peuvent être moulées séparément ou sur des bandes, comme illustré sur la figure 1, en fonction des techniques de fabrication considérées. Les bandes 32 permettent une 15 manipulation rapide des douilles et réduisent de ce fait le temps et les prix du montage du disjoncteur. Les douilles sont réalisées d'une seule pièce moulée en matière plastique adaptée. Ce montage assure un positionnement correct des éléments de contact du disjoncteur et élimine la possibilité de fuites en cours de fabrica-20 tion. De cette façon, les étapes supplémentaires de fabrication exigées pour un assemblage précis et un alignement des diverses parties des douilles sont évitées. Le disjoncteur thermique 23 comprend deux lamelles de contact 34» de réalisation semblable. Chacune des lamelles comporte 25 un plot de contact 36 disposé en diagonale près d'une extrémité et réalisé convenablement par exemple par martelage, afin que la surface de contact soit parallèle à la surface de la lamelle (voir figures 3 et 4). La position en diagonale des plots de contact permet une réduction de prix, du fait que les lamelles sont 30 semblables, et assure le contact, même en cas d'un léger décalage. L'extrémité côté contact des lamelles 34 est arrondie afin de pouvoir coopérer avec un gabarit d'étalonnage. Une butée 38 en saillie, située environ aux 3/5 de la longueur totale de la lamelle en partant de l'extrémité contact, et 35 pouvant être un ergot, une languette, un cran ou autre, est fixée sur la surface de là lamelle afin d'assurer un positionnement correct des lamelles dans la douille 22 pendant l'étalonnage. La 72 05217 5 2125521 partie de la lamelle située au-dessus de la "butée 38 est inclinée suivant un certain angle, comme illustré sur la figure 3j et constitue la partie de fixation de la lamelle. Cette partie présente deux ouvertures centrées 40 qui permettent de "bloquer les lamelles 5 après leur montage. Les bords des lamelles de contact peuvent être dentelés ou découpés en plus ou en remplacement des ouvertures 40. Chacune des lamelles 34 présente une ouverture 42 centrée dans l'extrémité de connexion arrondie et dont les côtés 44 sont décalés du plan des lamelles de manière à loger l'extrémité dénu-10 dée d'un des deux fils conducteurs 45 du disjoncteur. Ces côtés décalés 44 de l'ouverture 42 guident latéralement "les fils 45 et permettent d'accroître la surface de soudage des fils(figures 5 et 6). Au moins une, et de préférence les deux lamelles de contact sont bimétalliques et sont insérées, par l'extrémité de connexion, 15 dans les fentes 28 de la douille 22, les côtés de grande dilatation se faisant face. Si, peur un refroidissement, l'ouverture du contact est désirée, les lamelles peuvent être disposées de manière à ce que leurs côtés de faible dilatation se trouvent face à face. Les lamelles de contact sont de préférence plaquées à l'or 20 afin d'assurer leur protection et .leur conductivité électrique. Dans la réalisation présentée, elles sont disposées face à face, de manière à limiter les risques d'ouverture prématurée du contact dû aux chocs et/ou aux vibrations pour une température inférieure à la température de fonctionnement normal. Du fait de la situation 25 face à face des lamelles bimétalliques, la force de maintien du contact en position fermée est doublée pour toutes les températures inférieures à la température de fonctionnement. Apres la mise en place des lamelles 34 dans la douillle 22, une quantité de matière thermodurcissable adaptée 46,par exemple 30 une résine époxyde, à l'état non durci, liquide ou semi-liquide, est versée dans la douille et entoure les parties de fixation des lamelles afin de les solidariser de l'embase. Après- durcissement de la résine, le disjoncteur complet est glisse dans un boîtier - " (figure 5) cylindrique 48 dont une extrémité est fermée et arrondie/. Ce boî- 35 tier 48 comporte une partie inférieure 50 reliée à une partie-supérieure 52, de diamètre légèrement supérieur à celui de la précédente, par une partie 54 en forme d'anneau incliné. Cette dernière 72 05217 6 2125521 coopère avec l'épaulement 26 et le bord inférieur de la douille 22 au positionnement de cette douille, et par conséquent, des lamelles de contact, dans le boîtier (voir figure 6). Ce boîtier 48 est réalisé de préférence en métal ou en alliage métallique, du fait 5 de la bonne conductivité thermique de ces matières, mais peut aussi être en toute autre matière convenable, telle que matière plastique ou verre, la partie active des lamelles bimétalliques 34 est enfermée dans la partie inférieure 50 du boîtier, remplie d'air ou de gaz. Un espace suffisant permet aux lamelles de fonc-10 tionner sur une large plage de température sans toucher le boîtier. lors du montage de la douille 22 dans le boîtier 48, le bord supérieur de ce dernier vient en contact avec les pattes 30 de la douille tout contre le bord de celle-ci (voir figure 5). Du fait 15 de la faible section du point d'attache de ces pattes à la douille, elles sont cisaillées lorsque cette dernière est poussée dans le boîtier en fin de montage. Des bavures, provenant du cisaillement des pattes, fournissent une force de retenue appliquée latéralement à l'intérieur du boîtier et assurent le montage du dis-20 joncteur dans le boîtier. Ensuite, le remplissage, par une matière imperméable convenable 56, de l'éxtrémité ouverte de la douille permet son obturation, comme illustré sur la figure 6, ou bien le montage complet peut être enrobé de cette matière 56. Un gabarit d'étalonnage, illustré sur les figures "7 et 8, 25 est constitué par "un manchon 60 dont l'extrémité inférieure est découpée en quatre languettes 62, deux d'entre elles étant repliées vers l'intérieur .de ce manchon afin d'en fermér le fond. La moitié inférieure du manchon présente plusieurs ouvertures 64 qui permettent à l'air, de circuler à l'intérieur durant les opérations de 30 durcissement et d'étalonnage décrites ci-dessous. La moitié supérieure^ manchon 60 est divisée en quatre languettes cintrées 66 dont le bord supérieur est martelé de manière à fournir une surface d'accrochage à la douille 22. Un tampon cylindrique 68 d'alignement, illustré sur la fi-35 gure 9t coulisse dans la moitié inférieure du manchon 60 et présente, à sa"surface supérieure,'un évidement 70 de forme conique. " Ce tampon 68 est actionné vers le haut par un ressort 72 dé faible force monté à l'intérieur du manchon 60, entre la face inférieure 72 05217 7 2125521 du tampon 68 et les languettes 62. Plusieurs ergots 74, situés sur la face interne du manchon 60 forment des butées de retenue du tampon 68 dans ce manchon et limitent son mouvement vers le haut. 5 Le procédé de montage et d'étalonnage du disjoncteur ther mique 20 de l'invention est illustré sur les figures 9 à 12„ Au départ, les lamelles de contact 34 sont insérées par leur extrémité de connexion dans les fentes 28 de la douille 22, comme illustré sur la vue éclatée de la figure 9. Cette douille, suppor-10 tant les lamelles bimétalliques 34 est ensuite glissée dans le manchon 60, les extrémités arrondies de contact dë ces lamelles 34 viennent se loger dans 1'évidement conique 70 du tampon 68. Les lamelles 34 sont engagées de force dans la douille 22 lorsque celle-ci descend dans le manchon, jusqulà ce que les butées 38 15 viennent en contact avec les bords inclinés des fentes 28 ; une poursuite du mouvement de la douille 22 fait descendre le tampon 68 à 1*encontre de la force du ressort 72 jusqu'au moment où cette douille 22 repose en position stable dans le manchon 60, comme illustré sur la figure 10. 20 Llévidement 70 du tampon 68 coopère avec les lamelles de contact 34» sous llaction du ressort 72, à maintenir ces deux lamelles 34 alignées correctement, dans le sens longitudinal, l'une par rapport à l'autre et à la douille 22, à assurer leur positionnement correct par rapport à cette douille 22 en les repoussant 25 de force vers le haut de manière à ce que les butées 38 viennent contre les bords des fentes 28, et à produire une légère force» dirigée vers l'intérieur, appliquée à proximité et derrière les plots de contact 36 afin de lés maintenir ensemble, sans leur soumettre de contrainte au cours du montage. Par conséquent, la réa-30 lisation d'une butée 38 sur les lamelles de contact 34» les fentes de 1*embase de la douille ou moulage 22, et le manchon 60, le tampon 68 et le ressort 72 du gabarit d'étalonnage constituent un dispositif simple mais précis pour le montage du disjoncteur thermique de l'invention. 35 De la matière thermodurcissable 46, à l'état brut ou non dur ci est versée dans la douille 22 afin de recouvrir les parties de fixation des lamelles 34 et de s'écouler dans les ouvertures 40 72 05217 8 2125521 pour interdire tout déplacement de ces lamelles après durcissement (voir figure 12). Le montage complet, illustré sur la figure 12, est ensuite chauffé et maintenu à la température de fonctionnement du disjoncteur. La matière thermodurcissable 46 est choisie 5 de manière à ce que la température de fonctionnement du disjoncteur se situe dans la plage de températures de durcissement de cette matière, afin que cette dernière une fois durcie, les lamelles 34 se courbent et restent en position suivant un angle correspondant à leur étalonnage. Pour ceci, les parois divergentes des fen-10 tes 28 permettent un mouvement ou une flexion libre des lamelles qui ne sont, de la sorte, soumises à aucune contrainte susceptible par ailleurs dtaffecter l'étalonnage du disjoncteur. La courbure des lamelles de contact 34 apparaît en comparant la figure 10, illustrant le montage avant chauffage, à la figure 12, illustrant 15 le montage pendant la phase de durcissement. Pendant cette phase, la douille de matière plastique 22 et la matière 46 réagissent mutuellement pour donner une embase, pour les lamelles 34» d'une seule pièce et robuste permettant d'augmenter la longévité du montage. Un moule amovible peut remplacer la douille 22 ; dans ce 20 cas, l'embase moulée doit être dimensionnée de manière à s'ajuster correctement dans le boîtier. A la fin de la phase de durcissement, la source de chaleur est éloignée et le gabarit d'étalonnage séparé du sous-ensemble disjoncteur constitué des lamelles bimétalliques 34 et de l'embase compacte formée par la douille 22 25 et la matière 46 durcie. Ensuite, les fils conducteurs 45 sont soudés aux bornes de connexion des lamelles 34 et le sous-ensemble est glissé dans le boîtier 48 (voir figure 5). Lors de cette dernière opération, les pattes 30 sont cisaillées et l'ensemble peut ensuite être fermé hermétiquement, comme .illustré sur la figure 6. 30 En cours de fonctionnement, les plots de contact 36 du dis joncteur 20 complet restent en contact jusqu'à ce que la température étalonnée de fonctionnement soit atteinte ; à ce moment, les lamelles occupent la position dans laquelle elles ont été maintenues pendant la phase de durcissement, les plots 36 se touchant 35 très légèrement. Au-delà de cette température, les plots de contact s'écartent et ouvrent de ce fait un circuit électrique. Après refroidissement du disjoncteur à la température d'étalonnage, les 72 05217 9 2125521 plots reviennent en contact comme précédemment et ferment un circuit électrique. De cette manière, le disjoncteur fonctionne effectivement à la température présélectionnée qui régnait lors de la phase de durcissement du sous-ensemble. 5 Ce procédé de fabrication d'un disjoncteur thermique peut être résumé par les étapes suivantes : réalisation d'une butée en saillie sur chacune des deux lamelles de contact dont une au moins est bimétallique, cette butée se trouvant à proximité de la partie de fixation de ces lamelles ; insertion de ces dernières, par leur 10 partie de fixation, dans une douille fendue, en les forçant jusqu'à ce que les butées viennent contre le bord de la douille ; maintien en contact des extrémités opposées des lamelles ; coulage, dans la douille, d'une matière thermodurcissable qui entoure les parties de fixation des lamelles de contact ; et chauffage de la 15 douille et des lamelles à une température de fonctionnement présélectionnée, à laquelle la matière durcit et qui est aussi la température étalonnée de fonctionnement des lamelles de contact. Par conséquent, cette invention permet la fabrication en série simple, rapide et bon marché de disjoncteurs thermiques fonc-20 tionnant à une température précise, réalisés en vue d'un fonctionnement sûr, durable et précis. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. 72 05217 « 2125521 REVENDICATIONS 1. Disjoncteur thermique, caractérisé en ce qu'il comporte une douille d'une seule pièce comprenant une extrémité ouverte et une extrémité fermée comportant deux fentes parallèles, deux la- 5 melles de contact, dont une au moins est bimétallique, et qui comprennent une partie de fixation opposée à l'extrémité de contact et une butée en saillie située à proximité de la partie de fixation, ces lamelles étant glissées dans lesdites fentes de la douille, les parties de fixation étant situées à l'intérieur de 10 ladite douille, chacune desdites butées étant disposée de manière que la matière thermodurcissable versée dans la douille entoure les parties de fixation desdites lamelles et durcisse à une température particulière, pendant que les extrémités opposées desdites lamelles sont maintenues dans une position prédéterminée, ladite 15 douille d'une seule pièce et ladite matière réagissant l'une sur l'autre de manière à constituer une embas§&'un seul tenant qui maintient les lamelles dans ladite position prédéterminée lorsqu'elles sont portées à ladite température particulière. 2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 que chacune des deux lamelles de contact est bimétallique et comporte, à son extrémité de contact, un plot de contact disposé en diagonale. 3. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des deux lamelles de contact présente, dans sa partie 25 de fixation, une ouverture dans laquelle se dépose une partie de ladite matière. 4. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des fentes de l'extrémité fermée de ladite douille est délimitée par deux parois qui divergent vers l'extérieur et qui 30 facilitent le mouvement latéral desdites lamelles de contact dont les butées en saillies viennent contre l'une des parois divergentes de chacune des fentes. 5. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé par un boîtier ouvert à une extrémité dans lequel vient se loger ladite 35 douille d'une seule pièce qui est en matière plastique et présente plusieurs bavures qui dépassent extérieurement la périphérie de son bord supérieur et qui coopèrent avec les parois dudit boîtier 72 05217 n 2125521 pour immobiliser ladite douille dans ce dernier. 6. Disjoncteur selon la revendication 5» caractérisé en ce que deux fils conducteurs sont reliés chacun par une extrémité aux extrémités des lamelles de contact, et en ce que la fixation 5 de ladite douille dans ledit boîtier est renforcée par un apport de matière entourant lesdites extrémités desdites lamelles. 7. Procédé de fabrication d'un disjoncteur thermique, caractérisé par la réalisation d'une butée en saillie, sur chacune de deux lamelles de contact, à proximité de leur partie de fixation, 10 au moins l'une des deux lamelles étant bimétallique , l'insertion des deux lamelles dans une douille fendue, la partie de fixation de ces lamelles se trouvant à l'intérieur de ladite douille, la poussée sur les lamelles jusqu'à ce que lesdites butées viennent contre ladite douille, le contact électrique entré les lamelles 15 étant conservé par retenue de leurs extrémités opposées à la partie de fixation, la coulée de matière thermodurcissable, entourant les parties de fixation des lamelles, à 1*intérieur de ladite douille, et le chauffage de cette douille et des deux lamelles de contact à une température présélectionnée de fonctionnement pour 20 durcir ladite matière thermodurcissable et étalonner en même temps la température de fonctionnement desdites lamelles. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite poussée provoque l'alignement longitudinal des lamelles entre elles et avec la douille et la pénétration desdites extrémités 25 opposées desdites lamelles dans 1'évidement conique présenté à la surface d'un tampon qui, lorsque la poussée lui est appliquée, tend à ramener lesdites lamelles l'une vers l'autre et en direction de la douille. 9. Procédé selon la revendication 7» caractérisé en ce que 30 ladite douille est en matière plastique et d'une seule pièce, ledit chauffage provoquant la liaison de la matière thermodurcissable à ladite douille de manière à former une embase pour lesdites lamelles de contact, et ladite douille comportant plusieurs pattes cassables dépassant extérieurement de la périphérie de son bord 35 supérieur, l'insertion de cette douille dans le boîtier par son extrémité ouverte provoquant le cisaillement desdites"pattes par le bord dudit boîtier. 72 05217 2125521 10. Procédé selon la revendication 7» caractérisé en ce que l'étape de ladite réalisation d'une butée en saillie comprend la découpe d'une ouverture dans la partie de fixation de chacune des deux lamelles de contact, et en ce que la coulée comprend le remplissage de ladite ouverture par de la matière thermodurcissable.