Brevet FR2115309A1 — publié le 19720707

La présente invention conseni© clos commuta teur-s électriques du type comportant des contacts électriques actionnés mécaniquement'. L'invention concerne en particulier un dispositif de commande 5 pour commutateur électrique, qui comporte un corps rotatif couplé à un élément de commande au moyen duquel le corps rotatif peut être déplacé transversalement par rapport à son axe de rotation le long d'une surface avec laquelle le corps rotatif est maintenu élastiquement en contact glissant jusqu'à ce qu'il touche un 10 obstacle d'où il se dégage ou s'échappe,lorsque son mouvement se poursuit dans la même direction,par rotation autour de l'axe. Selon la technique antérieure, le corps rotatif agissait comme une came pour actionner un mécanisme secondaire de commutation, en général un mécanisme à rupture brusque, comprenant les 15 contacts électriques du commutateur. Une telle disposition se rencontre entre autres dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3.281565 ,et présente certains inconvénients précisés plus loin. Il est essentiel d'éviter, ou au moins de diminuer, les risques d'amorçage d'arcs entre les contacts électriques d'un com-20 mutateur , car il peut en résulter une rapide détérioration des contacts et même leur soudure mutuelle , qui les rend inséparables sous l'action d'un ressort de rappel. C'est pourquoi il est important de maintenir propretés contacts électriques, car on sait bien que ceci diminue la tendance à la formation d'ares et se 25 traduit par la prolongation de la vie du commutateur. La disposition connue précitée ne contribue aucunement à prolonger la vie du commutateur, car elle ne touche que l'actionnement d'un mécanisme secondaire de commutation et non le réglage ou la commande des contacts électriques qui dépend du mécanisme secondaire. 30 La présente invention propose,pour diminuer la tendance à la formation d'arcs entre les contacts électriques d'un commutateur électrique,des dispositions telles que lesdits contacts soient pratiquement auto-nettoyants. L'invention a aussi pour objet de permettre aux contacts d'être solidarisés au moyen de l'é-35 lément qui les actionne, dans le cas où ils se seraient soudés entre eux. Pour atteindre ces buts, aiçtsi que d'autres qui seront exposés plus loin, un commutateur électrique selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un contact "mobile" formant partie intégrante du corps rotatif de manièie à coopérer en fonc-40 tion de la position angulaire du corps,avec un contact "fixe"non 71 41596 2 2115309 mobile par rapport à la surface le long de laquelle glisse le corps. Il en résulte que le contact "mobile" établit ou coupe le contact avec le contact "fixe" par un mouvement de glissement ou friction qui a pour effet de nettoyer les surfaces des contacts. 5 intéressés. Un autre but de l'invention est de donner un mouvement brusque au contact "mobile". A cet effet, dans un mode de réalisation . préféré de 1'invention,le corps présente au moins deux faces plates adjacentes destinées à entrer alternativement en contact avec la surface, un ressort agit de manière à maintenir le corps 10 contre la surface, assurant ainsi que chaque changement de position angulaire du corps rotatif g1effectue par une action brusque et enfin le contact "fixe" est disposé de manière que le contact "mobile" ait un contact brusque avec lui. Un autre but de l'invention est de fournir un commutateur 15. électrique à poussoir ou à bascule, d'une construction particulièrement simple et compacte. De préférence, à cet effetjou bien le corps rotatif est en un matériau électriquement conducteur et constitue lui-même le contact "mobile",ou bien en un matériau électriquement isolant, le contact "mobile" étant sensiblement de 20 niveau avec une des faces du corps rotatif qui peut glisser en contact avec la surface, et le contact "fixe" constituant au moins une partie de la surface. Dans un mode de réalisation préféré,le contact "fixe" est formé d'une lame élastique agissant sur le corps rotatif, et le long de laquelle celui-ci glisse. 25 . On a décrit ci-après divers exemples préférés de réalisa tion de l'invention,en référence aux dessins annexés dans lesquels : Pig.l à 4 représentent schématiquement un premier commutateur à poussoir selon l'invention,à divers stades de son fonc-30 tionnement; Fig.5 est une vue de détail, eh plan,d'une partie du commutateur des figures 1 à 4. : Figs.6 à 9 représentent schématiquement divers stades de fonctionnement d'un second commutateur à poussoir selon l'inven-35 tion; Fig.10 est une vue de* détail'en plan du commutateur des _ figures 6 à 9 Figp.ll et 12 représentent une vue en coupe d'un troisième ' 71 41596 3 2115309 me commutateur à poussoir, en fait d'un disjoncteur en deux de ses stades de fonctionnement; Fig.13 est une vue schématique d'une partie d'un premier commutateur à bascule selon l'invention; 5 Fig.14 est une vue en coupe d'une variante du commutateur de la figure 13; Fig.15 est une vue selon les flèches de la coupe I-I de figure 14 ; Fig.16 représente la disposition des contacts fixes de com-10 mutateur de figure 14 vu suivant les flèches de la ligne II-II de cette figure 14. Aux figures 1 à 5* on voit un commutateur à poussoir comprenant un bloc 10 de matériau isolant, par exemple en "NYLON", ayant la forme d'un cube massif monté rotatif à l'extrémité d'un plon-15 geur 11 représenté par un tireté mixte. Dans une gorge ménagée dans le bloc , une bande électriquement conductrice 12 s'étend autour de trois faces dyfcloc 10 ,les extrémités de ia bande affleurant au ras de la quatrième face du bloc (fig.l à 4). Il n'y a pas de contact électrique entre le plongeur 11 et la bande conduc-20 trice 12,cette dernière constituant un pont ou étrier de contact électriquement isolé affleurant sensiblement au niveau de la surface de deux faces opposées du bloc, dont chacune est parallèle à l'axe de rotation 10a du bloc 10 (fig.5). Le bloc 10 est élastiquement enserré entre deux lames métalli-25ques élastiques parallèles 13 et 14 qui constituent deux contacts fixes. Comme on le voit nettement à la figure 5,1a lame élastique 14 présente une partie découpée qui définit une paire de languettes mutuellement opposées 14a et 14b et dont chacune a son extrémité libre recourbée selon un angle obtus en direction du plan de l'au-30 tre lame élastique 13 de manière à constituer en fait des saillies en forme de rampe 15 et 16 à partir du plan de la lame 14. Le bloc 10 peut glisser le long des parties de la lame 14 entre lesquelles sont situées les languettes 14a et 14b , de manière à traverser l'intervalle compris entre les extrémités libres des deux languet-35tes. En figure 1, le commutateur est représenté en position de coupure, le matériau isolant du bloc 10 étant alors en contact avec les lames élastiques (contacts fixes) 13 et 14. Lorsqu'on déplace le plongeur 11 dans la direction de la flèche,contre la force 71 41596 4 2115309 d'un ressort non représenté, le bloc 10 passe par-dessus de la rampe définie par la saillie 16, en abaisant la languette 14b (fig.2). La force ou raideur élastique de la lame élastique 13 est inférieure à celle de la.lame élastique 14,mais supérieure à 5 celle des languettes 14a et 14b . La raideur des languettes 14a et 14b peut être teâile qu'elle diminue celle de la lame élastique . Lorsque le plongeur poursuit son mouvement dans le sens de la flèche, l'arête amont du bloc 10 heurte la saillie 15 du bord 10 libre de la languette 14a, ce qui fait basculer le bloc 10 autour de cette arête jusque dans la position représentée à la figure 3. L'arête diamétralement opposée du bloc 10 vient en confact avec la lame élastique 13 qui fléchit en s'écartant de la lame 14. Lorsque le bloc 10 atteint une position de déséquilibre,la force 15 principalement exercée par la lame 13 pousse brusquement le bloc .10 contre la lame 14,et le mouvement ultérieur du plongeur 11 dans la direction de la flèche amène le bloc 10 dans la position de figure 4. On peut constater que la bande conductrice 12 établit alors un contact électrique entre les lames élastiques (con-20 tacts fixes ) 13 et 14. Le contacjt s'établit d'abord lorsque le bloc 10 bascule brusquement, et le glissement ultérieur de ce dernier assure la rupture de toute soudure intempestive susceptible de s'être formée. Lorsqu'on relâche le plongeur 11,1e ressort dé rappel (non 25 représenté) ramène le bloc 10 en lui faisant subir la séquence inverse de retour, c'est-à-dire que le bloc 10 heurte la saillie 16 et bascule de façon brusque jusque dans la position de coupure de figure 1. Dans le commutateur que l'on vient de décrire, le contact 30 électrique s'établit et s'interrompt respectivement en poussant et en relâchant le plongeur 11. Dans l'exemple des figures 6 à 10,on a représenté un commutateur à poussoir du type dans lequel le contact électrique est alternativement établi et interrompu par pressions successives. La 35 construction de ce commutateur étant à beaucoup d'égards similaire à celle du commutateur des figures 1 à 5,on a utilisé les mêmes références pour désigner les organes homologues dans les figures 6 à 10. Dans le commutateur des figures 6 à 10,on notera que la 40 languette 14b et la saillie 16 sont supprimé es La lame élastique 71 41596 5 2115309 14, est remplacée par une lame de contact 140 pratiquement rigide dans laquelle est ménagé un trou rectangulaire 141. Sur l'un des côtés de la lame électriquement conductrice 140, est rivetée une lame élastique 142 dont une partie fait saillie dans le trou 141. 5 A son extrémité libre, la lame élastique 142 porte une saillie 14^ Qui dépasse par le trou 141 et qui a uns surface en forme de rampe dont la pente est orientée en sens opposé de celui de ladite extrémité libre par rapport à la surface de la lame 140 le long de laquelle glisse le bloc 10. La saillie 143 est donc équivalente 10 à la saillie 15 des figures 1 à 5. Lorsqu'on pousse le plongeur 11, le bloc 10 heurte la saillie 143 et bascule à partir de sa position de coupure dans laquelle la bande conductrice 12 n'est pas en contact avec la lame élastique 13 et la lame rigide 140,jusque dans la position de déséquili-15 bre de figure 6. Le bloc 10 s'abat alors brusquement par dessus la saillie 143 sous l'action de la force de la lame élastique 13, jusque dans la position de la figure 7>dans laquelle la bande conductrice 12 établit transversalement un contact électrique avec et par la lame élastique 13 et la lame rigide 140. 20 Lorsqu'on relâche le plongeur 11, le ressort de rappel 110 déplace le bloc 10 dans la direction opposée, le bloc passe sur la partie de la saillie 143 en forme de rampe, enfonce la lame élastique 142 (figure 8) jusqu'à occuper la position représentée en figure 9« Le bloc revient donc à sa position initiale sans 25 basculement, mais la bande conductrice 12 établit maintenant le contact entre la lame élastique 13 et la laine rigide 140, le commutateur étant en position "fermée" (ou "passe") . Un enfoncement et un relâchement ultérieurs du plongeur 11 agissent comme il vient d'être décrit, mais se traduisent par la coupure du contact. 30 Ledit commutateur a une action alternativement d'ouverture et de fermeture. La figure 10 représente le bloc 10 j^ans la position d'ouverture du commutateur, c'est-à-dire avant que le bloc 10 atteigne la position de figure 6. Le disjoncteur des figures 11 et 12 comporte un bloc 20 35 en matériau électriquement isolant monté à rotation libre sur l'extrémité d'un plongeur 21 qui se déplace vers la gauche du dessin contre un ressort 21a. Le bloe 20 présente une partie rectangulaire 20a portant vr.& bands -slectr-iqusra'snt conductrice 22 disposée comme indique: plus haut aux figures 1 b. 10.Dans sa position 40 A (figure 11),le bloc 20 est enserré entre une paire de contacts 71 41596 6 2115309 plats parallèles 23 et 24,dont-l'un 23 est rigide tandis que l'autre est une lame élastique 24,1a bande conductrice 22 établissant xm contact électrique entre les contacts 23 et 24.Comme on le voit à la figure 11, le bloc 20 est normalement empêché de se déplacer 5 vers la gauche - par la force du ressort 21a - au moyen d'un organe de verrouillage 25 supporté par un ressort plat 26. Entre le contact élastique 24 et le ressort de support 26 est interposée une bilame 27 disposée de manière à écarter le support 26 du contact 24 pour dégager l'organe de verrouillage du bloc 20. Le bloc 10 20 est en un matériau électriquement isolant,et le support 26 ni la bilame 27 ne sont en liaison électrique avec le contact 24. Un corps 30 en matériau électriquement isolant est pourvu d'une cavité 31 dont deux parois opposées forment un prolongement des surfaces des contacts 24 et 25 le long desquelles le bloc. 20 15 peut glisser. L'une des deux surfaces opposées (celle de dessus sur les figures) présente en 32 un profil dont le but sera précisé plus loin. Un ressort 33 logé dans le corps 30 poussé le plongeur 22 contre l'une des parois d'un alésage 34,que traverse le plongeur 22 à l'extrémité de la cavité, d'une façon telle que l'a-20 xe du plongeur est décalé par rapport à l'axe central de l'alésage 34 mais reste parallèle à cet axe. On a décrit ci-après le fonctionnement du disjoncteur des figures 11 et 12. Les différentes positions de fonctionnement du bloc 20 sont indiquées par les lettres de référence A à E. La position normale 25 du bloc 20 est la position A (fig.11); dans cette position,l'axe du plongeur 21 est légèrement incliné par rapport à l'axe de l'alésage 34,contre la force du ressort 33iLorsque , par exemple sous l'effet d'un courant de surcharge, la bilame 27 dégage l'organe de verrouillage 2g du bloc 20, ce dernier glisse sous l'action du 30 ressort 21a depuis sa position entre les contacts 23 et 24 jusqu'à la position B à l'intérieur de ^a2Ca^oc ^onmie ■'"e ressort 33 sollicite le plongeur vers le haut,/lors de'la poursuite du mouvement du bloc 20 et du plongeur 21,tend à suivre la surface profilée 32, atteint line position de déséquilibre à partir de laquelle 35 il bascule dans la position C sous l'action du ressort 33. Le plongeur 21 atteint la fin'de sa course et le bloc reste dans la position C, comme représenté aux figures 11 et 12. Le fait d'enfoncer le plongeur 21 ne réétablit pas le contact électrique entre les contacts 23 et 24,car le bloc 20 71 41596 7 2115309 prend les positions D et E (fig.12) . Le bloc 20 suit la surface profilée 32 vers la position D et glisse vers la position E le loig de la surface supérieure de la cavité 31 jusqu'au contact 23,1a partie arrondie du bloc 20 empêchant le contact avec l'extrémité 5 libre de la lame élastique 24. Si la bilame 27 a pu se refroidir suffisamment pour que l'prgane de verrouillage 25 soit revenu à sa position de figure 11 ,1a partie arrondie du bloc 20 écarte également l'organe de verrouillage 25 lorsqu'elle se déplace vers la position E. Ainsi, le bloc 20 ne se verrouille pas, et le relâ-10 chement du plongeur ramène simplement le bloc 20 dans sa position C. La remise du disjoncteur dans son état initial nécessite le retrait ou le pivotement vers l'arrière du contact 23,ainsi que la manipulation du bloc 20 pour le replacer dans la position A. A la figure 13 , on voit une partie d'un commutateur du ty-15 pe dit à bascule ou tumbler. Un bloc 40 en matériau électriquement isolant, ayant deux faces planes 40a et 40b perpendiculaires entre elles, est monté rotatif sur un -levier 41 (en trait mixte) pivoté autour d'un axe 42 parallèle à l'axe de rotation du bloc 40. Un conducteur électrique 43 porté par le bloc 40 présente deux lan-20 guettes 43a et 43b s'étendant dans des plans respectivement parallèles aux plans des deux faces plates 40a et 40b et décalées ra-dialement par rapport à l'axe de rotation du bloc 40. Chacune des languettes 43a et 43b porte à son extrémité libre une paire de contacts électriques, dont un seul de chaque paire,est visible 25 en figure 13. Un corps 44 en matériau électriquement isolant forme un support pour le bloc 40, qui est poussé vers le bas contre 3>e corps 44 par un ressort non représenté. Le corps 44 présente une cavité 45 qui reçoit l'arête du bloc 20 définie par l'intersection 30 des deux faces planes 40a et 40b . Dans la position illustrée,le bloc 40 occupe sa position neutre ou position de "coupure". Le corps 44 a une surface 46 le long de laquelle le bloc 40 peut glisser sur l'une ou l'autre de ses deux faces planes, suivant la direction dans laquelle est déplacé le levier 41. Deux paires de con-35 tacts fixes 47 et 48 sont montés adjacents respectivement aux deux extrémités opposées de la surface 46. Lorsqu'on déplace le levier 41 vers la droite (fig.13) le bloc 40 bascule hors de la cavité 45 vers la gauche, et, lorsqu'il atteint une position de déséquilibre, il s'abat brusquement 71 41596 8 2115309 contre la surface 46, ce qui amène la paire de contacts de la languette conductrice 43a à établir un brusque contact électrique avec la paire de contacts fixes 47. Le couple exercé sur le levier 41 fait glisser le blec 40 le long de la surface 46 vers la 5 position représentée en traits interrompus, les contacts de la languette 43a glissant en conséquence jusqu'au contact avec les contacts fixes 47. Le déplacement du levier 41 vers la gauche à partir de la position de figure 13 assure d'une manière analogue la commutation dans le sens opposé. Le commutateur décrit est 10 donc à deux directions. On a décrit ci-après le commutateur tumbler des figures 14 a 16 , dont le mode de travail est analogue à, et la construction est légèrement différente de celle du commutateur de la figure 13. Un bloe 50 monté à rotation sur un levier 51 comporte 15 une partie centrale dont la forme est analogue à celle du bloc 40 de la figure 13 èt qui porte une paire de ponts de contacts individuels 53 et 54 se présentant sous forme de bandes métalliques insérées dans deux faces adjacentes du bloc 50,dont chacune présente une arête commune à l'une respective de deux faces pla-20 nés 50a et 50b du bloe 50. Un corps en matériau isolant 56 a une surface 57 pourvue d'une cavité 58 dans laquelle est sollicitée par un ressort 52, l'arête du bloc 50 définie par les deux faces plantes 50a et 50b .A la surface 57 sont associés trois contacts fixes 59,60 25 et 61,comme représenté en plan en figure .16. Le contact mobile 53 porte électriquement les contacts fixes 59 et 61 lorsque le levier 51 est déplacé vers la gauche à partir de la position de figure 14,tandis que le contact mobile 54 ponte les contacts fixes 60 et 61 lorsqu'on déplace le levier 51 vers la droite,les 30 positions respectives du bloc 50 étant représentées en traits interrompus. Le déplacement brusque et le glissement s'effectuent de la même manière que pour le commutateur de figure 13. 71 41596 9 2115309 -REVENDICATIONS- 1.Commutateur électrique comportant un corps rotatif couplé à un élément de commande au moyen duquel le corps rotatif peut être déplacé transversalement par rapport à son axe de rotation le long d'une surface avec laquelle le corps rotatif est maintenu 5 élastiquement en contact^ glissant jusqu'à ce qu'il vienne buter contre un obstacle pour s'en dégager ensuite par rotation autour de l'axe lorsque son mouvement se poursuit dans la même direction, ce commutateur étant caractérisé en ce que le corps 10 est solidaire intégralement d'un contact "mobile"(12) qui coopère, suivant 10 la position angulaire du corps 10 ,avec un contact "fixe" 14 qui est immobile par rapport à la surface. 2. Commutateur électrique selon la revendication 1,caractérisé en ce que le corps 10 présente au moins deux faces planes adjacentes destinées à entrer alternativement en contact avec la 15 surface, en ce qu'il est prévu un ressort 13 agissant de manière à maintenir le corps 10 contre la surface et assure ainsi que chaque changement de position angulaire du corps 10 s'effectue de façon brusque, et en ce que le contact "fixe" 14 est disposé de manière que le contact "mobile" 12 entre brusquement en contact 20 avec lui. 3.Commutateur électrique selon l'une des revendications 1 et 2,caractérisé en ce que le contact "mobile" affleure pratiquement le niveau de l'une des faces du corps rotatif, ladite face pouvant glisser en contact avec la surface précitée,et en ce que 25 le contact "fixe" constitue au moins une partie de ladite surface. 4.Commutateur électrique selon la revendication 3,caractérisé en ce que le contact "fixe" est formé d'une lame élastique agissant sur le corps rotatif,ledit corps rotatif glissant le long de ladite lame élastique.