Brevet FR2239004A1 — publié le 19750221

L'invention concerne un commutateur cylindrique en charge avec des contacts principaux et auxiliaires en forme de segments, dans lequel le mouvement des contacts est obtenu au moyen d'une came-disque montée sur un arbre d'entrai- nement, et dont les surfaces de guidage attaquent des tringles d'entraînement des contacts. Dans des commutateurs de ce type, il est important que les différents contacts soient connectés dans un ordre déterminé avec des temps de recouvrement convenables, les durées et les intervalles de contact, ainsi que les pressions de contact ne devant pas se modifier, même durant une tres longue période,et même lorsque des usures se produisent sur certains des contacts. L'invention a pour but de créer un commutateur en charge, qui satisfasse d'une manière simple à de telles exigences. A cet effet, l'invention concerne un commutateur caractérisé en ce que la came-disque comporte une surface de guidage circulaire, s'étendant tout autour de l'arbre d'entraînement et présentant dans la direction de cet axe une hauteur variable, surface sur laquelle est guidé l'un des bras d'au moins un levier à deux bras tandis que l'autre bras de ce levier actionne les contacts, la came-disque étant susceptible de coulisser axialement entre certaines limites et étant, dans certaines limites également, mobile dans tous-les sens grâce à des portées en forme de rotules, tandis qu'un ressort pousse en permanence la came-disque contre le levier actionnant les contacts. Ce commutateur peut avantageusement être complété suivant les autres caractéristiques de l'invention, exposées dans les revendications secondaires. Les avantages obtenus grâce à l'invention résident en particulier en ce que, par la conception de la surface de guidage sur la came-disque, toute séquence désirée decommutation, avec les temps-de recouvrement souhaités pour les contacts, peut être obtenue, et en ce que les cames-disques peuvent être adaptées aux différents intervalles de contact possibles dans les différents secteurs, tels qu'ils peuvent se manifester du fait des tolérances ou des différentes usures des contacts, la mobilité des cames-disques dans tous les sens permettant de compenser ces influences. On va décrire ci-dessous plus en détail deux exemples de réalisation de l'invention, représentés sur les dessins ci-joints dans lesquels -- La figure 1 est une vue latérale en coupe d'un premier exemple de réalisation; - La figure 2 est une vue de dessus du même commutateur en charge avec dispositif accumulateur d'énergie; - La figure 3 montre, également en coupe latérale, le second exemple de réalisation; - Les figures 4 à 7 montrent le déroulement de la commutation, å différents instants au cours d'un processus de commutation; - Les figures 8 à 11 sont la représentation schématique des contacts et des cames-disques au cours d'un processus de commutation, et notamment aux instants correspondant aux figures 4 à 7. Ainsi que cela ressort de la figure 1, un arbre 2 de commutateur, dans le cas du premier exemple de réalisation, est monté dans une armature 1 de commutateur, au moyen d'une clavette coulissante élastique 3. Sur l'arbre 2 est placée la came-disque 5, comportant un moyeu 6 avec un alésage coulissant à rotule 7, et qui peut, de façon limitée, coulisser axialement sur l'arbre du commutateur et etre déplacée en tous sens. La came-disque est poussée vers le bas par un ressort 8. Elle comporte à sa périphérie une rainure de guidage 9, dans laquelle s'engagent les galets de guidage 10 des leviers coudés 11, disposés en cercle sur l'armature interne du commutateur, de façon correspondant à la disposition des contacts 40, 41, 400, 41", et montés dans des paliers fixes 12. A chaque levier coudé 11, sont articulées une tringle coulissante 13 et une tringle de traction 14. Les tringles coulissantes 13 sont montées dans des alésages de positionnement et de coulissement 15 de la platine intermédiaire 72 de l'armature 1 du commutateur et sont solidaires des ponts coulissants 16. Sur les appendices 17 de ces ponts coulissants sont articulés les ponts de contact 18. La référence 19 désigne un dispositif d'extinction des arcs. Les contacts antagonistes 20, 21 ou 20', 21' sont montés élastiquement dans l'armature 1. Les perçages 22 avec les voiles intermédiaires 23 servent à canaliser lthuile et à évacuer les gaz qui prennent naissance dans l'huile sous l'action des arcs électriques. Dans les rainures 24 et 25 se déplacent les galets 26 et 27 guidant les ponts coulissants 16. Par les rainures supérieures 25, les gaz en provenance des contacts supérieurs 20, 20' peuvent s'échapper. Pour réguler la vitesse de commutation, deux ailes réglables 28 sont rapportées sur l'arbre de commutateur 2 et suivant leur position, elles développent, lors de la rotation de l'arbre du commutateur, une résistance plus ou moins grande dans l'huile. L'arbre 2 du commutateur est couplé avec un dispositif accumulateur d'énergie 34. La roue à rochet 31 associée à ce dispositif est solidaire de l'arbre 2 du commutateur, tandis que la fourchette de commutation 32 coopere de manière connue avec le cliquet 33. Le ressort accumulateur d'énergie 34 comporte en complément un amortisseur de chocs 35. Un ressort de traction 36 sollicite en permanence le cliquet 33 dans la direction de la roue à rochet 31. La position 37 de l'aile indiquée en tireté est celle correspondant à la résistance minimale, alors que la position 38 également indiquée en tireté correspond a' la résistance maximale. L' exemple de réalisation représenté sur la figure 3 est basé sur le meme principe que celui décrit ci-dessust toutefois il comporte deux cames-disques 51 et 52 travaillant séparément, munies de moyeux 53 et 54. Plusieurs ressorts de compression 55 tendent à écarter les deux cames-disques l'une de l'autre. L'effet se transmet, par l'intermédiaire des galets 56, 57 et par l'intermédiaire des leviers oscillants 60, 61, montés respectivement parallèles entre eux deux par deux dans les moyeux 58, 59, aux pièces de contact 62, 63, si bien que celles-ci, suivant la position des surfaces de guidage, viennent s'appliquer sur leurs pièces de contact antagonistes, également montées sur ressorts. Au moyen de ressorts 68, les leviers oscillants 60, 61 sont amenés dans la position d'ouverture des contacts, autant que le permettent les surfaces de guidage des cames-disques 51, 52. Les pièces de contact mobiles 62, 63 sont rassemblées par paires et respectivement reliées par un conducteur flexible 69. Pour l'évacuation des gaz, des ouvertures 70, 71 et des voiles de guidage 23 sont également prévus ici dans ou sur l'armature du commutateur. Le fonctionnement de l'exemple de réalisation selon la figure 1 est le suivant Pendant le mouvement de rotation brusque, déclenché par l'accumulateur d'énergie 34, de la came-disque 5, les ponts de contact 18 avec leurs pièces de contact 40, 41 ou 40sus 41', sont poussés l'un après l'autre, par l'intermédiaire des leviers coudés 11, ainsi que des tringles de traction 14 et des tringles coulissantes 13, sur leurs contacts antagonistes 20, 21 ou 20', 212. Le processus cinématique dans ses différentes phases est rendu apparent sur les figures 8 à 11, dans lesquelles la rainure de guidage est représentée de façon développée. Le guidage des ponts de contact est alors pris en charge par les galets 26, 27 circulant dans les rainures 24, 25 ainsi que par les tringles 13, coulissant dans les alésages 15. Pour obtenir une commutation ininterrompue d'étage en étage, un recouvrement est nécessaire notamment pendant les instants de commutation indiqués sur les figures 6 à 10, od les contacts IV et III, ou inversement les contacts III et IV, doivent être simultanément enclenchés. Cette fonction est assurée de manière simple par une élaboration convenable de la rainure de guidage 9. La pression de contact nécessaire est préréglée par un ressort convenablement taré 8, agissant sur la camedisque 5. Les ressorts antagonistes 39 des contacts 20, 21, 20', 21e garantissent une commutation progressive et sans rebondissements. La came-disque 5 est théoriquement sollicitée de façon équilibrée, ou symétrique, par les groupes de contacts respectifs des trois phases, disposés triangulairement. Toutefois, des écarts de montage, les tolérances sur les différentes pièces, des usures inégales des contacts, etc..., peuvent entraîner un déséquilibre des efforts s'exerçant sur la camedisque, et cgest pourquoi celle-ci est mobile dans tous les sens. A cet effet, cette came-disque comporte un alésage de moyeu avec des portées 7 réalisées sous forme de rotules. Le ressort 8 n'assure pas seulement la pression de contact nécessaire. I1 déplace également la came-disque de la hauteur usure, si bien que les distances a et b des contacts restent inchangées, et ceci indépendamment du fait qu'une usure de contact se soit produite, et indépendamment du fait que cette usure soit identique sur les différentes pièces de commutation. Ainsi peut etre également obtenu, pour une viscosité constante de l'huile, un temps constant pour chaque commutation. Sur la figure 8 la représentation en tiretés montre la situation quand les contacts 42, 43, 44, 45 sont complètement usés, la distance des contacts étant b et la camedisque étant repoussée. La distance des contacts b n'est pas ici restée la meme par rapport à la distance a dans le cas de contacts non usée. Le temps de commutation n'est cependant pas uniquement fonction du trajet de commutation à parcourir, donc de la distance des contacts, mais aussi de la viscosité de l'huile et donc de la température régnant dans cette huile. Ce temps de commutation doit rester constant, sans dépendre de la tem pérature > et bien entendu, sans que des modificationsde l'accumulateur d'énergie ou du commutateur lui-même interviennent. C'est à cela que servent les ailes'28, dont la position peut être adaptée sans difficulté à la viscosité de l'huile en fonction de la température extérieure. La mise en charge du ressort 34 de l'accumu- lateur d'énergie est obtenue d'une manière connue par la rotation de la plaque circulaire 46 dans ou contre le sens des aiguilles d'une montre > le galet 47 entraînant la tringle 48 jusqu'à ce que celle-ci atteigne la rainure fixe 49 et retourne rapidement à l'intérieur de celle-ci dans sa position de départ. Simultanément, la fourchette 32 entraînant le cliquet 33 est mise en rotation par la tringle 48, et le ressort est comprimé jusqu'à ce que le bec 50 s'encliquette dans la roue à rochet 31 et à un moment donné déplace brusquement l'arbre 2 en le faisant tourner de l'angle de commutation d Le processus de commutation est représenté dans les figures 4 à 11. Pour réduire autant que possible la hauteur du commutateur, les contacts 20 et 21 placés à cet effet à proximité l'un de l'autre, sont séparés par un voile intermédiaire 23, de façon que les gaz prenant naissance lors de la séparation des contacts soient déviés et puissent & re évacués par les ouvertures 22, évitant ainsi la formation d'un arc entre les contacts 20 et 21. En principe, le commutateur selon l'exemple de réalisation de la figure 3 fonctionne comme celui qui vient d'être décrit. Les deux cames-disques 51 et 52 sont écartées l'une de l'autre par les ressorts de compression 55, d'une part pour assurer la pression de contact nécessaire, et d'autre part pour assurer le déplacement des cames selon l'usure des contacts. Les deux moyeux 53 et 54, pour assurer un équilibrage des pressions dans tous les sens, sont munis d'alésages en forme de rotules. A la différence de l'exemple selon la figure 1, il n'est toutefois pas prévu ici de rainure de guidage, et les cames-disques comportent de simples surfaces de guidage sur lesquelles roulent les galets 56 et 57. Les courses qui en résultent sont directement transmises aux contacts mobiles 62, 63, les galets et les contacts étant guidés au moyen des leviers 60, 61 oscillant autour de points fixes. Ces leviers oscillants sont poussés en permanence contre les cames-disques au moyen des ressorts 68. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Commutateur cylindrique en charge avec des contacts principaux et auxiliaires en forme de segments, dans lequel le mouvement des contacts est obtenu au moyen d'une came-disque montée sur un arbre d'entraînement, et dont les surfaces de guidage attaquent des tringles dsentraînement des contactes, commutateur caractérisé en ce que la came-disque (5, 51, 52) comporte une surface de guidage (9) circulaire, s'étendant tout autour de l'arbre dentrainement (2) et présentant dans la direction de cet axe une hauteur variables surface sur laquelle est guidé l'un des bras d'au moins un levier à deux bras (11, 60, 61) tandis que l'autre bras de ce levier actionne les contacts (40, 40t, 41, 41', 62, 63), la came-disque étant susceptible de coulisser axialement entre certaines limites et étant, dans certaines limites également, mobile dans tous les sens grace à des portées (6) en forme de rotules, tandis qu'un ressort (8, 55) pousse en permanence la came-disque contre le levier actionnant les contacts. 20) Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de guidage est constituée par une rainure circulaire (9) dans laquelle pénètrent les leviers (11). 30) Commutateur selon lune des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte une tringlerie de renvoi (13, 14) convertissant le déplacement axial obtenu a partir de la surface de guidage en un déplacement rectiligne radial des contacts. 40) Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la course axiale obtenue à partir de la came-disque est directement transmise aux contacts, également mobiles dans le sens axial. 50) Commutateur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte deux cames-disques (51, 52) montées en opposition sur l'arbre d'entraînement, ainsi que des ensembles de contacts disposés au-dessus et au-dessous de ces cames, les ressorts (55) sollicitant les deux cames étant placés entre celles-ci. 60) Commutateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un voile d'écoulement (23) disposéau-dessus des contacts, ainsi que des ouvertures d'écoulement (22, 25, 70, 71) disposées au-dessus des contacts dans le boîtier du commutateur. 70) Commutateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qusil comporte un dispositif d'ailes (28) réglable, solidaire de l'arbre d'entraînements assurant la régulation de la vitesse de commutation.