Brevet FR2212627A1 — publié le 19740726

On sait qu'il peut être particulièrement utile, au cours du fonctionnement de certaines machines tournantes, de disposer d'un interrupteur qui fonctionne automatiquement lorsque le rotor de la machine tournante atteint une vitesse de rotation déterminée. Cet interrupteur peut servir soit directement, soit par l'intermédiaire d'un relai, à ouvrir ou à fermer un circuit élec- trique ou encore à modifier les branchements internes de certains bobinages entre eux. Dans le cas particulier des machines électriques tournantes, un interrupteur fonctionnant à une vitesse dé terminée du rotor permet de modifier en fonction de la vitesse de rotation les caractéristiques électriques de la machine.Par exemple, pourunalternateur de petite puissance destiné en particulier aux véhicules automobiles, on peut assurer avec un tel interrupteur le passage d'un couplage du type "série" à un couplage du type "parallèle", ce qui amdliore la caractéristique de débit de l'alternateur en fonction de la vitesse de rotation du rotor. La présente invention a pour but de décrire un interrupteur centrifuge de prix de revient faible, cet interrupteur pouvant fonctionner pour une vitesse de rotation précise. La présente invention a pour objet le produit industriel nouveau que constitue un interrupteur centrifuge destiné, en particulier, à stre inséré dans le circuit électrique d'une machine tournante, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un carter pouvant entre entraîné en rotation, ledit carter renfermant un élément mobile articulé autour d'un axe et soumis, à une certaine distance de l'articulation, à l'action d'un ressort de rappel, l'axe précité étant sensiblement parallèle à l'axe de rotation du carter, le carter portant deux contacts électriques disposés en vis-à-vis de l'élément mobile précité dans une zone qui peut être atteinte par ledit élément lorsque le ressort de rappel exerce la force de rappel maximum, chacun des deux contacts précités étant lié électriquement à un contact disposé à i'extérieur du carter. Dans un mode préféré de réalisation, le carter de l'interrupteur selon l'invention est constitué de deux flasques parallèles séparés par une entretoise, les flasques et l'entretoise étant réalisés en matière non électriquement conductrice ; les flasques enserrant entre eux ltetltretoise sont assemblés par des rivets ou des vis et comportent, dans leur zone r > . centrale, les couronnes de centrage permettant de monter le carter ainsi cons titué sur un arbre de machine tournante ; les rivets ou les vis de solidarisation des flasques traversent l'entretoise ; les couronnes de centrage des flasques comportent intérieurement une nervure destinée à coopérer avec une rainure pratiquée dans l'arbre-de la machine tournante avec laquelle doit coopérer l'interrupteur centrifuge ; l'axe d'articulation de l'élément mobile est fixé à ses deux extrémités dans les flasques de 1'interrupteur ; le ressort de rappel s'accroche à une de ses extrémités sur l'élément mobile et à son autre extrémité sur un axe d'attache ; chaque extrémité de l'axe d'attache est fixée dans l'un des flasques du carter ; l'élément mobile a la forme d'un U, l'axe d'articulation traversant longitudinalement l'âme du U, un axe d'attache parallèle à l'abme du U reliant les extrémités des bras du U, le ressort de rappel s'attachant sur ce dernier axe l'axe d'attache de ressort de l' & ement mobile est lié à l'extrémité d'un deuxième ressort dont l'autre extrémité est située, par rapport au plan défini en premier lieu par I'sxe d'articulation de l'élément mobile et en second lieu par le point d'attache du deuxième ressort sur i'éiément mobile lorsque ledit élément mobile est en appui contre les contacts électriques de l'entretoise, du coté où ne--se trouve pas le -premier ressort de rappel ; le point d'attache du deuxième ressort, qui ne se situe pas sur l'élément mobile est une patte supportée par tretoise ou par un élément solidaire de celle-ci ; les deux contacts électriques de l'entretoise sont des joncs rigides déformables disposés au voisinage des bordures de l'entretoise, qui sont en vis vis de chacun des deux flasques. Dans une variante, on prévoit, à l'intérieur du carter, de disposer au moins un aimant permanent permettant de maintenir l'élément mobile dans une position déterminée, soit dans la zone où l'élément mobile vient en appui sur les deux contacts éléctriques portés par le carter, soit dans la zone opposée de la course de l'élément mobile. En adoptant cette disposition, on ajoute positivement ou négativement la force de l'aimant permanent à la force du ressort de rappel, ce qui permet de déclencher l'interrupteur pour une vitesse de rotation différente de celle à laquelle le déclenchement aurait eu lieu au cas où le ressort de rappel aurait agi seul.Cet avantage peut être utilisé soit au moment de l'augmentation de la vitesse de rotation auquel cas l'aimant maintient l'élément mobile dans sa position éloignée des contacts de l'entretoise ou, au contraire, au moment de la diminution de la vitesse de rotation, auquel cas l'aimant permanent maintent l'élément mobile dans la position qu'il occupe lorsqu'il est en appui contre les contacts de l'entretoise0 Dans une autre variante du dispositif selon l'invention, destinée plus particulièrement au fonctionnement de l'interrupteur avec des courants haute tension, on prévoit que l'entretoise comporte, sur sa bordure extérieure, des ouvertures en sifflet permettant d'assurer une ventilation énergique au niveau des contacts portés intérieurement par ladite entretoise.De cette façon, au moment du fonctionnement del'interrupteur, on peut souler l'arc qui risque de se produire entre les contacts portés par l'entretoise et l'élément mobile au moment de l'ouverture de l'interrupteur. Il convient de remarquer que le deuxième ressort agis sant sur l'élément mobile dans le mode préféré de réalisation cidessus décrit, permet d'assurer une pression dé l'élément mobile sur les contacts pendant le temps où ledit élément mobile reste en appui sur lesdits contacts et permet d'écarter rapidement l'élément mobile de la position d'appui dès que ledit élément mobile a com mencé de décoller des contacts portés par l'entretoise. Cette disposition permet d'assurer une coupure électrique franche entre les contacts et l'élément mobile. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est facilement compréhensible : l'interrupteur centrifuge est entratné en rotation autour de l'axe commun des deux flasques et la force centrifuge agit sur l'élément mobile dans le sens contraire de la force du ressort de rappel ; lorsque la force centrifuge dépasse en valeur la force de rappel, l'élément mobile se déplace autour de son axe d'articulation et vient s'appuyer simultanément sur les deux contacts électriques portés par l'entretoise0 On établit ainsi un court-circuit entre ces deux contacts, ctest-à-dire que l'on relie la borne d'entrée et la borne de sortie de lXinterrupteur. Sauf le cas où l'on utilise des aimants permanents comme indiqué dans l'une des variantes précitées, il n'y a aucun hystérésis au fonctionnement de l'interrupteur, de sorte que, si la vitesse de rotation redescent au-dessous de la vitesse de déclenchement, l'élé- ment mobile s'écarte des contacts électriques portés par l'entretoise. La présente invention a également pour objet le produit industriel nouveau que constitue une machine électrique tournante et en particulier un alternateur de petite puissance destiné à l'ali mentation électrique des véhicules automobiles, caractérisée par le fait que sur l'arbre du rotor est fixé un interrupteur centrifuge du typé de celui ci-dessus défini. Dans un mode préféré de réalisation, l'un des condueteurs électriques de l'entretoise est enserré entre une bordure de. l'entretoise et l'un des flasques et sè trouve en liaison électrique avec l'arbre grade à une lamelle élastique maintenue élastiquement en appui sur le bout d'arbre ; l'autre conducteur électrique de l'entretoise est également enserré entre l'autre bordure de l'entretoise et le deuxième flasque et se trouve en contact électrique avec une lamelle en appui sur une rondelle conductrice placée à l'extérieur du carter de l'interrupteur ; les deux lamelles de contact précitées comportent -au moins une partie coudée en équerre, l'une des ailes de l'dquerre étant parallèle à l'arbre et pénétrant dans l'entretoise alors que l'autre aile est perpendiculaire à l'arbre et se trouve à ltextérieur du carter de.l'in 'terrupteur ; lé carter de l'interrupteur est fixé en bout dtarbre entre un manchon-entretoise en appui sur le corps de la machine et une rondelle élastique en appui sur-l'arbre de la machine ; le carter de l'interrupteur centrifuge ést recouvert par un bottier solidaire du baoti de la machine0 Pour mieux faire comprendre l'objet de. l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratir et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. sur ce dessin : - la figure 1 représente,. en perspective éclatée, les différentes pièces d'un-interrupteur centrifuge selon l'invention ; - la figure 2 représente une coupe de l'interrupteur centrifuge selon l'invention par un plan perpendieuiafre à l'arbre sur lequel est monté ledit interrupteur centrifuge, selon II-II de. la figure 3 ; - la figure 3 représente une demi-coupe selon III-III de la figure 2 ; - la figure 4 représente une demi-coupe selon IV-IV de la figure 2. L'interrupteur centrifuge, qui va store décrit, est destiné à coopérer avec un alternateur de véhicule automobile et le courant qui traverse le circuit sur lequel est interposé ledit in- terrupteur sera un courant d'au plus 24 volts et d'au plus 1 Ampère. On a donc peu de risques de voir se former un arc à l'ouverture de l'interrupteur de sorte que l'on n'a prévu aucun moyen de soufflage pour souffler un arc éventuel. L'interrupteur est constitué de deux flasques 1 et 2 enserrant entre eux une entretoise 3, ces trois pièces étant réalisées en matière plastique ; l'entretoise 3 a sensiblement la forme d'une demi-couronne et elle est enserrée par les deux flasques 1 et 2 gracie à des rivets 4 et qui qui traversent l'ensemble. Dans leur zone centrale, les deux flasques 1 et 2 comportent des couronnes de centrage 6 qui, lorsque les deux flasques sont disposés de part et d'autre de ltentretoise 5, viennent en contact l'une avec l'autre gracie à un recouvrement dont le profil nbaronnette" est particu- lièrement visible sur les figures 3 et 4.L'ensemble formé par les deux flasques 1 et 2 et l'entretoise 3 est disposé sur l'arbre~7 d'un alternateur de véhicule automobile ; du côté du corps de l'al- ternateur, il se trouve en appui oontre un manchon-entretoise 8 lui-meme en appui contre le rotor de l'alternateur et il est poussé contre le manchon 8 par la bordure d'une rondelle élastique 9 dont la zone centrale est en appui dans une gorge 9a pratiqué au voisinage de l'extrémité de l'arbre 7.En bout de l'arbre 7 on a disposé untéton 10 à tête légèrement arrondie, ledit téton étant réalisée une en/matière plastique isolante électriquement, L'entratnement du carter 1-2-3 de l'interrupteur par l'arbre 7 de l'alternateur est assuré grâce à la coopération d'une nervure 11 prévue à de chacune des couronnes de centrage 6 avec une rainure longitudi- nale 12-ménagée dans l'arbre 7. Le carter tournant 1-2-3 est protégé par un bolier fixe 30 porté par un ba"ti 31 solidaire du stator de l'alternateur. L'entretoise 3 comporte, sur chacune de ses bordures en vis-à-vis des flasques 1 et 2, des joncs 13a, 13b bons conducteurs de l'électricité, lesdits joncs étant disposés dans des gorges qui leur servent de logement sur la bordure de ltentretoise7et dépassant au-delà de l'entretoise sur une faible longueur.Les extrémités 14a, 14b des joncs 13a, 13b respectivement constituent les contacts électriques portés par l'entretoise 3, contacts dont la position peut astre réglée par déformation des joncs 13a, 13b dans la zone où ils se trouvent à l'extérieur des gorges de ltentretoise 3, Les contacts 14a, 14b peuvent entre réalisés en bronze ou en alliage ^.genttpa.ladium pour- assurer ml excellent contact electrrque. Dans l'entretoise 3, ona prévu un évidement 15 parallèle à l'axe et adjacent aux gorges dans lesquelles sont placés les-joncs 13a, 13b ou même empiètant sur ces gorges.Les flasques 1 et 2 comportent des évidements 16 et 17 respectivement permettant l'insertion dans l'évidement 15 de lamelles métalliques comportant un pliage en équerre. Une lamelle 18 est enfoncée par une de ses ailes dans ltévi- dement 15 et vient en appui par son autre aile sur la face exté rieurs du flasque 1. Une lamelle 19 vient s'enfoncer par une de ses ailes à l'autre extrémité de l'évidement 15 en traversant 1 'évi- dement 17 du flasque 2 et vient en appui par son autre aile contre la tête du téton de bout d'arbre 10.Sur la partie de la lamelle 19 qui est en contact avec la têtedutéton 10, vient s'appuyer l'ex- trémité 32a---d'une lame de ressort 32 fixée sur boîtier fixe 30 par l'intermédiaire d'un rivet 33, la lame de ressort 32 et le rivet 33 étant isolés électriquement gracie à des plaquettes isolantes 34 comportant une zone de manchon7isolant le corps du rivet 33 par rapport au boitier 30. La lame.du ressort 32 comporte une fiche femelle 35;qui se raccorde à une fiche malte solidaire d'un fil souple 36 relié à la masse du véhicule.La lamelle 18 est recouverte par une rondelle conductrice 20 qui est disposée dans une gorge appropriée du manchon 8 et qui constitue l'une des bornes extérieures de l'interrupteur, lesdites bornes étant en liaison avec le contact 14a. La lamelle 19 est en contact électrique avec le jonc.13b,et par conséquent, avec le contact 14b ; étant disposée entre le tétonisolant 10 et l'extrémité 32a, elle est en contact électrique avec la lame de ressort 32 et le fil 36 donc avec la masse du.véhicule. L'interrupteur1qui est décrit, va donc permettre d'établir une liaison électrique entre les contacts 14a14b et par conséquent de mettre à la masse la borne de sortie cons tituée par la rondelle 20. Entre les-flasques 1 et 2, se trouvent disposés deux axes 21 et 22 dont les extrémités sont engagées dans des trous borgnes 21a, 22a respectivement dans le flasque 1 et 21b,22b res pectivement dans le flasque 2. Les axes 21 et 22 sont parallèles à l'arbre 7 ; l'axe 21 sert d'axe d'articulation à un élément mobile 23 en forme de U ; l'axe 21 traverse de part en part l'amie du U constitué par l'élément mobile 23 et l'on a désigné par 24 les deux bras du U. Les extrémités des deux bras 24 sont reliées entre elles par un axe d'attache 2,sur lequel sont accrochés deux ressorts 26 et 27. Le ressort 26 a sa deuxième extrémité aecrochde sur l'axe 22. Le ressort 27 a sa deuxième extrémité liée à une patte 281 dont- l'autre extrémité est accrochée sur le rivet 4, dans la zone centrale de ce rivet. Comme on l'a indiqué précédemment, les rivets 4 et 5 traversent de part en part l'entretoise 3 ; pour permettre l'accrochage de la patte 28, on a donc pratiqué dans l'entretoise 3 une lumière 29 permettant d'avoir accès au corps du rivet 4. Les extrémités des deux bras 24 de l'élément mobile 23 sont disposés en vis-à-vis des contacts l4a, 14b et peuvent venir simultanément en appui sur ces contacts.L'extrémité de la patte 28 sur laquelle s'accroche le ressort 27 est-située, par rapport au plan défini par les axes 21 et 25 lorsque ltélément mobile 23 est en appui contre les contacts 14a, 14b, du côté où ne se trouve pas le ressort 26. Lorsque l'arbre 7 ne tourne pas, le ressort 26 exerce une traction sur l'élément mobile 23 de façon à maintenir cet élément en position éloignée par rapport aux contacts 14a, 14b. Cette position est représentée en traitspleinssur la figure 2. Lorsque l'arbre 7 commence à tourner, il s'exerce une force centrifuge sur l'élément mobile 23, ladite force s'exerçant en sens inverse de l!action du ressort 26. Pour une vitesse de rotation déterminée, la force centrifuge,devient plus grande que la force de rappel du ressort 26. A ce moment, l'élément mobile 23 pivote autour de son axe 21 Jusqu'à ce que les bras 24 viennent en appui sur les contacts électriques 14a, 14b. Cet appui établit un court-circuit entre ces deux contacts.Il convient de remarquer que le déplacement de l'élément mobile s'effectue de façon brutale7puisque le début du mouvement écarte de l'axe de rotation les bras 24, ce qui augmente la force centrifuge et augmente également la force différentielle provoquant leomouvement. On règle, par déformation des Joncs 13a, 13b, la position des contacts 14a, 14b de façon que l'appui des deux bras 24 de l'élément mobile 23 se réalise simultané-ment. Lorsque la vitesse de rotation diminue, la force centrifuge arrive à devenir plus faible que la force de rappel au zesbust 26 et le mouvement de l'élément mobile 23 se produit dans le sens inverse ce qui supprime la liaison électrique encre les contacts 14a, 14b. Dans la description qui vient d'être faite du fonctionnement de l'interrupteur selun l'invention, il n' a pas été tenu compte de l'existence du ressort 27. La force de rappel effective) qui exerce sur l'axe 25 est en réalité la résultante des actions des ressorts 26 et 27, mais l'action du ressort 27 est faible en ce qui concerne la force de rappel qui s'oppose à la force centrifuge. L'action du ressort 27 est de créer une pression d'appui des bras 24 contre les contacts 14a, 14b lorsque ltelement mobile 23 vient en appui sur ces contacts. On évite ainsi la création d'étincelles au niveau des contacts. Le choix de la vitesse de rotation laquelle fonctionne l'interrupteur qui viens d'être décriteest réalisé principalement en choisissant la force du ressort de rappel 26. Il est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirablesssans sortir pour cela du cadre ae l'inven- tion; en particulier, la liaison à la masse de la lamelle 19 peut s'effectuer en mettant l'arbre 7- à la masse, en utilisant un téton 10 conducteur et en appuyant la lamelle 19 sur ledit téton. R E V E N D I-C A T t O N S i - Interrupteur centrifuge destiné en particulier à être inséré dans le-circuit électrique d'une machine tournante, caractérisé par le fait qutjl est constitué d'un carter pouvant oestre en traSné en rotation, ledit carter renfermant un élément mobile articulé autour d'un axe et soumis, à une certaine distance de l'articulation, à l'action d'un ressort de rappel, -l'axe précité étant sensiblement parallèle à l'axe de rotation du carter, le carter portant deux contacts électriques disposés en vis-à-vis de l'élément mobile précité dans une zone qui peut être atteinte par ledit élément lorsque le ressort de rappel exerce la force de rappel maximum, chacun des deux contacts précités étant lié électriquement à un contact disposé à l'extérieur du carter. 2 - Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le carter de l'interrupteur est constitué de deux flasques parallèles sépares par une entretoise, les flasques et l'en- tretoise étant réalisés en matière non électriquement conductrice. 3 - Interrupteur selon l'une des revendicatJions lou 2, caractérisé par le fait que les flasques enserrant entre eux l'en- tretoise sont assemblés par des rivets ou des vis et comportent, dans leur zone centrale, des couronnes de centrage permettant de monter le carter ainsi constitué sur un arbre de machine tournante, les rivets ou les vis de solidarisation traversant de préférence l'entretoise. 4 - Interrupteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les couronnes de centrage des flasques comportent intérieurement une nervure destinée à coopérer avec une rainure pratiquée dans l'arbre de la machine tournante avec laquelle doit coopérer l'interrupteur centrifuge. 5 - Interrupteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'élément mobile a la forme d'un U, l'axe d'articulation traversant longitudinalement l'âme du U, un axe d'attache parallèle à l'âme du U reliant les extrémités des bras du U, le ressort de rappel s'attachant sur ce dernier axe. 6 - Interrupteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'axe d'attache de ressort de l'élément mobile est lié à l'extrémité d'un deuxième ressort dont l'autre extrémité est située, par rapport au plan défini en premier lieu par l'axe d'articulation de l'élément mobile et en second lieu par ig point d'at- ache du deuxième ressort sur l'élément mobile 'orsqqle ledit élé- ment mobile est en appui contre les contacts électriques de l'en- tretoise, du côté où ne se trouve pas le premier ressort de rappel. 7 - Interrupteur selon ltune des revendications 1 à 6, caractérisé par le Bait que les deux contacts électriques de iten- tretoise sont des joncs rigides déformables disposés des bordures de l'entretoise, qui sont en vis-à-vis dechac m las- ques. 8 - Interrupteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'à l'intérieur du carter est disposé au moins un aimant permanent permettant de maintenir l'élément mobile dans une position déterminée, soit dans la zone où l'élément mobile vient en appui sur les deux contacts électriques portés par le carter, soit dans la zone opposée de la course de l'élément mobile. 9 - Interrupteur selon l'une des revendieations 1 à 8, caractérisé par le fait que l'entretoise comporte, sur sa bordure extérieure, des ouvertures en sifflet permettant d'assurer une ventilation énergique au niveau des contacts portés intérieurement par ladite entretoise. 10 - Machine électrique tournante et, en particulier, alternateur de petite puissance destiné à l'alimentation électrique des véhicules automobiles, caractérisée par le ffit que sur l'arbre du rotor est fixé un interrupteur centrifuge selon l'une des revendications 1 à 9. 11 - Machine électrique tournante selon la revendication 10, caractérisée par le fait que l'un des conducteurs électriques de l'entretoise est enserré entre une bordure de l'entretoise et l'un des flasques et se trouve en liaison électrique avec la masse grâce à une lamelle élastique maintenue élastiquemant en appui sur le bout d'arbre. 12 - Machine électrique tournante selon la revendication il, caractérisée par le fait que l'autre conducteur électrique de l'entretoise est également enserré entre l'autre bordure de 1 en- tretoise et le deuxième flasque et se trouve en contact électrique avec une lamelle en appui sur une rondelle conductrice placée à l'extérieur du carter de l'interrupteur. 13 - Machine électrique tournante selon Itune des reven dictions îl ou 12, caractérisée par le fait que les daux lamelles de contact comportent au moins une partie coudée en équerre, l'une des ailes de l'équerre étant parallèle à l'arbre et pénétrant dans l'entretoise alors que l'autre aile est perpendiculaire à 11 arbre et se trouve à l'extérieur du carter de l'interrupteur, 14 - Machine électrique tournante selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisée par le fait que le carter de l'in- terrupteur est fixé en bout d'arbre entre un manchon entretoise en appui sur le corps de la machine et une rondelle élastique en appui sur l'arbre de la machine.