Brevet FR2280964A1 — publié le 19760227

La présente invention concerne des interrupteurs à diapbragie, ctest-à-dire à membrane, ainsi que des tableaux électriques comportant ces interrupteurs. On utilise ici le mot diaphragme sensiblement au sens de membrane. Dans les interrupteurs à diaphragme, un élément conducteur est porté par une face d'un diaphragme élastique, et la force mécanique nécessaire à la fermeture du circuit est appliguée au diphragme, de façon que cet élément vienne s'appuyer contre un autre élément conducteur fixe porté par un support isolant. De tels interrupteurs sont déjà connus et ont reçu des spplioations diverses, par exemple dans des commutateurs actionnés par une tige coulissante (voir le brevet des Etats-Unis d'taérique N 3 308 253) ou dans des tableaux électriques (voir le brevet anglais N 1 255 761).Cette dernière application est particulièrement importante en raison des avantages de simplicité et de compacité que les interrupteurs à diaphragme permettent d'obtenir. Toutefois, de nombreuses applications envisageables pour les interrupteurs â diaphragme ne sont pas réalisables de façon entièrement satisfaisante avec les interrupteurs à diaphrag- me existants, en raison de strictes exigences d'ordre mécanique et électrique. On citera parmi ces exigences la sécurité et la rapidité d'établissement et de rupture du contact, une faible résistance de contact, en particulier dans le cas de cou ranis très faibles, un faible rebondissement au contact, des conditions économiques de production, densntage et d'entretien. Ces exigences, en particulier dans le cas des tableaux de com- mande, ont jusqu'à présent notablement limité l'emploi des in terrupteurs à diaphragme. Un premier objet de l'invention est un interrupteur à diaphragme présentant des avantages sur au moins une partie des points-ci-dessus. Un second objet de l'invention est un tableau électri- que comportant des interrupteurs à diaphragme du type suivant l'invention. Suivant une première caractéristique de l'invention, un interrupteur électrique comprend : un socle isolant ; un premier élément de contact porté par ce socle ; une couche isolante surmontant ledit premier élément et portant une ouverture vis-à-vis dudit élément ; un diaphragme élastique portant sur l'une de ses faces un second élément de contact, vis-à-vis de ladite ouverture dans la couche isolante et du premier élément de contact, mais séparé de lui par l'épaisseur de la couche isolante ; un organe de manoeuvre situé du côté de la seconde face du diaphragme élastique ; en alignement avec le premier et le second élément de contact et pouvant, par son déplacement, actionner l'interrupteur ; et, placé entre l'organe de manoeuvre et le diaphragme, mn manchon élastique dont une extrémité est solidaire de l'organe de manoeuvre, et l'extrénité opposée venant au contact du diaphragme lorsque l'organe de manoeuvre est actionné, de façon à appliquer le second élément de contact contre le premier élément porté par le socle isolant, ledit manchon comprenant également une partie élastique prenant appui sur le diaphragme pour ramener l'organe de manoeuvre & sa position normale d'ouverture du circuit. Suivant une autre caractéristique important de 1 'in- vention, les deux extrémités du manchon élastique sont portées par une tige centrale, et la portion élastique du manchon com- porte une jupe, reliée à l'une de ses extrémités à la tige centrale et ouverte à l'extrémité opposée par laquelle elle prend appui sur le diaphragme. Dans les formes préférées-de l'invention, qui seront décrites ci-apres, l'organe de manoeuvre est un bouton actionné manuellement. L'invention comprend également des agencements de contacts électriques en vue de réduire le rebondissement au contact. À cet effet, suivant un autre aspect de l'invention, un interrupteur électrique comprend : un socle isolant ; un premier élément de contact porté par ce socle ; une couche isolapte surmontant ledit premier élément et portant une ouverture vis-à-vis dudit élément ; un diaphragme élastique portant sur l'une de ses faces un second élément de contact, vis-à-vis de ladite ouverture dans la couche isolante et du premier élément de contact, mais séparé de lui par l'épaisseur de la couche isolante ; -un organe de manoeuvre situé du c8té de la seconde face du diaphragme élastique, en alignement avec le premier et le second élément de contact, et pouvant être enfoncé pour coimander l'interrupteur par le déplacement du diaphragme, en met- tant en contact ledit second élément de contact porté par le diaphragme avec ledit premier élément, le second élément de contact comprenant un dép8t conducteur comportant une portion annulaire et au moins deux portions rectilignes à l'intérieur de la portion annulaire et en liaison avec elle. Suivant un autre aspect de l'invention, une seule extrémité de chaque portion rectiligne du second élément de contact est reliée à la portion annulaire, l'autre extrémité étant libre, de façon à former une construction à plusieurs branches. Suivant un autre asPect de l'invention, un tableau électrique comprend plusieurs des interrupteurs décrits cidessus. Dans l'une des formes de réalisation dudit tableau, tous les manchons élastiques des interrupteurs sont solidaires, en formant un élément unique. Dans une autre forme de réalisation, ces manchons sont des éléments distincts. I1 a été constaté que les interrupteurs et les tableaux construits conformément aux caractéristiques ci-dessus sont de fonctionnement str et rapide, présentent de faibles r & sistances de contact, en particulier pour des courants très faibles, et ont un faible rebondissement à la mise en contact. De plus, ces interrupteurs et ces tableaux peuvent etre fabriqués, montés et entretenus avec des dépenses minimes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre. La présente invention va être exposée, uniquement à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés dans lesquels t - la figure 1 est une vue en plan, de haut en bas, d'un tableau électrique suivant l'invention, dont certaines. parties sont enlevées pour permettre la vue de différents élé ments - la figure 2 est une coupe à grande échelle du même tableau suivant la ligne Il-Il de la figure 1, et montrant les pièces constitutives d'un unique interrupteur électrique à diaphragme - la figure 3 est une coupe semblable à celle de la figure 2, mais montrant l'interrupteur fermé - la figure 4 est une vue en perspective montrant le manchon élastique utilisé dans 1' interrupteur - la figure 5 est une vue en perspective dtun bouton et d'une partie du couvercle du tableau autour d'un interrupteur suivant la figure I ;; - la figure 6 est une vue en plan d'une structure à deux branches pouvant être utilisée comme contact mobile porté par le diaphragme - la figure 7 est une vue en plan du contact fixe porté par le socle, pouvant être associé au contact mobile de la figure 6 ; - la figure 8 est le schéma électrique de montage de l'ensemble du système des contacts des figures 6 et 7 - la figure 9 est une vue en plan d'un contact mobile de construction différente, à structure à quatre branches et pouvant être associé au contact fixe de la figure 7 - la figure 10 est le schéma électrique de montage du contacteur à quatre branches de la figure 9 ;; - la figure Il est une coupe transversale d'une autre construction possible d'un interrupteur à diaphragme suivant l'invention, faisant en particulier partie d'un tableau, et dans lequel les manchons élastiques de plusieurs boutons sont réunis en un élément unique. Le tableau auquel correspondent les figures I à 5 comprend un socle 2 en un matériau isolant rigide, portant sur sa face supérieure un tracé constitué par des dépôts conducteurs 4 obtenus par la technique des circuits imprimés. Ce tracé comprend un dépôt conducteur 4 pour chaque interrupteur du tableau, chaque dépôt formant le contact fixe de l'interrupteur correspondant. Dans la réalisation des figures 1 à 5, chaque dépôt conducteur 4 comprend une portion annulaire 4a (figure 1) et des portions rectilignes 4b formant des cordes paralléles dans le cercle correspondant, en joignant des parties opposées de ladite portion annulaire. Dans les autres formes de réalisation qui seront décrites plus loin, la disposition est différente. Une plaque isolante 6 est appliquée par dessus lren semble des dépôts conducteurs. Cette plaque porte des ouvertures circulaires correspondant à chaque contact 4. Par dessus la plaque isolante 6 se trouve un diaphrag ie élastique 10, dont la face inférieure porte un second tracé conducteur, comprenant un contact 12 pour chaque interrupteur du tableau. Les contacts 12 des interrupteurs ont la même configuration que les contacts fixes 4 du socle 2, sauf que les portions annulaires 12a des contacts 12 ont des diamètres supé- rieurs i celui des portions annulaires 4a des contacts fixes. Les portions annulaires 12a des contacts 12 se trouvent audessus de la plaque isolante 6, et les portions rectilignes 12b des meAies contacts sont, dans les couvertures 8 de la plaque isolante, en regard des portions 4b des contacts fixes 4 cor respondents, dont elles sont séparées par la plaque isolante. Chaque couple de contacts 4, 12 est entouré par un manchon 14 de caoutchouc élastique recouvrant le diaphragme 10 et comportant une tige centrale 16 dans le prolongement des contacts. La tige 16 est rigide, mais entourée d'une jupe élastique 18. Cette jupe est ouverte & sa base et se termine par un bord annulaire plat 19 portant plusieurs (ici quatre) entailles ou gorges semi-circulaires 19a. La face 16 est dans l'axe de la jupe et se termine peu au-dessus de la base ouverte de celle ci. La jupe 18 du manchon élastique maintient normalement la tranche inférieure de la tige 16 un peu au-dessus du diaphragme me 10.Cette tranche inférieure est plate, avec cependant, deux saillies î6a, 16b en forme de secteurs circulaires qui se trouvent respectivement en face des portions rectilignes 4b, 12b des contacts 4, 12. La partie supérieure de chaque manchon élastique 14, plus exactement de chaque tige 16, est creusée en formant une douille 20 dans laquelle s'ajuste la tige centrale 22 du bouton 24 de l'interrupteur correspondant. Chaque bouton 24 comporte une coiffe 28 dans laquelle la tige 22 est fixée par une face plane 26 portant un signe 30 d'identification, sur la face de la coiffe 28. Le tableau comprend également un couvercle 32 avec des ouvertures 34 dans lesquelles sont logés les boutons. Chaque ouverture 34 est entourée par un rebord rectiligne 36 guidant le bouton quand celui-ci est actionné manuellement. La face inférieure du rebord 36 porte un épaulement 38 (figure 5) sur lequel peut venir buter la face inférieure 40 du bouton, dont le déplacement vers le bas est ainsi limité. Le déplacement du bouton vers le haut est limité par une collerette 42 d'une jupe verticale portée par le bouton et mobile dans un logement annulaire 44 (figure 2) de la paroi 45, au-dessous de la paroi 36, la collerette 42 pouvant venir au contact du bord supérieur 46 dudit logement quand le bouton est en position haute. Chaque bouton 24 est normalement repoussé vers le haut par son manchon élastique 14 plus précisément par la jupe 18 du mancho. Dans cette position haute normale, le contact électrique 12 (en fait les portions rectilignes 12b) porté par la face inférieure du diaphragme 10 est écarté par la couche isolante 6 du contact fixe correspondant 4 (en fait des portions rectilignes 4b) porté par le socle isolant 2. Quand on appuie sur le bouton, la tige 16 du manchon élastique descend jusqu'à ce que ses saillies 16a, 16b viennent s'appuyer sur le diaphragme 10 qu'elles dépriment jusqu'à ce que les portions 1Zb viennent au contact des portions 4b, comme sur la figure 3. Les entailles 19a de la face inférieure ouverte de la jupe 18 permettent à l'air de s'échapper pendant la descente de la tige rigide 16. Quand on relâche le bouton, l'élasticité de la jupe 18 ramène la tige 16 et le bouton à leur position haute (celle de la figure 2) et l'élasticité du diaphragme 10 écarte du contact fixe 4 le contact mobile 12, qui est ramené à sa position haute. Dans la réalisation des figures 1 à 5, les contacts 4 et 12 comprennent chacun une portion annulaire (4a, î2a) et des portions rectilignes (4bt 1Zb) traversant la portion annu laire dont elles joignent des points opposés. On préfère cependant donner une forme à plusieurs branches aux contacts moins 12 portés par le diaphragme, ainsi qu aux contacts fixes 4 portés par le socle isolant. La figure 6 représente une forme à deux branches pour les contacts supérieurs portés par le diaphragme, et la figure 7 la forme correspondante pour les contacts inférieurs portés par le socle isolant. Sur la figure 6, le contact porté par le diaphragme et désigné dans son ensemble par 50, est sous forme d'un dép8t conducteur formé d'une portion annulaire 52 et de deux portions rectilignes 54a et 54b. La portion S4a part d'un point de l'an- neau 52, et la portion 54b d'un point opposé du même anneau. La portion 52 correspond à la portion î2a du contact 12 des figures 1 à 3 porté par le diaphragme, et les portions 54a et 54b aux portions l2a, 12b, sauf qu'elles ne sont reliées à l'anneau que par une seule de leurs extrémités, l'autre étant libre. Le contact inférieur fixe porté par le socle isolant est sur la figure 7 désigné dans son ensemble par 60. Ce contact est également à deux branches 64a, 64b, reliées à un anneau 62 en des points opposés dudit anneau. Les deux branches sont dans le prolongement l'une de l'autre, mais laissent entre elles un intervalle étroit 66. De plus, elles portent chacune un appendice transversal 68a, 68b, respectivement vis-à-vis des por tions 54a, 54 du contact supérieur 50 porté par le diaphragme, comme on le voit sur la figure 6. Les saillies incurvées 16a, 16b (figure 4) portées par la face inférieure de la tige rigide 16 du manchon élastique 14 se trouvent en regard des portions 54a, 54b du contact supérieur 50 porté par le diaphragme 10, ainsi que des prolon gements 68a, 68b du contact inférieur 60 porté par le socle isolant 2. Lorsquè l'on appuie sur la tige rigide 16, les saillies incurvées 16a, 16b forcent les extrémités libres des portions 54a, 54b du contact 50 porté par le diaphragme à venir au contact des prolongements 68a, 68b du contact fixe 60. La figure 8 traduit schématiquement le montage électrique de ce système de contacts. Ila été observé que ce mon tage diminue notablement le rebondissement du contact. Les figures 9 et 10 correspondent à une autre configuration d'un contact électrique à plusieurs branches (ici au nombre de quatre). La figure 9 représente le contact supérieur se trouvant au dessous du diaphragme et désigné dans son ensemble par 70, le contact inférieur fixe étant identique au contact 60 de la figure 7. La figure 10 est la traduction schématique du montage électrique de ce système à 4 branches. Bur la figure 9, le contact supérieur 70 comprend une portion annulaire 72 et quatre branches 74a - 74d. Les branches 74a, 74b partent d'une même région de l'anneau 72, et les bran ches 74c, 74d de la région opposée. La branche 74a est dans le prolongement de la branche 74c , mais en est séparée par un intervalle 76a. De meame la branche 74b est dans le prolongement de la branche 74d, mais en est séparée par un intervalle 76b. Le contact inférieur fixe est comme précédemment identique au contact fixe 60 de la figure 7. Les saillies incurvées 16a, 16b de la tige 16 du manchon élastique 14 sont en regard, respectivement des intervalles 76a, 76b séparant les deux paires de branches 74a-75b et 74c-74d du contact supérieur 70, ainsi que des prolongements 68a, 68b du contact inférieur 60, de sorte qu'en appuyant sur la tige, les extrémités libres des branches 74a à 74d viennent en contact avec lesdits prolongements du contact fixe60. On constate que ce contacteur à 4 branches, dont la figure 10 représente le montage électrique équivalent, diminue notablement le rebondissement au contact. Dans les mises en oeuvre précédemment décrites de l'invention, les manchons élastiques 14 des interrupteurs respectifs sont des éléments distincts intercalés chacun entre le diaphragme commua et l'un des boutons 24 commandés manuellement. Dans le dispositif suivant la figure 11, tous les manchons élastiques 114 sont solidaires, en un élément unique ayant les dimensions du tableau, et disposé au-dessus du dia phragiae élastique 110. Le reste de la structure est le même que dans les figures I à 5, ou dans les variantes des figures 6 à 10. hien que les portions annulaires (4a, i2a, 52, 62, 72) des contacts aient été représentées comme circulaires, elles peuvent présenter une forme différente, par exemple rectangu laire à angles arrondis. D'autres variantes ou modifications des formes de mise en oeuvre représentées seront évidentes pour les spécialistes, ainsi que d'autres applications. REVENDICkDIONS 1) Interrupteur électrique, caractérisé en ce qu'il comprend : a) - un socle isolant b) - un premier élément de contact porté par ce socle; c) - une couche isolante disposée plus haut que ledit élément, et portant une ouverture vis-à-vis de celui-ci d) - un diaphragme élastique portant sur l'une de ses faces un second élément de contact disposé plus haut que la couche isolante et en regard de ladite ouverture et du premier élément de contact, mais séparé de celui-ci par la couche iso- lante e) - un organe de manoeuvre situé du côté de l'autre face du diaphragme, en alignement avec le premier et le second élément de contact, et pouvant par son déplacement actionner l'interrupteur ;; f) - UD lancoon élastique placé entre l'organe de 82ai noeuvre et le diaphragme, et dont une extrémité est solidaire de l'organe de manoeuvrez tandis que l'extrémité opposée vient au contact du diaphragme lorsque l'organe de manoeuvre est actionné, de façon à appliquer le second élément de contact contre le premier élément porté par le socle isolant, ledit manchon comprenant également une partie élastique prenant appui sur le diaphragme pour ramener organe de manoeuvre à sa position normale d'ouverture du circuit. 2) Interrupteur électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites deux extrémités du manchon élastique sont portées par une tige centrale, et en ce que ladite portion élastique du manchon comporte une jupe reliée à l'une de ses extrémités à la tige centrale et ouverte à l'ex- trémité opposée par laquelle elle prend appui sur le diaphragme. 3) Interrupteur électrique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité de ladite tige prenant appui sur le diaphragme est normulemant écartée de celui-ci par l'élasticité de ladite jupe. 4) Interrupteur électrique suivant l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'extrémité de la jupe prenant appui sur le diaphragme porte une ou plusieurs entailles pour l'échappement de 1 lair contenu à l'intérieur de la jupe lorsque l'interrupteur est actionné. 5) Interrupteur suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe de manoeuvre est un bouton pressé manuellement. 6) Interrupteur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le bouton comporte une tige venant steDgager dans une partie creuse de ladite première extrémité du manchon élastique 7) Interrupteur suivant 1 'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit second élément de contact coe- prend un dép8t conducteur avec une portion annulaire et au moins deux portions rectilignes disposées à elintérieur de la portion annulaire et en liaison avec elle. 8) Interrupteur électrique, caractérisé en ce qu'il comprend a) - un socle isolant b) - un premier élément de contact porté par ce socle; c) - une couche isolante recouvrant ledit premier élément et portant une ouverture vis-à-vis dudit élément ; d) - un diaphragme portant sur l'une de ses faces un second élément de contact, au-dessus de ladite couche isolante et vis-à-vis de ladite ouverture dans cette couche et du pre- mier élément de contact, mais séparé de lui par l'épaisseur de la couche isolante ;; e) - un organe de manoeuvre situé de l'autre face du diaphragme, en alignement avec le premier et le second élément de contact, et pouvant être comprimé pour manoeuvrer l'interrupteur par le déplacement du diaphragme et la mise en contact avec ledit premier élément ; ledit second élément comprenant un dép8t conducteur avec une portion annulaire et au moins deux portions rectilignes disposées à l'intérieur de la portion annulaire et en liaison avec elle. 9) Interrupteur électrique suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon élastique placé entre l'organe de manoeuvre et le diaphragme, et dont une ex- trématé est solidaire de l'organe de manoeuvre, tandis que l'extrémité opposée vient au contact du diaphragme lorsque l'organe de manoeuvre est actionné, de façon à appliquer le second élément de contact contre le premier élément porté par le socle isolant, ledit manchon comprenant également une partie élastique prenant appui sur le diaphragme pour ramener l'organe de manoeuvre à sa position normale d'ouverture du circuit 10) Interrupteur suivant la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites deux extrémités du manchon sont portées par une tige centrale, et en ce que ladite portion élastique du manchon comporte une jupe reliée à l'une de ses extrémités à la tige centrale et ouverte à l'extrémité opposée par laquelle elle prend appui sur le diaphragme. 11) Interrupteur suivant l'une des revendications 7 et 10, caractérisé en ce qu'une seule des extrémités de chaque portion rectiligne est reliée à la portion annulaire, l'extrémité opposée étant libre, de façon à former une construction à plusieurs branches. 12) Interrupteur suivant la revendication 11, carac térisé en ce que ledit premier élément de contact comporte également plusieurs branches et comprend un dépôt conducteur avec une portion annulaire et au moins deux portions rectilignes disposées à l'intérieur de la portion annulaire et en liaison avec elle par une seule de leurs extrémités, l'autre extrémité étant libre. 13) Interrupteur suivant la revendication 12, caractérisé en ce que les extrémités libres desdites portions rectilignes portent des appendices pouvant, lors de la manoeuvre de l'interrupteur, venir en contact avec les extrémités libres des portions rectilignes du second élément de contact. 14) Interrupteur suivant 1 'une des revendications 71 à 13, caractérisé en ce que ledit second élément de contact comprend deux portions rectilignes, chacune en liaison par une extrémité avec la portion annulaire, l'autre extrémité étant voisine d'une région opposée de la portion annulaire, de façon à former une construction à deux branches. 15) Interrupteur suivant l'une des revendications Il à 13, caractérisé en ce que ledit second élément de contact comprend deux paires de portions rectilignes, les portions de chaque paire étant reliées à des points opposés de la portion annulaire et étant dirigées l'une vers l'autre en laissant entre elles un petit intervalle, ds façon à former une cons- truction à quatre branches. 16) Interrupteur suivant l'une des revendications 7 et 9 à 15, caractérisé en ce que l'estrémité du manchon élas- tique pouvant venir au contact du diaphragme porte deux sail- lies se trouvant en face des portions rectilignes du second élément de contact. 17) tableau comprenant plusieurs interrupteurs électriques suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 et 9 à 16, caractérisé on ce que les manchons élastiques des interrupteurs forment des éléments distincts. 18) tableau comprenant plusieurs interrupteurs électriques suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 et 9 à 16, caractérisé en ce que les manchons élastiques des interrupteurs forment un élément unique comprenant plusieurs manchons élastiques.