Brevet FR2291598A1 — publié le 19760611

La présente invention concerne les lames de commutateur à action brusque. De nombreux types différents de lames de commutateur à action brusque sont connus, en particulier pour une utilisation dans les commutateurs tbermostatiques. La lame de commutateur est actionnée en un point par un organe de manoeuvre mobile associé, par exemple, à un élément sensible à la température tel qu'un soufflet contenant un fluide, ou une membrane, ou un élément bimétallique. La lame de commutateur étant précontrainte de telle sorte que lorsque l'organe de manoeuvre a effectué un déplacement prédéterminé, la lame se déforme brusquement d'un configuration à une autre, en provoquant un déplacement rapide du plot de contact fixé à une partie de la lame écartée de l'organe de manoeuvre. La précontrainte de la lame de commutateur peut être obtenue par un-élément à ressort séparé agissant sur la lame ou grâce à une constructions particulière de la lame elle-même La présente invention propose une construction nouvelle et simple d'une lame de commutateur à action brusque précontrainte de façon inhérente, cette lame étant de fabrication simple et ayant des applications pratiques multiples. Conformément à l'invention, une lame de commutateur à action brusque comprend une boucle plate en un matériau déformable élastiquement, fermée à une extrémité par une partie de base à partir de laquelle s'étendent deux bras solidaires de la pa rtie de base, lesdits bras formant les cotés de la boucle ; deux languettes plates s'étendant respectivement à l'intérieur et à l'extérieur de la boucle à partir de la partie de base ; et une traverse rapprochant l'une de l'autre les extrémités des deux bras, cette traverse étant écartée de la pa rtie de base pour fermer la boucle et créer une précontrainte dans la lame de sorte que celle ci puisse effectuer un déplacement brusque entre au moins deux configurations différentes dans lesquelles les bras se trouvent dans des plans différents de la languette située à l'intérieur de la boucle. La construction de la lame de commutateur à action brusque selon la présente invention se preste particulièrement à la constitution de commutateurs thermostatiques car les languettes intérieure et extérieure de la lame sont des zones ne présentant pratiquement pas de précontrainte. En conséquence, on peut choisir la configuration et la forme des languettes pour une adaptation à une installation porticulière sans affecter pratiquement les caractéristiques de fonctionnement de la lame. La traverse qui rapproche les deux bras de la lame de commutateur peut être formée en un seul bloc avec le reste de la lame par pressage ou estampage de la totalité de la i ame à partir d'une pièce unique prise dans une feuille plane de métal, la précontrainte étant obtenue, soit lors de la m8me opération de pressage ou d'estampage soit au cours d'une opération ultérieure, par la formation d2au moins un plissement de la traverse de façon à rapprocher les extrémités des bras élastiques. Pour des raisons de fabrication il peut entre préférable de prévoir une traverse séparée qui est soudée ou fixée par tout autre moyen aux extrémités des deux bras, lesdits bras étant rapprochés l'un de l'autre afin de réaliser la précontrainte de la lame. La boucle de métal formant la lame de cOmmutateur peut entre réalisée en tout métal élastique approprié, par exemple en un alliage de cuivre et de béryllium. Pour certaines utilisations dans les commutateurs thermostatiques sensibles à la température, la boucle de métal pourra autre constituée par un matériau bimétal lique. Pour l'utilisation de la lame de commutateur on pourrait fixer un plot de contact à l'une des parties de la lame qui effectue un déplacement brusque quand la lame passe d'une configuration à l'autre. Par exemple ce plot de contact peut Entre supporté par la traverse ou peut constituer la traverse elle-mEme, une des languettes étant ancrée en un point fixe lorsque la lame est utilisée. L'autre languette peut dans ce cas Stre conçue pour entre déplacée par un organe de manoeuvre mobile par exemple en réponse aux mouvements d'un soufflet ou d'une membrane. Dans les ensembles de commutateur dans lesquels les deux bras de la lame de commutateur subissent une flexion symétrique lors d'un déplacement brusque de la lame de l'une à l'autre de ses configurations, le plot de contact pourrait titre disposé sur la traverse ou constituer une partie de celle-ci et se trouver sur l'axe longitudinal de symétrie de la lame passant par les deux languettes. Pour d'autres applications pratiques il peut entre préférable d'employer une configuration assymétrique de la lame de commutateur dans laquelle un plot de contact est porté par l'un des bras ou par une des extrémités de la traverse et est décalé par rapport à l'axe longitudinal de symétrie de la lame. Selon un autre aspect, la présente invention concerne également une lame de commutateur à action brusque qui comporte une bande plate de matériau déformable élastiquement conçue pour Stre fixée à une extrémité, deux bras solidaires d'une partie médiane de la bande et s'étendant, à partir de cette partie médiane au-delà d'une extrémité de la bande, une traverse reliant les extrémités des deux bras et créant une contrainte de ces derniers pour obliger lesdits bras à prendre au moins deux configurations différentes par rapport à la bande, et un plot de contact électrique porté par la traverse. On décrira à présent à titre d'exemples non limitatifs plusieurs formes de réali safion de l'invention en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels - La Figure 1 est une vue en plan d'une ébauche de métal utilisée pour former une lame de commutateur conformément à une première forme de réalisation de l'invention ; - La Figure 2 est une vue en perspective d'une lame de commutateur constituée à partir de l'ébauche de la Figure 1 ; - Les Figures 3a et 3b sont des vues en bout schématiques selon la flèche lli de la Figure 2 montrant deux confiogurations extrêmes de la lame de commutateur dans un type de fonctionnement à flexion symétrique de la lame ;; - La Figure 4 est une vue en perspective schématique, similaire à la figure 2, d'une lame dé commutateur assymétrique conformément à une autre forme de réalisation de4'invention ; et - La Figure 5 est une vue en perspective similaire à la Figure 2 représentant une lame de commutateur selon une autre forme de réalisation de l'invention. Les mimes chiffres de référence seront utilisés dans l'ensemble de la description pour désigner les parties correspondantes des formes de réalisation représentées. La lame de la forme de réalisation représentée aux Figures 1 à 4 est obtenue par estampage -à partir d'une pièce unique de métal en feuille élastiquement déformable ; dans l'exemple représenté on a utilisé une feuille en alliage de cuivre et de béryllium semi-rigide d'une épaisseur d'environ 0,25 mm (0,01 n en mesure anglaise). L'ébauche représentée en plan à la Figure 1 a la forme d'une boucle plate fermée à une extrémité par une partie de base 1 à partir de laquelle s'étendent deux bras parallèles 2 et 3. Dans cette forme de réalisation, les extrémités des deux bras 2 et 3 qui se trouvent à l'opposé de la base 1 sont reliées l'une à l'autre par une traverse 4 solidaire des bras et constituant l'autre extrémité fermée de la boucle. Lors de l'estampage de l'ébauche de métal représentée à la Figure 1, un trou 5 est découpé dans la traverse 4. Le trou 5 est conçu pour recevoir un plot de contact 6 ( Figure 2) qui est fixé dans le trou 5 par exemple par rivetage ou soudure. 'J contact ocntcct 6 peut en pratique autre formé comme une partie intégrante de la traverse 4. La partie de base 1 de la boucle plate comporte deux languettes plafes 7 et 8 étendant respectivement à l'intérieur et à l'extérieur de la boucle à partir de la partie de base. La languette 8 s'étendant vers l'extérieur présente, dans cette forme de réalisation, une zone rétrécie 8a et se termine à son extrémité livre par une partie plus large percée d'un trou 9 destiné à recevoir une vis ou une tige de fixation pour l'ancrage de la languette 8 dans une position fixe dans le cas d'utilisation de la lame. Après avoir découpé l'élément plat dans une feuille de métal pour obtenir I'é- bouche représentée à la Figure 1, les extrémités des bras élastiques 2 et 3 qui sont opposées à la partie de base 1 sont rapprochées i'un de l'autre gr8ce b la formation de plissements 10 et 17 dans la traverse 4 et symétriquement de part et d'autre du trou 5 destiné b recevoir le contact. Gracie au rapprochement des extrémités des bras 2 et 3 de la manière indiquée, la partie de base 1 se trouve précontrainte et "bombée" de sorte que la lame adopte l'une de deux postions stables. Une de ces postons stables est représente à la Figure 2. Dans chacune de ces positions stables, les bras élastiques 2 et 3 sont toujours co-planaires mais inclinés dans une direction opposée à celle de la languette 7 par rapport au plan initial de l'ébauche de l'élément métallique découpé tel qu'il se présente à la Figure 1. Dans un type d'utilisation de la lame de commutateur dans la configuration symétrique, la languette 8 s'étendant vers l'extérieur est ancrée en un point situé sur l'axe longitudinal de symétrie A-A de la lame élastique et le plot de contact 6 porté par la traverse 4 est également situé dans ce plan de symétrie. Les deux configurations extrèmes de la lame sont alors celles qui ont été représentées de façon schématique aux figures 3a et 3b, la traverse 4 demeuwnt à peu près pa rallèle à l'axe transversal de la partie de base 1. Les bras élastiques 2 et 3 peuv ent se déplacer brusquement entre ces deux configurations extrêmes en réponse au déplacement de la languette interne 7 dans un sens opposé à celui des bras 2 et 3. Dons ce type de fonctionnement par conséquent, la languette 7 peut entre actionnée par un organe de manoeuvre indiqué schématiquement en 12 à la Figure 3 et associé par exemple à un soufflet ou à une membrane sensibles à la température ou à un élément du type bilame. Quand l'organe de manoeuvre 12 déplace la languette interne 7 de telle façon que la lame arrive à une position instable, le déplacement brusque dv plot de contact 6 se produira quand la lame changera de configuration en amenant ainsi le plot de contact 6 contre un plot de contact fixe (non représenté). Lorsque la languetteXst autorisée à retourner dans sa position initiale (Figure 2 et 3a) la lame de commutateur change à nouveau brusquement de configuration en entrarhant un déplacement brusque du plot de contact 6 hors de contact du plot fixe. Pour le type de fonctionnement de ia lame de commutateur représenté aux Figures 2 et 3 le plot de contact et l'ancrage fixe de la lame sont disposés symétriquement sur l'axe longitudinal de symétrie A-A et les deux bras élastiques 2 et 3 de la lame effectuent des déplacements en flexion identiques. Un pré-réglage du déplacement de la lame d'une configuration extrême (Figure 3a) à son autre configuration extreme (Figure 3b) peut Autre réalisé en ajustant l'écartement entre le plot de contact fixe et le plot de contact mobile 6 gracie à une vis de réglage différencielle ou une came (non représentées) ce réglage ayant lieu quand les plots de contact sont écartés, la lame se trouvant dans la configuration représentée à la Figure 3a. En disposant de façon appropriée le point d'ancroge de la lame par rapport à la position du plot de contact 6 et en limitant la flexion de la languette interne 7, par exemple au moyen d'une vis ou d'une came de réglage, il est possible de faire en sorte que la lame ait à volonté, un mode de fonctionnement monostable ou bistable. Par exemple, si la languette interne 7 est libre de se déplacer entre deux positions stables extrêmes, comme on l'a représenté aux figures 3a et 3b, la lame de commutateur est bistable par le fait qu'il est nécessaire d'exercer une force de manoeuvre sur la languette 7 dans un sens pour passer de la configuration représentée à la figure-3a à celle représentée à la figure 3b et d'exercer une force de manoeuvre sur la languette 7 dans le sens opposé pour passer de la configuration de la figure 3b à celle de la figure 3a. Par contre, si dans une des positions extrêmes de la languette 7 ( Figure 3b) cette dernière est écartée d'une position stable afin d'exercer une force élastique contre l'organe de manoeuvre 12 vers l'autre position extrême (Figure 3a) la lame de commutateur est en fait monostable dans la mesure où quand la languette 7 est écartée de l'organe de manoeuvre 12 elle retourne toujours à une configuration stable qui, dans cet exemple, est la configuration représentée à la Figure 3a. Une forme de réalisation en variante de la lame de commutateur selon l'invention est représentée schématiquement à la Figure 4. Cette lame est similaire à celle qui est représentée aux figures 2 et 3 bien que la traverse 4 dans cette forme de réalisation ne présente qu'un seul plissement 10. Le plot de contact 6 est situé à une extrémité de l'un des bras élastiques 2, ou à une extrémité de la traverse 4 et écarté de l'axe longitudinal de symétrie A-A de la lame. Cette configuration assymétrique de la lame est particulièrement utilisable quand on doit exploiter un mouv ement de commande d'amplitude très faible d'un élément sensible à la température afin d'effectuer une commutation, par exemple quand liélément sensible à la température est constitué por un soufflet expansible rempli de liquide. L'organe 12 de manouvre du commutateur pourrait agir à n'importe quel point convenable de la ligne centrale longitudinale de la lame, notamment dans cet exemple sur la languette 8 s'étendant à l'extérieur. Un réglage de la lame de commutateur pourrait être obtenu par exemple grace à une vis ou une came de réglage (non représentées) agissant à une extrémité de la traverse 4 éloignée du plot 6, afin de pré-régler l'amplitude du déplacement de l'organe de manoeuvre nécessaire pour l'actionnement de la lame de commutateur. La lame de commutateur à action brusque qui est représentée, selon une autre forme de réalisation de l'invention, à la figure 5 est obtenue par estampage ou pressage d'une feuille de métal élastiquement déformable, par exemple une feuille d'un alliage de cuivre et de béryllium semi-rigide d'une épaisseur d'environ 0,25 mm ( 0f01" en mesure anglaise).L'ébauche obtenue se présente sous la forme d'une bande plate 21 ayant deux bras élastiques 2 et 3 s'étendant à partir de la bande 21 en étant solidaires de celle-ci, la bande délimitant une partie de base 1 d'une boucle formée par les bras. Les-bras 2 et 3 s'étendent à partir d'une zone médiane de la bande 21 et les extrémités des bras 2 et 3 s'étendent au-delà d'une languette 7 d'une extrémité de la bande 21, ces extrémités étant reliées par une traverse 4 soudée aux extrémités des bras 2 et 3 éloignées de la partie de base 1 et fermant la boucle formée par les bras 2 et 3. La traverse 4 comporte un plot de contact 6 ou est formée par un tel plot qui peut entre une partie intégrante de la traverse ou entre fixé à celle-ci par exemple par rivetage ou soudure. Le plot de contact 6 peut entre situé au centre de la traverse 4 comme représenté à la Figure 5 ou disposé à une extrémité de ladite traverse pour former une lame de commutateur similaire à celle de la forme de réalisation de la Figure 4. Une languette 8 s'étendant vers l'extérieur à partir de l'extrémité de la bande 21 opposée à la traverse 4 est percée d'un trou 9 ou de tout autre moyen conçu pour recevoir une vis de fixation ou un rivet afin d'ancrer la languette 8 en position fixe quand on utilise la lame de commutateur. Après découpe de la bande 21 et des bras 2 et 3 de préférence dans un flan de métal continu, les extrémités des bras 2 et 3 sont rapprochées l'une de l'autre et la traverse 4 est soudée aux extrémités desdits bras 2 et 3 de façon à pré con- traindre ces derniers. Cette action provoque une déformation de la bande 21 et des bras 2 et 3 sous une forme courbe de telle sorte que la lame peut prendre I 'une de deux positions stables (la figure 5 représentant l'une de ces positions) dans lesquelles les bras élastiques 2 et 3 sont à peu près parallèles l'un à l'autre mais inclinés par rapport à la bande 21. La réalisation d'une lame de commutateur selon l'invention offre un nombre de possibilités considérable pour l'installation de ladite lame afin d'obtenir une action de commutation brusque. Ainsi dans le type de fonctionnement en variante de la lame représentée à la Figure 4, l'ancrage fixe de la lame est situé à l'extrémité de la languette interne 7 et l'organe 12 de manoeuvre agit sur la languette 8 extérieure ou sus,la partie de base 1, le déplacement de la languette 8 se produisant dans ce cas dans le même sens que le déplacement résultant du plot de contact 6. La lame de commutateur selon l'invention peut s'installer facilement dans une enveloppe de commutateur de sorte que les moyens de réglage pour prédéterminer l'amplitude du déplacement de l'organe de manoeuvre nécessaire pour actionner le commutateur, qui dans le cas d'un commutateur sensible à la température repré- sente la différence de température nécessaire pour actionner le commutateur, peuvent titre réglés de façon commode par un organe de réglage tel que, par exemple une vis traversant l'enveloppe du commutateur et cela sans limitation critique quant à la position de cet élément de réglage. De plus, par un choix approprié de la largeur de -la partie rétrécie 8a de la languette extérieure 8, il est possible de disposer d'un degré prédéterminé de flexibilité dans le bras de levier qui relie la lame à son point d'ancrage fixe ou au point où se produit l'action de l'organe de manoeuvre. La longeur de la partie rétrécie 8a détermine le bras de levier efficace par lequel la lame est ancrée ou sur lequel agit l'organe de manoeuvre. On peut donc en dimen$onnant de façon convenable la partie rétrécie 8a obtenir une force d'actionnement souhaitée pour la lame indépendamment des forces différentielles associées au changement d'état de la lame d'une configuration à l'autre, qui découle de la précontrainte des bras 2 et 3. REVENDICATIONS 1. Lame de commutateur à action brusque comportant une boucle plate en matériau élastiquement déformable fermée à une extrémité par une partie de base à partir de laquelle s'étendent deux bras solidaires de la partie de base et formant les côtés de la boucle, caractérisée en ce que ces deux languettes plates s'étendent respectivement à l'intérieur et à l'extérieur de la boucle à partir de la partie de base et une traverse relie et rapproche l'une de l'autre les extrémités des deux bras éloignés de la partie de base, cette traverse fermant la boucle et provoquant une précontrainte de la lame de telle sorte que cette dernière peut avoir un déplacement brusque entre au moins deux configurations différentes dans lesquelles les bras sont dans des plans différents du plan de la languette s'étendant vers l'intérieur. 2. Lame de commutateur selon la revendication 1, caractérisée en ce que au moins la partie de base et les bras sont constitués par une feuille de métal élastiquement déformable. 3. Lame de commutateur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la boucle est constituée par un matériau bimétallique. 4. Lame de commutateur selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que un plot de contact est porté par la traverse ou constitue la traverse elle-même, une des languettes étant adaptée pour être ancrée lorquton utilise la lame. 5. Lame de commutateur selon la revendication 4, caractérisée en ce que le plot de contact est situé sur la traverse ou forme une partie de celle-ci et est disposé sur l'axe longitudinal de symétrie de la lame passant par les deux languettes. 6. Lame de commutateur selon la revendication 4, caractérisée en ce que le plot de contact est porté par un des bras ou par une extrémité de la traverse, ledit plot de contact étant décalé par rapport à l'axe longitudinal de symétrite de la lame. 7. Lame de commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la traverse est formée en un seul bloc avec le reste de la lame à partir d'une feuille plate, la précontrainte étant obtenue en créant au moins un plissement dans la traverse. 8. Lame de commutateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la traverse est soudée ou fixée par tout autre moyen aux extrémités des deux bras, tandis que les bras sont rapprochés l'un de l'autre afin d'obtenir la précontrainte de la lame. 9, Lame de commutateur selon la revendication 8, caractérisée en ce que un plot de contact est fixé au centre de traverse ou formé avec celle-ci. 10. Lame de commutateur selon la revendication 8, caractérisée en ce que un plot de contact est porté à une extrémité de la traverse voisine de l'un des bras. 11. Lame de commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la languette qui s'étend à l'extérieur de la boucle2 présente une partie rétrécie avoisinant la partie de base de ladite boucle. 12. Lame de commutateur à action brusque comportant une bande plate de matériau élastiquement déformable, conçue pour être ancrée à une extrémité, caractérisée en ce que la lame comporte deux bras s'étendant à partir de la zone médiane de la bande, ces bras s'étendant au-delà d'une extrémité de la dite bande, tandis qu'une traverse relie les extrémités des deux bras et les précontraint pour les obliger à prendre au moins deux configurations différentes par rapport à la bande, ladite lame comportant en outre un plot de contact électrique qui est porté par la traverse.