Brevet FR2319964A1 — publié le 19770225

La présente invention concerne un dispositif de commande électrique à moteur pour appareillage électrique et notamment un dispositif transformant le mouvement rotatif du moteur électrique en un mouvement alternatif de l'organe de manoeuvre de la position ouverte à fermée ou vice-versa d'un disjoncteur. On sait réaliser des mécanismes de ce genre grâce à une vis sans fin actionnée par le moteur, une pièce-écrou se déplaçant sur la vis sans fin sans tourner et emprisonnant l'organe de manoeuvre qui est à déplacer. Ces dispositifs ont pour but de commander à distance des organes qu'on ne peut atteindre manuellement Cependant, ces dispositifs nécessitent des moyens autorisant une certaine rotation suplémentaire du moteur lorsque organe de manoeuvre arrive en butée soit d'ouverture soit de fermeture, parce que le moteur électrique une fois lancé ne s'arrête pas immédiatement. Pour cela, il a déjà été proposé divers dispositifs de débrayages ou de montages élastiques permettant une surcourse du moteur. Ces dispositifs antérieurs ont pour inconvénient d'être compliqués, couteux et encombrants, ou de nécessiter un positionnement préalable très précis des différents organes. Le dispositif de commande selon la présente invention permet de remédier à ces inconvénients. Dans celui-ci en effet un limiteur de couple particulièrement simple, peu onéreux et de volume relativement restreint, produit un désaccouplement mécanique des que l'organe de manoeuvre arrive en butée. Le présente invention a pour objet un dispositif à commande électrique à moteur pour appareillage électrique comportant d d'une part un mécanisme d'entratnement comprenant un moteur électrique, d'autre part un mécanisme de transformation de mouvement comprenant une vis sans fin sur laquelle est montée une pièce écrou mobile en translation liée avec un léger jeu à l'organe de manoeuvre de l'appareil électrique, caractérisé en ce qu'un dispositif limiteur de couple est interposé entre le mécanisme d'entraînement et le mécanisme de transformation de mouvement Selon une particularité de l'invention, le dispositif limiteur de couple est constitué d'une liaison élastique entre deux organes mobiles en rotation, l'un lié au mécanisme d'entraînement, l'autre lié au mécanisme de transformation de mouvement, ladite liaison élastique exerçant entre ces deux organes une force variable et limitée déterminée par la position angulaire relative desdits organes. Selon une autre particularité de l'invention, le dispositif limiteur de couple est constitué d'une came excentrique solidaire en rotation de la vis sans fin et d'une pièce entraînante en appui sur ladite came et montée à ressort sur un pignon d'entraînement du mécanisme moteur, ledit pignon étant libre en rotation autour de l'axe commun à la came et à la vis sans fin. Selon une autre particularité de l'invention, la pièce écrou liée avec un léger jeu à l'organe de manoeuvre de l'appareil électrique entraîne un mécanisme auxiliaire déterminant les positions d'un inverseur de fin de course inséré dans le circuit électrique d'alimentation du moteur et d'un organe de signalisation-mécanique de la position du dispositif de commande. Selon une autre particularité de l'invention, le mécanisme auxiliaire comporte une pièce coulissante mobile en translation parallèlement à la pièce écrou eut comportant deux butées sur lesquelles la pièce écrou vient prendre appui, l'une lors du déplacement dans un sens, l'autre lors du déplacement dans l'autre sens, ladite pièce coulissante actionnant un organe de commande de l'inverseur de fin de course et un organe de signalisation mécanique de position. Selon une autre particularité de l'invention le pignon d'entraînement porte une manivelle d'actionnement manuel repliable. En se référant aux figures schématiques I à 8 ci-jointes, on va décrire ci-après un exemple de mise en oeuvre de la présente invention, exemple donné à titre purement illustratif et nullement limitatif. Les mêmes éléments représentés dans plusieurs de ces figures portent sur toutes celles-ci les mêmes références. La figure 1 représente une vue en perspective éclatée du dispositif de commande électrique et du dessus de l'appareillage électrique qui doit être commandé. La figure 2 représente une vue en élévation du même dispositif. La figure 3 représente une vue en coupe selon l'axe III-III de la figure 2, le capot étant enlevé. La figure 4 représente une vue en coupe selon l'axe IV-IV de la figure 2. La figure 5 représente une vue en coupe selon l'axe V-V de la figure 2. La figure 6 représente une vue de profil côté couvercle du même dispositif, le capot étant partiellement arraché. La figure 7 représente une coupe partielle verticale de la figure 6. La figure 8 represente un schéma de circuit électrique d'alimentation du moteur. On voit sur la figure I un dispositif de commande 1, son capot 2 et le dessus d'un disjoncteur 3. Le dispositif de commande I a pour but de déplacer l'organe de manoeuvre 4 du disjoncteur 3. Le dispositif de commande I est actionné par un moteur électrique 5 dont la mise en marche ou l'arrêt est commandé à distance. En cas de panne du moteur 5 ou pour d'autres raisons une manivelle rabattable 6 permet de remplacer le moteur grâce à une rotation effectuée manuellement. Pour accéder à la manivelle 6, un volet mobile 7 peut être éventuellement relevé libérant ainsi un orifice 8 du capot 2 permettant la rotation de la manivelle 6 lorsque le capot recouvre le dispositif de commande l O Le mécanisme interne du dispositif de commande sera explicité plus loin enrelation avec les figures 2 à 5. Le moteur électrique 5 entraîne en rotation un pignon moteur 9 lequel s'engrène avec un pignon d'entraînement 10. Le pignon d'entraînement 10 est un pignon fou lequel est simplement monté de façon concentrique à l'axe d'une vis sans fin 12. Un dispositif régulateur et limiteur de couple à échappement est monté entre le pignon d'entraînement 10 et la vis sans fin 12. Le limiteur de couple est constitue d'une came excentrique 13 solidaire en rotation de la vis sans fin 12, ladite came étant entraînée par une pièce entraînante 14 en forme de secteur de couronne, appliquee contre la came au moyen de deux ressorts 15 et 16 dont les extrémités fixes 17 et 18 sont solidaires du pignon d'entraînement 10. La pièce entraînante 14 peut être un axe métallique coudé.Avantageusement la pièce entraînante 14 est une pièce en matière moulée à faible coefficient de frottement. Le pignon d'entraînement 10 est monté libre en rotation autour de la partie centrale Il de la came excentrique 13 vissée à I' extrémité de la vis sans fin 12 et bloquée par un écrou 19 et une rondelle 20. La vis sans fin 12 déplace une pièce écrou 21, laquelle est guidée latéralement par un tige-guide 22 parallèle à la vis sans fin 12. La pièce écrou- 21 est en forme de U dont les bras se referment sur l'organe de manoeuvre 4 du disjoncteur 3Rpermettant ainsi la commande de l'organe de manoeuvre de la position fermé à ouvert ou vice-versa selon le sens de rotation du moteur 5. Sur la pièce écrou 21 et à une extrémité de celle-ci est assujettie une plaquette 23 dont le rôle sera explicité plus loin. Parallèlement à la vis sans fin 12 est disposée une tige 24 sur laquelle coulisse une pièce coulissante 25 de forme sensiblement cylindrique terminée à une extrémité par une partie biseautée- 26 et à une autre extrémité par une partie tronconique 27. De plus, la pièce coulissante 25 possède une échancrure de part et d'autre d'une génératrice du cylindre en regard de la pièce-écrou 21 de telle sorte qu'il apparaît deux butées 28 et 29. La plaquette 23 de la pièce-écrou 21 en se déplaçant le long de la vis sans fin 12 déplace également la pièce coulissante 25 grâce aux butées 28 et 29. De ce fait, le déplacement de la pièce coulissante 25 n'est effectué que pour des positions extrêmes de la pièce-écrou 21. Un inverseur électrique de fin de course 30 est actionné en fin de course du déplacement de la pièce coulissante 25 lorsque le levier de commande de l'inverseur glisse le long de la partie tronconique 27. Dans cette dernière position correspondant à la fermeture de l'organe de manoeuvre 4 du disjoncteur, I'inverseur de fin de course 30 coupe l'alimentation du moteur 5. En mêne temps, la partie biseautee 26 s'engage sur le téton 31 lequel relève une lamelle 32 faisant fonction d'organe de signalisation mécanique. Le lamelle 32 est terminée par un coude sur lequel sont portes deux bandes rouge et verte apparaissant alternativement devant une fenêtre 33 du capot 2 et indiquant que le disjoncteur est soit ouvert soit fermé. L'enclenchement de l'inverseur de fin de course 30 et celui de la lamelle 32 ont lieu simultanément. Au cas où l'utilisateur voudrait agir sur place à la commande d'ouverture ou de fermeture du disjoncteur, la manivelle 6 repliable permet de suppléer au moteur 5. La manivelle 6 est disposée sur le pignon d'entraînement 10. Il en résulte que le limiteur de couple reste actif même lorsqu'on actionne le dispositif par la manivelle. Celle-ci est maintenue repliée grâce à un ressort 34 disposé sur la face externe du pignon d'entratnement supportant la manivelle. Les figures 6 et 7 illustrent la façon dont on peut accéder à la manivelle 6 et effectuer la rotation de celle-ci. L'axe 35 du volet mobile 7 est solidaire d'une palette 36 appuyant dans sa position fermée sur un contact de sécurité 37 disposé dans le circuit d'alimentation au moteur 5. Lorsque le volet 7 est relevé, la palette 36 n'appuie plus sur le volet de sécurité 37, auquel cas le moteur n'est plus alimenté. Il en est de même si l'on enlève le capot 2. La figure 8 illustre le schéma de fonctionnement électrique du dispositif 0 Sur cette figure le contact de sécurité 37 n'a pas été représenté. On voit sur la figure 8 les deux bornes d'alimentation 38 et 39, l'inverseur de fin de course 30 dans la position 301 correspondant au disjoncteur ouvert, le moteur 5 avec ses bornes d'induit 51 et 52 et d'inducteur 53 et 54, le bouton de commande d'ouverture du disjoncteur 40 et le bouton de commande de fermeture du disjoncteur 41. Les deux boutons 40 et 41 sont des boutons poussoirs sans auto-alimentation. Lorsqu'on appuie sur les boutons poussoirs 40 et 41 ils passent respectivement de la position 401 à 402 et 411 à 412 et remontent ensuite dès que la pression du doigt a été relâchée. Le fonctionnement du circuit est le suivant Le disjoncteur 3 est ouvert, l'inverseur de fin de course 30 est en position 301. Le bouton poussoir 40 non appuyé est en position de repos 401. Le bouton poussoir 41 est enfoncé dans le but d'obtenir la fermeture du disjoncteur 3. Le courant circule dans l'induit dans le sens 52 vers 51 et dans l'inducteur dans le sens 53 vers 54. Le moteur 5 tourne dans un certain sens qui entraîne le déplacement de l'organe de manoeuvre du disjoncteur vers la fermeture. En fin de course de fermeture, l'inverseur de fin de course 30 passe en position 302 et le moteur 5 ntest plus alimenté. L'utilisateur peut alors relâcher le bouton poussoir 41. Au cas où l'on veut obtenir itouverture du disjoncteur les différentes positions des éléments sont les suivants Le disjoncteur 3 est fermé. L'inverseur de fin de course 30 est en position 302. Le bouton poussoir 41 est en position de repos 411. Le bouton poussoir 40 d'ouverture est alors enfoncé et occupe la position 402. Le courant circule dans l'induit dans le sens 51 vers 52 et dans l'inducteur dans le sens 53 vers 54. Le courant dans l'induit étant inversé par rapport au cas précédent et étant le même dans l'inducteur, le moteur tourne en sens inverse par rapport au cas où lton veut obtenir la fermeture du disjoncteur. En fin de course l'inverseur 30 change à nouveau de Position et revient à 301. Le moteur 5 n'est plus alimenté et l'on peut relâcher le bouton poussoir 40. Le dispositif de commande pour appareillage électrique permet principalement grâce au limiteur de couple qui sert lors de l'arrêt du moteur, lorsque l'organe de manoeuvre arrive en butée soit d'ouverture soit de fermeture, de ne pas produire des à-coups brutaux et de dissiper l'énergie cinétique en excès du moteur dans le limiteur de couple. Le dispositif a également une action de régulation de couple en particulier lors du démarrage du moteur. En effet, les différents parties du dispositif, la pièce entraînante et les ressortis, prennent progressivement par rapport au pignon d'entraînement et à la came excentrique entre lesquels ils constituent la liaison une position correspondant au couple résistant exercé par la vis sans fin.Il n'y a donc pas d'à-coups brutaux transmis au moteur et cela accroît considérablement la longévité et la fiabilité du dispositif de commande tout en permettant une construction légère et économique de tous les organes d'entraînement, Si l > on se réfère en particulier à la figure 3, la position des pièces correspond à un équilibre stable dans lequel la tension des ressorts est minimale et le couple exercé par la pièce entraînante 14 sur la came excentrique 13 est nul, la résultante des forces passant pas l'axe de rotation. Si, à partir de cette position, on fait tourner le pignon d'entraînement 10, les points d'attache 17 et 18 des ressorts 15 et 16 tournent également et le mouvement est transmis à la piece d'entraînement 14 avec un angle de retard dépendant des forces de frottement de la pièce entraînante 14 sur la came excentrique 13. Les ressorts 15 et 16 se tendent donc progressivement au fur et à mesure que la pièce entraînante 14 tourne autour de la came excentrique 13. Simul tanement, la direction de la force résultante exercée sur la came 13 varie et le couple moteur appliqué à la came est progressivement croissant. Lorsque ce couple moteur atteint la valeur du couple résistant, la came excentrique 13 se met alors à tourner en entraînant la vis sans fin 12 à la même vitesse que le pignon d'entraînement 10 comme s'ils étaient solidaires. Si maintenant l'organe de manoeuvre 4 arrive en butée, la pièce écrou 21 se trouve stoppée et empêche le mouvement de rotation de la vis sans fin 12 et de la came 13. Simultanement, l'inverseur de fin de course 30 coupe l'alimentation du moteur 5. Mais le moteur 5 et le pignon d'entraînement 10 peuvent cependant continuer à tourner sur leur lancée En effet, le couple résistant est transmis au pignon d'entraînement 10 par l'intermédiaire du limiteur de couple.La came excentrique 13 étant bloquée, le pignon d'entraînement 10 et la pièce entraînante 14 continuant à tourner, le couple résistant exercé sur le pignon d'entraînement 10 continue à croître, passe par un maximum puis décroît et stannule si l'on néglige les frottements lorsque la pièce entraînante 14 atteint par rapport à la came excentrique 13 une position diamétralement opposée à celle de la figure 3. Dans cette position, le système est instable et tend à revenir spontanément à la position d'équilibre stable qui est celle représentée figure 3. Le pignon d'entraîne nement 10 et le moteur 5 continuent ainsi à tourner en dissipant la totalité de leur énergie cinétique sans que les efforts appliques dépassent la valeur maximale autorisée par le limiteur de couple. Bien entendu, la puissance du moteur 5, le rapport de démultiplication des pignons 9 et 10, le pas de la vis sans fin 12, le profil de la came excentrique 13 et la tension des ressorts 15 et 16 sont calculés en fonction des efforts nécessaires pour actionner en toute sécurité l'organe de manoeuvre 4 du disjoncteur 3. En outre, on a intérêt à rendre les plus faibles possibles les frottements entre la vis sans fin 12 et la pièce écrou 21 ; cela est réalisable par des moyens connus tels que vis à filets carrés ou vis à billes. On a également intérêt à limiter les frottements entre la pièce entraînante 14 et la came excentrique 13 ; cela est réalisable en utilisant des couples de matériaux à faible coefficient de foottement ou même en utilisant en guise de came un roulement à bille monté de façon excentrique Si l'on veut éliminer presque totalement l'influence des frottements. Bien entendu, on peut réaliser sans sortir du cadre du domaine de l'invention d'autres variantes de limiteurs de couples à liaison élastique que celui décrit précédemment > par exemple en remplaçant la pièce entraînante 14 et les ressorts de traction 15 et 16 par un ressort à lame prenant appui d'une part sur la came excentrique 13, d'autre part sur des tétons solidaires du oignon d'entraînement 10. On-peut également à titre d'autre exemple utiliser une manivelle montée en bout de la vis sans fin 12 sur un axe traversant le pignon d'entraînement 10, et l'extrémité de la manivelle étant liée par un ressort à un téton solidaire du pignon d'entraînement 10. L'invention stapplique notamnent à la commande de disjoncteurs électriques, en particulier à basse tension. REVENDICATIONS il Dispositif de commande électrique à moteur pour appareillage électrique comportant d'une part, un mécanisme d'entraînement comprenant un moteur électrique, d'autre part, un mécanisme de transformation de mouvement comprenant une vis sans fin sur laquelle est montée une pièce écrou mobile en translation liée avec un léger jeu à ltorgane de manoeuvre de l'appareil électrique, caractérisé en ce qu'un dispositif limiteur de couple est interposé entre le mécanisme d'entraînement et le mécanisme de transformation de mouvement. 2/ Dispositif de commande électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif limiteur de couple est constitué d'une liaison élastique entre deux organes mobiles en rotation, l'un lié au mécanisme d'entraînement, l'autre lié au mécanisme de transformation de mouvement, ladite liaison élasti- que exerçant entre ces deux organes une force variable et limitée déterminée par la position angulaire relative desdits organes. 3/ Dispositif de commande électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif limiteur de couple est constitué d'une came excentrique solidaire en rotation de la vis sans fin, et d'une pièce entraînante en appui sur ladite came et montée à ressort sur un pignon d'entraînement du mécanisme moteur, ledit pignon étant libre en rotation autour de l'axe commun à la came et à la vis sans fin. 4/ Dispositif de commande électrique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pièce écrou liée avec un léger jeu à l'organe de manoeuvre de l'appareil électrique entraîne un mécanisme auxiliaire déterminant les positions d'un inverseur de fin de course inséré dans le circuit électrique d'alimentation du moteur et d'un organe de signalisation mécanique de la position du dispositif de commande. 5/ Dispositif de commande électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mécanisme auxiliaire comporte une pièce coulissante mobile en translation parallèlement à la pièce écrou et comportant deux butées sur lesquelles la pièce écrou vient prendre appui l'une, lors du déplacement dans un sens, l'autre, lors du déplacement dans l'autre sens, ladite pièce coulissante actionnant un organe de commande de l'inverseur de fin de course et un organe de signalisation mécanique de position. 6/ Dispositif de commande électrique selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le pignon dtentraînement porte une manivelle d'actionnement manuel repliable. 7/ Dispositif de commande électrique selon l'une des revendications 1 à 6, carac térisé en ce qu'il comporte un capot amovible dont le retrait provoque la Coupure d'un contact de sécurité inséré dans le circuit électrique d'alimentation du moteur. 8/ Dispositif de commande électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capot comporte un volet mobile dont la rotation autorise l'accès à la manivelle d'actionnement manuel et provoque la coupure du contact de sécurité inséré dans le circuit électrique d'alimentation du moteur.