Brevet FR2460033A1 — publié le 19810116

La présente invention concerne un ensemble de thermos- tat du type empilé et elle se rapporte plus particulièrement à un ensemble spécifique utilisé seul ou, de préférence, sur la semelle d'un fer à repasser et dans lequel un organe sup- port en une seule pièce constitue une unique pièce intermé- diaire qui assure l'alignement d'un premier groupe de pièces de thermostat empilées et d'un second groupe constitué par la tige de commande du thermostat et les pièces qui coopèrent avec elle de telle sorte que l'unique organe support remplit les diverses fonctions de palier d'arbre, de surface de came et de butées de came et d'unique organe de positionnement disposé entre les deux groupes de pièces structurales séparées qui forment, en combinaison, l'ensemble de thermostat empilé et de fer à repasser. Les appareils, tels que les fers à repasser, comportent des moyens de montage pour recevoir un thermostat de commande de température, ces moyens de montage comportant un bossage qui est formé sur la semelle du fer et qui crée un puits de chaleur ou un conducteur collecteur servant à détecter la température pour le thermostat, lequel est monté en étroit con- tact avec le bossage pour réagir aux changements de la tempéra- ture par rapport à la température voulue réglée manuellement. En général, dans un fer à repasser, le thermostat est monté au centre ou dans la partie avant de la semelle pour détecter la température des parties les plus chaudes et réagir en consé- quence. Des perfectionnements réalisés récemment ont permis de construire des fers à repasser légers, en matière plastique, à un prix inférieur, et de tels fers à repasser ont nécessité un réaménagement des thermostats par ailleurs classiques du fait que de nombreuses fonctions ont été combinées dans la structure en matière plastique mouléece qui a entraîné la suppression d'un grand nombre des pièces qui étaient antérieu- rement utilisées dans les fers à repasser métalliques. En gé- néral, il est avantageux de disposer le thermostat à l'avant dans les fers à repasser qui présentent la capacité de fournir à la demande une quantité supplémentaire de vapeur, ce résul- tat étant obtenu en refoulant, à l'aide d'une pompe, une dose supplémentaire d'eau dans un générateur de vapeur, qui est habituellement constitué par une chambre séparée, pour engen- drer une dose supplémentaire de vapeur qui est envoyée dans le réseau de distribution de vapeur du fer de façon à s'échap- per par des orifices formés dans la semelle du fer en tant que dose de vapeur supplémentaire. Il existe de nombreux types de fers à repasser à jets de vapeur supplémentaires et un exemple caractéristique de tels fers a été décrit dans le brevet des Etats Unis d'Amérique no 3 919 798; et dans ce fer, le courant de vapeur principal s'échappe par la plupart des orifices de la semelle tandis que le courant de vapeur supplé- mentaire s'échappe par un petit nombre d'orifices qui ne sont pas raccordés au réseau de distribution du courant de vapeur principal. En outre, le thermostat empilé est, dans l'ensemble connu et utilisé dans de nombreux appareils, tels que les fers à repasser, les appareils de cuisson et tous les autres appa- reils dans lesquels la température est automatiquement réglée par un thermostat à bilame. Le thermostat commande l'élément chauffant pour maintenir la température choisie. Il est néces- saire que ce thermostat soit simple, bon marché et fiable et qu'il comporte un nombre aussi faible que possible de pièces faciles à assembler. En outre, il doit être précis et présen- ter de bonnes caractéristiques d'étalonnage, tout en étant peu volumineux et en-ayant une position d"'arrêt" dans laquelle les contacts électriques sont convenablement écartés l'un de l'autre. L'emploi d'une came montée sur le thermostat pour positionner une lame rigide intermédiaire portant l'un des contacts électriques est déjà connu, la came permettant de choisir entre un nombre infini de réglages de température du fer. L'agencement de came est en général monté sur l'arbre ro- tatif, l'organe suiveur de came étant monté sur une lame mobile et cet agencement nécessite l'emploi de pièces supplémentaires et d'une construction plus complexe. La présente invention a pour objectif un ensemble de thermostat proprement dit ainsi qu'un tel thermostat utilisé dans un fer à repasser électrique à vapeur qui comporte un réservoir à eau, une semelle génératrice de vapeur munie d'o- rifices, une pompe à commande manuelle raccordée au réservoir et un support de montage formé sur la semelle pour porter dans une disposition étroitement rapprochée l'ensemble de thermos- tat empilé sensible à la chaleur afin qu'il commande la tempé- rature de la semelle. Dans cette structure, un dispositif ther- mostatique empilé perfectionné comprend une tige de commande verticale disposée dans la partie avant de la poignée du fer, des moyens de réglage manuels de la température étant disposés à l'extérieur du capot de fer à un niveau élevé à l'avant de la poignée. Un ensemble de thermostat empilé, qui comporte une lame inférieure déformable sous l'action de la chaleur, est fixé dans une disposition étroitement rapprochée sur le sup- port de montage de la semelle et il comporte, en outre, une lame ressort rigide intermédiaire électriquement conductrice et une lame ressort supérieure électriquement conductrice, moins rigide. Toutes les lames sont portées, solidarisées et maintenues espacées les unes des autres, à une extrémité, par des éléments isolants intercalés dans une construction empilée du type "sandwich", des contacts électriques étant formés sur les lames conductrices, le thermostat comportant des moyens pour transmettre le déplacement de la lame déformable à la chaleur à la lame supérieure, de façon à fermer et ouvrir un circuit électrique qui commande la température de la semelle. Un seul et unique organe support structural s'étend parallèle- ment aux lames et au-dessus des lames et est monté en porte-à- faux sur l'extrémité d'assemblage précitée de l'empilage, l'or- gane support comportant, à son extrémité libre, une partie élargie venue de matière, laquelle est traversée par un alésage vertical lisse, dégagé, pour former un palier guide allongé si- tué au-dessus des lames empilées en un emplacement intermédiaire entre les extrémités de ces lames. Une tige de commande, qui peut coulisser longitudinalement, est montée à rotation dans l'alésage et s'étend à travers une ouverture formée dans la lame supérieure pour venir en contact avec la lame intermé- diaire et la positionner. Une structure de commande ou un adap- tateur approprié relie l'arbre à la tige de commande du fer pour permettre aux moyens de réglage externes de faire tourner l'arbre et de régler ainsi la température voulue du fer. Une surface de came arquée s'étendant sur un arc d'environ 180 à 2300 est munie de butées de fin de course et: est formée directement sur la surface inférieure, dont elle fait partie, de la partie élargie venue de matière de l'organe support de façon à faire face à la lame supérieure. Un organe suiveur de came s'étend à partir de l'arbre rotatif et est repoussé par la lame intermédiaire en appui contre la surface de came qui comporte également une rampe à forte pente dans sa région adjacente à la butée de fin de course correspondant à la plus basse température de façon à produire une nette sé- paration des contacts afin d'assurer l'obtention d'une posi- tion d'arrêt" nettement définie et certaine. L'unique organe support monobloc remplit les multiples fonctions de palier d'arbre, de surface de came et de butées de came et d'organe de positionnement de toutes les pièces structurales d'un groupe d'éléments de l'ensemble empilé par rapport à un groupe constitué par la tige de commande et les éléments qui y sont raccordés. Ainsi, le principal but de la présente invention est de réaliser un ensemble de thermostat et de fer électrique qui utilise une construction de thermostat simplifiée compor- tant un plus petit nombre de pièces et un organe support struc- tural supérieur relativement lourd qui remplit de multiples fonctions dans le thermostat ou dans la combinaison fer/ther- mostat. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement - figure 1, une vue partielle, en élévation, d'un fer à repasser à vapeur à jets de vapeur supplémentaire?,avec arrachement partiel, pour montrer l'agencement du dispositif de l'invention et sa position dans le fer; - figure 2, une vue en perspective, à plus grande échelle, du thermostat assemblé; et - figure 3, une vue en élévation du thermostat, vue sur laquelle l'organe support structural est représenté en partie en coupe. On décrira la présente invention dans son application à un fer à repasser léger en matière plastique étant donné qu'elle est plus particulièrement appropriée pour une telle utilisation bien que l'ensemble de thermostat, en tant que tel, puisse être utilisé dans d'autres appareils que des fers à repasser. Sur la figure 1, à laquelle on se référera, on a représenté un fer à repasser électrique à vapeur qui comporte une semelle 10 munie d'une série d'orifices 12 d'éjection de vapeur et un capot extérieur 24 raccordé d'une façon appropriée à une poignée 16, d'une manière en soi connue. La semelle 10 peut avantageusement être en fonte d'aluminium et comporter un élément électrique chauffant 18 incorporé à la semelle de sa coulée pour assurer une répartition uniforme de la chaleur lorsque le fer est branché. Le fer comporte des moyens pour produire de la vapeur, ces moyens comprenant un réservoir à eau 20 qui peut faire par- tie d'une unique enveloppe en matière plastique maintenue en place par un organe de fixation 22 en forme de L et d'autres mécanismes appropriés, d'une manière classique. Pour produire la vapeur, la semelle 10 comporte un générateur de vapeur 24 dans lequel, sous la commande d'un bouton 26 et d'une tige de soupape guidée 18 mobile, entre une position ouverte et une position fermée, de l'eau s'écoule goutte à goutte à partir du réservoir 20 sur la semelle chaude 10, à travers une soupape doseuse d'eau d'un type connu, la vapeur ainsi produite s'écoulant par des passages de distribution 32 formés au- dessous d'une plaque de fermeture 34 et s'échappant par les orifices 12 sur l'étoffe qui est repassée. Comme représenté, on peut produire des jets de vapeur supplémentaires en injec- tant de l'eau dans un générateur de vapeur supplémentaire 36 au moyen d'une pompe à soufflet séparée, commandée manuelle- ment à l'aide d'un bouton de commande 38. Des moyens 40 de ré- glage de la température, disposés à l'extérieur du capot et à un niveau élevé sur la partie avant de la poignée 16, sont rac- cordés à une tige de commande verticale 41 disposée dans la partie avant de la poignée pour commander un thermostat qui a été désigné par la référence générale 42, qui est du type à empilage connu et qui est monté dans une disposition étroite- ment adaptée sur un bossage 43 de la semelle. Le bossage 43 est, de préférence, comme représenté, constitué par une partie de la semelle coulée du fer pour assurer un bon contact de transmission de chaleur. Si le fer est un fer auto-nettoyant du type décrit dans le brevet des E.U. A. n0 3 747 241, il comporte des moyens pour vider brusquement et complètement le réservoir 20 sur la semelle chaude à travers une grande ouverture qui est, de pré- férence, mais non nécessairement, séparée et écartée de la soupape 30 de distribution d'eau usuelle. Une soupape 44 de vidange brusque qui commande cette grande ouverture est dispo- sée dans le fond du réservoir 20 et est actionnée, par l'inter- médiaire d'une tige 46, par un bouton disposé sur le côté du fer qui n'a pas été représenté pour vider rapidement le réser- voir sur la semelle o la combinaison d'eau chaude et de vapeur purge brusquement les passages internes, le réservoir et les orifices de la semelle des peluches et des dépôts minéraux. Selon la présente invention, le fer est muni d'un en- semble de thermostat empilé, perfectionné pour assurer une meilleure réponse à la chaleur. Selon la présente invention, et comme plus particuliè- rement représenté sur les figures 2 et 3, la construction de thermostat décrite ici réduit le nombre des pièces utilisées par rapport à celui habituellement nécessaire et utilise un unique organe support qui remplit de nombreuses fonctions et assure un montage facile, un assemblage précis du thermostat tout en constituant un organe de positionnement fixe pour tou- tes les pièces structurales. Le thermostat est du type à lames empilées et comprend un "bilame" 48 multimétallique, habituel- lement bimétallique ou trimétallique, sensible à la température ou déformable sous l'action de la chaleur, une lame-ressort 50 intermédiaire électriquement conductrice relativement rigide mais flexible et une lame-ressort supérieure 52 moins rigide. Les trois lames 48, 50 et 52 sont portées et rendues solidaires entre elles, à une première extrémité, dans une configuration en sandwich avec un organe support monobloc 54 qui s'étend pa- rallèlement à la lame flexible 52 et au-dessus de cette lame. Le bossage de montage 43 de la semelle fournit un support assu- rant un contact étroit et intime, disposé au-dessous du bilame 48, pour assurer une conduction rapide et efficace de la cha- leur au bilame. L'empilage en sandwich comporte, en outre, des bornes électriques conductrices, telles que la borne 56, posi- tionnées de façon à être en contact respectivement avec la lame ressort rigide 50 et avec la lame ressort flexible 52 Les lames, l'organe support, etc... sont maintenus espacés et électriquement isolés les uns des autres, à leur première extrémité précitée, par un tube isolant central classique et par des rondelles isolantes 58 en céramique servant à isoler électriquement les pièces, et un organe de fixation approprié serre les éléments de l'empilage les uns contre les autres à ladite première extrémité sur une colonnette de montage afin de fixer l'ensemble d'une manière étroitement adaptée sur le bossage,43 de la semelle. Les lames-ressorts 50 et 52 sont munies de contacts électriques respectifs 62 et 64 disposés face à face. Lorsque les contacts 62 et 64 sont fermés, le courant circule dans l'élément chauffant 18 du fer et, lorsqu'ils sont ouverts, comme représenté, aucun courant ne circule dans l'élément chauffant 18. Le bilame 48 est muni à son extrémité libre d'un élé- ment isolant 66 de sorte que, lorsqu'il est chauffé par le mi- lieu dont il détecte la température, son extrémité libre, qui porte l'élément isolant 66, s'incurve vers le haut en direc- tion de la lame flexible 52 et appuie sur la lame 52 pour ouvrir les contacts 62 et 64, comme représenté sur la figure 1. Conformément à l'invention, le thermostat 42 comporte, en outre, un mécanisme de commande, représenté sur la figure 3, sur laquelle il a été désigné par la référence générale 68, qui sert à régler la température à laquelle le thermostat maintient la semelle 10 lorsqu'il est réglé à la température voulue. Le mécanisme de commande sert à positionner verticale- ment par rotation l'organe isolant 70, lequel assure, à son tour, le positionnement horizontal du contact 62 pour chaque réglage de température voulu, après un étalonnage initial obtenu par un réglage de la vis 72. En d'autres termes, on ajuste en usine la position de la vis de réglage 72 de façon qu'elle assure un positionnement vertical correct de l'organe isolant 70 et, ensuite, l'utilisateur fixe la température en tournant les moyens de réglage 40 et la tige de commande 41 qui est accouplée à l'arbre de commande 74 par un raccord coulissant approprié quelconque. L'invention se rapporte principalement au mécanisme de commande et à son agencement au moyen d'une unique pièce support monobloc. A cette fin, l'organe support 54, qui peut être avantageusement fabriqué en métal fritté, est constitué par un unique organe structural formé en une pièce d'une seule venue qui s'étend au-dessus des lames et est monté en porte-à- faux à la première extrémité, comme représenté. Pour maintenir les pièces mobiles, l'organe support comporte une partie élar- gie 76 venue de matière sur son extrémité libre et est muni d'un alésage lisse dégagé 78 qui traverse complètement la partie élargie et forme un palier guide allongé disposé au- dessus de la partie médiane ou dans la partie intermédiaire entre les extrémités des lames.-L'arbre de commande 74 est monté dans l'alésage 78 et, comme il ne comporte pas de file- tage, il peut constamment coulisser librement verticalement dans l'alésage dont la longue surface support sert de palier allongé pour l'arbre de commande. L'arbre 74, muni de l'organe isolant 70 qui traverse une ouverture 80, formée dans la lame-ressort supérieure 52, positionne ainsi la lameressort intermédiaire 50, à la suite du déplacement vertical de l'organe isolant 70. Pour produire ce déplacement vertical, une surface de came arquée 82 est formée directement sur la surface inférieure de la partie élargie 76, la surface de came s'abaissant régulièrement vers le bas sur un arc d'environ 180 à 2300, chaque extrémité de l'arc étant munie d'une butée de fin de course, telle que la butée de température inférieure 84 qui correspond à la posi- tion d"'arrêt" du thermostat. Une butée similaire (non repré- sentée) est disposée du côté opposé, c'est-à-dire à l'extré- mité la plus haute de la came qui correspond à la position de "marche" produisant la température la plus élevée du thermos- tat. Un organe 86, suiveur de came, coopère avec la surface de came 82 qui fait face à la lame supérieure, l'organe sui- veur de came étant constitué par un ergot s'étendant vers l'extérieur à partir de l'arbre de commande 74 et étant en appui contre la surface de came, l'ergot étant maintenu en place contre la surface de came, par l'effet de sollicitation de la lame-ressort rigide intermédiaire 50. On peut voir sur la figure 3, que la surface de came 82 qui est formée directe- ment sur la partie élargie 76 et en fait partie intégrante est une surface approximativement linéaire qui s'abaisse réguliè- rement vers le bas à partir de la butée de température supé- rieure située sur le côté opposé à celui représenté sur la figure 3, en direction des lames sur son arc de 180 à 2300 (de 82 à 110'C) jusqu'à la position d'arrêt représentée sur la figure 3. Pour assurer une interruption certaine résultant d'un large écartement des contacts 62 et 64, la surface de came com- porte une rampe 88 à forte pente d'environ 300étroitement adja- cente à la butée 84 de température inférieure pour écarter ra- pidement les contacts et assurer une position d'arrêt nette- ment définie lorsque l'ergot 86 est en appui contre la butée 84 de température inférieure. L'une des principales différences qui existent entre la présente construction et les constructions de la technique antérieure réside dans le positionnement de la came directe- ment sur la surface inférieure de la partie élargie 76 et de l'organe suiveur de came sur l'arbre de commande rotatif 74. Grâce à l'emploi de l'unique organe support 54 en une seule pièce, muni de sa partie de came élargie venue de matière, il est possible d'obtenir le même résultat qu'avec l'agencement inverse classique tout en utilisant un plus petit nombre de pièces. L'agencement décrit, comportant un unique organe support sur lequel une surface de came est formée, permet de réaliser un long palier lisse pour l'arbre de commande 74, tandis que la partie élargie fournit également une structure servant à former la surface de came et les butées d'arrêt qui limitent le déplacement de l'arbre de commande. Cet agencement se prête parfaitement à l'emploi de l'effet de sollicitation de la lame-ressort intermédiaire 50 pour repousser l'organe suiveur de came 86 relativement petit fermement en appui contre la surface de came de façon que cette dernière commande constamment la hauteur verticale de cet organe. Enfin, l'organe support 54 en une seule pièce relativement lourd détermine la position relative de toutes les pièces structurales qui sont composées essentiellement de deux groupes d'éléments. Le premier groupe est l'ensemble empilé complet de pièces, y com- pris le rivet, et le second groupe comprend la tige de comnman- de 41 avec toutes les pièces qui coopèrent avec elles. Ainsi, l'organe support assure à lui seul l'alignement entre eux des éléments des deux groupes et les assemble pour fixer les rela- tions réciproques de toutes les pièces structurales. R E V E N D I-C A T I O N S 1. Ensemble de thermostat empilé, comprenant une lame inférieure déformable par la chaleur, une lame-ressort inter- médiaire rigide et électriquement conductrice, une lame-ressort supérieure moins rigide, électriquement conductrice, toutes les lames étant portées, solidarisées et maintenues espacées les unes des autres à une première extrémité, par des organes isolants intercalés, des contacts électriques étant formés sur les lames conductrices, des moyens étant prévus pour trans- mettre le mouvement de la lame déformable à la lame supérieure afin de fermer et d'ouvrir un circuit électrique et de comman- der de la chaleur fournie à un milieu dont la température est détectée par le thermostat, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme de commande de réglage de-la température qui com- porte: - un unique organe support structural (54) qui s'é- tend au-dessus des lames, est monté sur et au-dessus de ladite extrémité portée et comporte une partie élargie (76) venue de matière à son extrémité libre, cette partie élargie étant tra- versée par un alésage (78) qui forme un palier-guide allongé disposé au-dessus des lames (48, 50, 52) en un emplacement in- termédiaire entre leurs extrémités; - un arbre de commande (74, 70) monté à rotation dans l'alésage et traversant une ouverture (80) formée dans la lame supérieure (52) afin de positionner la lame intermé- diaire (50); - une surface de came arquée (82) munie de butées (84) de fin de course formée sur la surface de la partie élargie venue de matière qui fait face à la lame supérieure; - un organe (86) suiveur de came monté sur l'arbre de commande et sollicité par la lame intermédiaire en appui contre la surface de came, de telle sorte que l'unique support remplit les fonctions multiples de palier d'arbre, de surface de came et de butées de came et d'organe de positionnement fixe pour toutes les pièces structurales. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alésage (78) est lisse et dégagé et permet constam- ment un libre mouvement de coulissement longitudinal de l'arbre. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface de came (82) s'abaisse régulièrement à par- tir de la butée de température supérieure vers le bas en di- rection des lames, sur un arc compris entre environ 1800 et environ 2300 (entre 82 et 1100C) et en ce qu'une rampe (88) à plus forte pente est formée dans la surface de came au voi- sinage de la butée de température inférieure (84) pour sépa- rer rapidement les contacts (62, 64) afin d'assurer une posi- tion d'arrêt nettement définie du thermostat lorsque l'organe suiveur de came (86) est en appui contre la butée de tempéra- ture inférieure.