Brevet FR2472825A1 — publié le 19810703

La présente invention concerne un mécanisme de commutation pour appareils électriques de coupure commandés en fonction de la pression par rotation autour d'un axe, avec un axe de commutation et des moyens pour la transformation d'un mouvement de rotation de l'axe en un mouvement longitudinal parallèle à cet axe, en vue d'actionner un microrupteur à au moins deux positions, avec un ressort de rappel et un élement de manoeuvre à mouvement limité parallèle à l'axe, avec un porte-came qui comporte une came hélicoidale, agissant axialement et liée à l'élément de manoeuvre du microrupteur p a r u n e force et par un ergot, et possède des régions qui correspondent aux différents états de commutation du microrupteur. Par l'expression "appareilsélectriquesde coupure commande en fonction de la pression", on entend tous les appareils de coupure dans lesquels l'expansion d'un milieu gazeux et/ou liquide enfermé dans un capteur et dans un actionneur de l'axe de commutation provoque une rotation de cet axe. Cela vaut aussi bien pour les capteurs de température que pour les capteurs de pression. Peu importe que les appareils de coupure en question soient utilisés ou non avec un système d'indication qui se compose en général au moins d'une aiguille placée sur l'axe et d'une échelle associée à l'aiguille. Comme actionneur de l'axe, on utilise en général un ressort de Bourdon à une ou plusieurs couches, une membrane métallique, un soufflet ou analogue. I1 suffit qu'une modification de forme de ltactionneur, provoquée par les variations de pression, confère un mouvement de rotation de l'axe de commutation. Un mécanisme de commutation du type indiqué au début est connu par le brevet allemand 1 202 026. Dans ce brevet, la came se compose soit d'une courbe fermée sur elle-même sur la face d'un porte-came, soit d'un actionneur avec guideshélicoidaux. Dans le premier cas, l'angle de rotation du porte-came par rapport à l'elle ment de manoeuvre du microrupteur est limité à moins de 3600, dans le cas où le même état de commutation du microrupteur ne doit pas être parcouru deux fois, ce qui détruirait la correspondance biunivoque entre la position de l'axe et l'état de commutation du microrupteur. Cela peut être évité avec un actionneur à guides hélicoïdaux, car chaque point d'une ligne en hélice est unique. Mais dans la mesure où les guides hélicoidaux ont la forme de rainures, il se produit des problèmes de fabrication et/ou de fonctionnement de l'appareil de coupure. Un mécanisme de commutation avec des guides hélicoïdaux en forme de rainures est décrit par exemple dans la demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne 27 44 779.6-52. Le porte-came qui y est décrit permet, par rapport à l'organe de manoeuvre du microrupteur, une rotation de plus de 360 , sans que la même position de commutation soit parcourue deux fois. Toutefois, un tel porte-came, s'il doit être fabriqué en grande série d'une façon économique à partir d'un matériau thermoplastique, doit être fabriqué à l'aide d'un moule à injection qui présente un plan de séparation passant par l'axe longitudinal du porte-came. On parle dans ce cas d'un démoulage radial. Cela mène inévitablement sur les cotés diamétralement opposés du porte-came à la formation d'aspérités qui doivent être éliminées ensuite par une finition de surface soignée.Chaque irrégularité de la surface sur la came mène à un parcours non uniforme de l'aiguille et à un hystérésis assez grand qui affecte la précision d'indication et de régulation. La finition soignée du porte-came est un travail de main-d'oeuvre extrêmement coûteux. Le but de l'invention est de réaliser un mécanisme de commutation du type indiqué au début, c'est-à-dire avec une came agissant parallèlement à l'axe, le porte-came du mécanisme étant démoulable dans le sens axial et menant cependant, même dans le cas d'un angle de rotation de plus de 360" par rapport à l'élément de manoeuvre du microrupteur, à des états de commutation sans équivoque du microrupteur. Le moyen d'atteindre ce but selon l'invention, dans un mécanisme de commutation du type décrit au début, consiste en ce que la came est une nervure périphérique qui entoure un porte-came sensiblement cylindrique sous un angle égal ou inférieur à 360 , et comporte deux extrémités séparées par une distance axiale "s", qui est plus grande que la dimension de l'ergot de commutation dans le sens de l'axe de commutation. Les avantages suivants sont liés à ce type de portecame : la réalisation de la came sous la forme d'une nervure périphérique et sa limitation à un angle de spire de 360" au maximum suppose que le moule du porte-came peut être muni d'tm plan de séparation qui est sensiblement perpendiculaire à l'axe du portecame ou à l'axe de commutation. On peut alors réaliser ce qu'on appelle un démoulage axial. Du fait que le plan de joint du moule est, sur une petite distance, parallèle à l'axe du porte-came, cette partie du plan de joint peut être reportée aux deux extrémités de la nervure périphérique, là ou une aspérité restante n'est nullement gênante.La came ou nervure périphérique même ne présente d'aspérité en aucun point de sa surface, de sorte qu'un travail de finition n'est pas nécessaire. Cela mène à un déplacement uniforme de l'aiguille. Du fait que la partie du moule qui forme la came ou nervure périphérique peut être correctement polie, on obtient également une surface très lisse de la pièce moulée. Cela mène à un hystérésis plus petit, ce qui permet d'améliorer la précision de l'indication et de la régulation. Par suite de la mesure qui consiste à arrêter la nervure périphérique en deux extrémités qui sont séparées l'une de l'autre par une distance axialeplus grande que les dimensions de l'ergot dans le sens de l'axe de commutation ou du diamètre de l'ergot, celui-ci peut, après achèvement de l'action de commutation, sortir dans une direction hors du domaine de la nervure péripbérique, ce qui fait cesser la liaison, commandée par une force, avec la nervure périphérique. Le porte-came peut donc décrire une rotation de 2500 ou davantage sans qu'il se produise un effet de commutation et/ou une gêne mutuelle entre l'ergot et la came. Dans le cas où le mécanisme de commutation est en même temps un appareil de mesure et comporte une aiguille et un cadran, cela présente l'avantage que l'angle de l'échelle peut être choisi supérieur à 1800, ou même à 2700. Comme indiqué ci-après à l'aide de l'exemple de réalisation, cet angle est nécessaire dans les appareils à déplacement de la valeur de consigne, parce que, à cause de la possibilité de déplace- ment en sens inverse de l'indicateur de ravaleur de consigne et de celuide la valeur effective, on doit disposer pour le porte-came d'un angle de rotation par rapport à l'ergot, qui est un peu plus grand que le double de l'angle de l'échelle. Grâce à la solution de l'invention, on obtient donc à la fois les avantages qui concernent ie procédé de fabrication du porte-came et des avantages qui concernent le comportement en service de l'appareil terminé de commutation ou de mesure.Du fait que la nervure périphérique se soulève de l'ergot après la commutation du microrupteur et qu'elle passe librement le long de l'ergot, on évite entre le porte-came et l'ergot, dans ce domaine, un frottement qui, sinon, serait inévitable. La solution de l'invention fait usage de la propriété des microrupteurs du commerce qui possèdent au moins une position terminale stable de l'élément de manoeuvre qui leur est associé. On a constaté qu'il n'était pas nécessaire de guider ou de maintenir l'ergot dans l'une de ces positions terminales stables. Si on utilise un m i c ro r u p t e u r bis t a bl e, la n e r vu r e périphérique peut se limiter à une courte portion de courbe hélicoidale qui place le mlcrorupteur dans l'une ou l'autre de ses positions terminales stables. Un tel commutateur est également maintenu correctement dans l'autre position terminale sans le porte-came. Dans un mécanisme de commutation selon l'exemple de réalisation, à savoir un régulateur à deux points avec indicateur de valeur effective et de valeur de consigne et un manchon de commutation mobile parallèlement à l'axe de comnutation et tournant autour de celui-ci, lequel manchon est relié par un levier à l'élément de manoeuvre du microrupteur fixe, on peut, pour le manchon, prévoir selon l'invention une butée à laquelle s'appuie le manchon en dehors du contact avec l'ergot et la nervure périphérique. Par suite, le manchon qui possède une certaine masse, peut être fixé correctement dans une direction, de sorte que l'ergot qui est fixé au manchon ne peut pas s'écarter de son domaine de fonctionnement courant dans lequel il est toujours repris par la nervure de commutation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexés sur lesquels, dans un mécanisme de commutation relié à l'appareil de mesure d'un régulateur à deux points avec indicateur de valeur effective et de valeur de consigne, - la figure 1 représente la position relative du porte-came et de l'ergot de commutation quand l'élément de manoeuvre est abaissé; et - la figure 2 représente la position relative du portecame et de l'ergot de commutation quand l'élément de manoeuvre du microrupteur est libéré. Sur la figure 1, un actionneur 1 a la forme d'une spirale de Bourdon à une couche qui est fixée de façon connue par son extrémité extérieure et qui est relise à un capteur par un capillaire non représenté. Le capteur constitué d'un corps creux, les capillaires et la spirale de Bourdon sont remplis d'un fluide dont l'augmentation de pression, par exemple sous l'effet d'une augmentation de température, provoque une variation de forme de la spirale de Bourdon. L'extrémité intérieure de la spirale est reliée à un axe de commutation 2 sur lequel est fixé un indicateur 3 de valeur effective. En outre, on a fixé sur l'axe 2 un porte-came 4 à l'aide d'une vis 5. Toute influence de l'actionneur I sur l'axe 2 se traduit par un mouvement de rotation de même dimension et de même sens de l'indicateur 3 de valeur effective et du'porte-came 4. Le porte-came se compose d'un moyeu sensiblement cylindrique 6 sur lequel est disposée une came 7 qui constitue la partie inférieure d'une nervure périphérique 8. Celle-ci se compose d'une portion de nervure 8a qui s'détend sensiblement dans un plan perpendiculaire à l'axe, ainsi que d'une deuxième portion 8b qui présente une pente sensiblement constante "a" par rapport à la première portion. Cette pente atteint environ 1305. Les deux portions de nervure définissent des domaines qui correspondent aux différents état de commutation du microrupteur décrit ci-après. La nervure 8 possède deux extrémités 8c et 8d qui présentent une distance mutuelle "s" décalée dans le sens de l'axe (figure 2). L'arbre 2 est creux et il est supporté, sans possibilité de déplacement axial, par un axe de réglage 9 qui porte à son extrémité extérieure une tête de réglage 10 et un indicateur de valeur de consigne 11. Les deux indicateurs 3 et 11 sont placés audessus d'un cadran non représenté, l'échelle couvrant par exemple un angle de 270". Au-delà du porte-came 4 on a fixé sur l'arbre 9, à l'aide d'une vis sans tête t3, un taquet d'entraînement 12, solidaire en rotation et non mobile axialement. Le taquet 12 est réalisé sur le cêté droit de la figure 1 sous la forme d'une fourche 14 qui entoure de part et d'autre une tige d'écartement 15 avec un jeu périphérique extrêmement faible.Cette tige est parallèle à l'axe 9, elle possède à son extrémité supérieure un ergot de commutation 16 et elle est supportée à son extrémité inférieure par le bras 17 d'un manchon 18 qui est mobile axialement par rapport à l'arbre 2, mais qui ne peut tourner autour de celui-ci qu'en commun avec le taquet 12. Le manchon 18 possède, radialement par rapport à l'axe 9, un collet 19 auquel s'appuie un levier de commutation 20 qui agit sur un microrupteur fixe 21, disponible dans le commerce. Le microrupteur possède deux états de commutation (marche-arrêt), un ressort de rappel non représenté et un élément de manoeuvre 22 à déplacement limité, parallèle à l'axe 2 et présentant la forme d'un palpeur. Le levier 20 est poussé contre le collet 19 par cet élément de manoeuvre soumis à la tension d'un ressort. Le levier 20 est muni à son extrémité au-delà de l'élément 22 d'une articulation 23 qui est logée dans un support 24 mobile parallèlement à l'axe de commutation. Pour le déplacement, on a prévu une vis de réglage 25 qui, outre le support 24, est supportée dans le carter 26 du mécanisme de commutation dont on n'a représenté qu'une petite partie. La possibilité de déplacement du support 24 sert au réglage du point de commutation du microrupteur 21. Sous l'action du ressort de rappel du microrupteur 21, l'ergot 16 s'appuiepar-dessous à la nervure 8, il est donc maintenu. mécaniquement par celle-ci. On voit que la came hélicoïdale 7 agit dans une direction parallèle à l'axe 2 d'abord sur l'ergot 16, ensuite sur le manchon 18 et finalement, par le levier 20, sur l'élément de manoeuvre 22 du microrupteur 21. Si on suppose une rotation à gauche du porte-came 4 (en vue de dessus), l'ergot 16 passe de la portion de nervure 8a au voisinage de la portion de nervure 8b de sorte que le manchon 18, le levier 20 et l'élément 22 peuvent se soulever. I1 se produit ainsi une commutation du microrupteur 21. La figure 2 montre ce qui se passe quand l'axe 9 se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre, c'est-8-dire,en vue de dessus, suivant une rotation de 1800 par rapport à l'axe 2. Dans ce cas, l'ergot 16 glisse d'abord de la portion de nervure 8a à la portion 8b de sorte que le microrupteur 21 est d'abord inversé une fois. Ensuite, l'ergot 16 se soulève de la portion 8b et il se déplace dans l'espace libre autour du moyeu 6 du porte-came 4. Du fait que la course de l'élément 22 est limitée, le levier 20, le manchon 18 et l'ergot 16 ne continuent pas à se déplacer vers le haut. L'ergot 16 pourrait toutefois tourner autour du moyeu 6, pratiquement jusqu'à la barrière de la portion 8b. Toutefois, on peut prévoir d'abord une limitation de la course du manchon 18 qui, dans le cas de la figure 2, est constituée par une butée 27 qui représente la surface limite inférieure du taquet 12. Mais on peut également imaginer, par exemple à l'extrémité supérieure de la tige 15, une butée en forme d'anneau circulaire. Mais on peut également supprimer toute butée, tant qu'on est assuré que l'ergot 16, en cas de rotation en arrière du porte-came 4 et/ou du manchon 18, glisse en dessous de la nervure 8, c'est-à-dire qu'il est à nouveau "saisi" par la nervure 8b. On voit en outre que la distance axiale ou l'espace. intermédiaire entre les deux extrémités 8c et 8d est plus grande que les dimensions de l'ergot 16 dans le sens de l'axe de commutation. Du fait que l'ergot 16 possède une section droite circulaire, il suffit que la distance "s" soit plus grande que le diamètre de l'ergot. Dans ce cas, on est assuré que l'ergot 16 peut sortir d'entre les extrémités de la nervure 8 et y retourner. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de commutation pour appareils électriques de coupure commandés en fonction de la pression par rotation autour d'un axe, avec un axe de commutation et des moyens pour la trans for- mation d'un mouvement de rotation de l'axe en un mouvement longitudinal parallèle à cet axe, en vue d'actionner un microrupteur à au moins deux positions, avec un ressort de rappel et un élément de manoeuvre à mouvement limité parallèle à l'axe, avec un porte-came qui comporte une came hélicoidale, agissant axialement et liée à l'élément de manoeuvre du microrupteur par une force et par un ergot, et possède des régions qui correspondent aux différents états de commutation du microrupteur, caractérisé en ce que la came (7) est une nervure périphérique (8) qui entoure un porte-came sensiblement cylindrique (4) sous un angle égal ou inférieur à 36oxo, et comporte deux extrémités (8c, 8d) séparées par une distance axiale "s", qui est plus grande que la dimension de l'ergot de commutation (16) dans le sens de l'axe de commutation. 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nervure périphérique (8) se compose d'une première portion (8a) qui se trouve sensiblement dans un plan radial perpendiculaire à l'axe de commutation, ainsi que d'une deuxième portion (8b) qui présente une pente sensiblement constante "a" par rapport à la première portion de nervure. 3. Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première portion de nervure (8a) occupe un angle d'enroulement jusqu'à 3300 et en ce que la deuxième portion (8b, occupe l'angle complémentaire à 3600. 4. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ergot de commutation (16) est fixé à un manchon de commutation connu (18), mobile parallèlement à l'axe (2) et tourant autour de celui-ci, lequel manchon est relié par un levier de commutation (20) à l'élément de manoeuvre (22) du microrupteur fixe (21), et en ce que, pour le manchon (18), 11 existe une butée (27) à laquelle le manchon s'appuie en dehors du contact entre-l'ergot (16) et la nervure (8). 5. Mécanisme selon la revendication 4, caractérisé en ce que la butée (27) est un taquet d'entraînement (12), non déplaçable dans le sens de l'axe (2), pour le manchon (18). 6. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nervure périphérique (8) est réalisée sans aspérité, au moins dans la zone pouvant venir en contact avec l'ergot (16).