Brevet FR2468199A1 — publié le 19810430

L'invention concerne un commutateur, en particulier un commutateur comportant plus de deux po- sitions de commutation fixées par des positions d'arrêt déterminées des actionnements de contacts qui peuvent être déplacés ou déviés au moyen d'un arbre de commuta- teur, pouvant être déplacé ou dévié au moyen d'un arbre d'entraînement et équipé d'un dispositif de blocage s'en- gageant rigidement. - Un commutateur de ce genre est connu par exemple par le brevet AT 339 417. Dans celui-ci est prévu un différentiel reliant l'arbre d'entraînement à l'arbre du commutateur, dont le carter est en position fixe dans le fonctionnement normal et est seulement li- béré en cas de besoin, pour permettre un déclenchement libre. Toutefois, dans le cas normal, l'arbre du commu- tateur se meut avec l'arbre d'entraînement conformément au rapport de démultiplication du différentiel. Cependant, un problème qui se pose toujours dans les commutateurs actionnés manuellement est que la vitesse avec laquelle les contacts mobiles s'écar- tent des contacts fixes dépend de la vitesse à laquelle l'arbre d'entraînement du commutateur est actionné. Par suite, si l'on actionne lentement le commutateur, étant donné la séparation lente des contacts, il peut se former un arc électrique très fort qui a pour effet de diminuer notablement la longévité des contacts et même, dans cer- tains cas, de détruire le commutateur en endommageant les pièces en matière isolante qui maintiennent les con- tacts ou en recuisant les ressorts de contact. C'est pourquoi on a souvent besoin d'un commutateur dans lequel la vitesse de déplacement des con- tacts soit fixée par construction et ne puisse pratique- ment plus être influencée en service. C'est le cas par exemple dans les commutateurs à moteur mais ceux-ci sont coûteux et ils ont l'inconvénient de dépendre d'une source d'énergie correspondante, et par conséquent d'être inutilisables pour bien des applications. En outre, on connaît aussi des commuta- teurs actionnés manuellement dans lesquels la vitesse de déplacement des contacts est indépendante de la vi- tesse d'actionnement de la manette du commutateur. Toute- fois, ces commutateurs connus ne présentent que deux positions et sont constitués selon le principe de la genouillère. L'invention a pour but de fournir un commu- tateur qui puisse comporter de multiples positions d'arrêt et donc de multiples positions de commutation et dans lequel, en même temps, il soit assuré que la vitesse de déplacement des contacts lors de l'actionnement du commutateur soit indépendante de la vitesse d'actionne- ment de la manette du commutateur'ou de l'arbre d'en- traInement relié à celle-ci. Selon l'invention, on y parvient grâce au fait que l'arbre d'entraînement est relié à l'arbre de commutateur qui commande l'actionnement des contacts par l'intermédiaire d'un accouplement à chacune des moitiés duquel s'attache une extrémité d'au moins un ressort pou- vant être tendu essentiellement dans.la direction circon- férentielle des moitiés et que la moitié d'accouplement du côté mené peut être bloquée et libérée dans son mou- vement de rotation au moyen du dispositif de blocage com- mandé par la position relative de l'arbre d'entraînement et de l'arbre de camutateur. Grace à cela, la moitié d'accouplement du côté mené peut n'être libéréeque lorsque l'arbre d'entraî- nement et l'arbre du commutateur atteignent une position angulaire relative déterminée de sorte que le ressort tendu tire la moitié d'accouplement du côté mené avec la force nécessaire pour obtenir la vitesse de déplace- ment désirée des contacts; en même temps, du fait que le dispositif de blocage est commandé par la moitié d'accouplement du côté menant, il est assuré aussi que la moitié d'accouplement du côté mené est arrêtée et bloquée dans la position d'arrêt qui suit immédiatement dans le sens de rotation et qui est déterminée par le dispositif de blocage. Cela est dû à la diminution de l'angle de ro- tation relative de l'arbre d'entraînement et de l'arbre de commutateur. Il est ainsi assuré également que même si l'on fait tourner l'arbre d'entraînement d'un angle cor- respondant à deux ou plusieurs positions de commutation, le commutateur saute successivement à chaque position intermédiaire de commutation ou d'arrêt et quitte à nouveau celle-ci, et qu'ainsi on obtient une commutation par étapes. Ce dispositif de blocage peut, dans le cas le plus simple, être sous la forme d'une griffe dont les saillies correspondent au nombre des positions d'arrêt ou coopèrent avec un nombre correspondant de saillies de la moitié d'accouplement du côté mené. Cette griffe peut être elle- même sollicitée par ressort en direction de la moitié d'accouplement du côté mené ou bien le dispositif de com- mande correspondant, qui commande l'engagement et le déga- gement de la griffe, est sollicité par ressort et pousse la griffe en direction de la moitié d'accouplement du côté mené. Un mode d'exécution est caractérisé en ce que les deux moitiés d'accouplement présentent deux évidements et/ou perforations qui coïncident et dans lesquels s'en- gagent avec précharge les extrémités coudées d'un ressort à boudin, l'une des extrémités du ressort s'appliquant contre les parois à peu près radiales de l'un des évide- ments ou perforations, situées en arrière dans le sens des aiguilles d'une montre, et la deuxième extrémité s'appli- quant contre les parois à peu près radiales des autres évi- dements ou-perforations, situées en avant dans le sens des aiguilles d'une montre. On peut ainsi obtenir unc structure facilitant le montage et dans laquelle, en par- ticulier, la mise en-place du ressort qui assure la trans- mission du mouvement de rotation peut s'effectuer très simplement et sans problèmes. En outre, grâce à la pré- charge du ressort, il existe aussi une corrélation pra- tiquement directe entre la position de l'arbre de commu- tateur et celle de l'arbre d'entraînement de sorte que d'après la position de la manette du commutateur, on peut déterminer nettement aussi la position du commutateur ou des contacts. Un mode d'exécution préférentiel, facilitant la commande du dispositif de blocage, est caractérisé en îO ce que le dispositif de blocage est commandé par des bro- ches pouvant s'engager par coulissement axial dans des perforations de la moitié d'accouplement du côté mené et s'appliquant par l'une de leumssurfaces frontales contre une came ménagée dans la moitié d'accouplement du côté menant, à son côté frontal tourné vers la moitié d'accouplement du côté mené, et par leur autre surface frontale, contre au moins un élément de blocage sollicité par ressort, retenu de façon solidaire en rotation tout en pouvant coulisser axialement en direction de la moitié d'accouplement du côté mené et qui est muni de saillies coopérant avec des saillies de la moitié d'accouplement du côté mené. Ainsi, on obtient de façon simple un déga- gement du dispositif de blocage lorsque l'angle de rota- tion relative des deux moitiés d'accouplement dépasse une grandeur déterminée et pratiquement immédiatement après le dégagement du dispositif de blocage, celui-ci est à nouveau poussé par la sollicitation du ressort contre la moitié d'accouplement du côté mené de sorte que celle- ci, en atteignant la position d'arrêt suivante, s'engage à nouveau et bloque ensuite la rotation de la moitié d'accouplement du côté mené, même si l'on a encore fait tourner l'arbre d'entraînement. Pour fixer avec précision les positions d'arrêt de la moitié d'accouplement du côté mené et donc de l'arbre de commutateur, et pour permettre à l'intérieur des positions d'arrêt un très petit angle de rotation de l'arbre de commutateur ou de la moitié d'accouplement du côté mené, un autre mode d'exécution est caractérisé en ce que le dispositif de blocage est formé de deux disques d'encliquetage disposés concentriquement, solli- cités axialement par des ressorts et fixes en rotation mais réglables axialement, que les saillies dirigées axia- lement des deux disques d'encliquetage s'élèvent douce- ment en des sens opposés et que la moitié d'accouplement du côté mené présente des saillies correspondantes dis- posées en deux couronnes concentriques. Ainsi, il est possible de faire tourner l'arbre d'entraînement dans les deux sens et en même temps de fixer exactement l'ar- bre de commutateur dans chacune des positions d'arrêt qui sont définies par les flancs des saillies d'encliquetage, dirigés pratiquement perpendiculairement aux surfaces frontales. Il est bon que les deux disques d'encliquetage soient soumis conjointement à l'action des broches pré- vues pour commander le dispositif de blocage. Pour assurer le dégagement des disques d'en- cliquetage à un angle exactement prescrit de la rotation relative des deux moitiés d'accouplement, il est avan- tageux que la came de la moitié d'accouplement du côté menant présente des saillies qui montent ou descendent sous un angle d'environ 45 . Grace à cela, en outre, pen- dant la majeure partie de la rotation relative des moi- tiés d'accouplement, le degré de recouvrement entre les saillies de l'élément de blocage et celles de la moitié d'accouplement du côté mené reste maximal et ce degré diminue ensuite très rapidement, de sorte que l'on évite une compression excessive de surface dans la région du bord des saillies. On expliquera maintenant l'invention plus précisément à l'aide du dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une coupe d'un commutateur muni d'un mécanisme à crans d'arrêt selon l'inventjWn, en position de repos. La figure 2 une coupe selon la figure 1, mais au moment de la libération de l'arbre de commutateur et la figure 3 une vue éclatée du mécanisme à crans d'arrêt. Le commutateur présente un arbre d'entrai- nement 1 qui traverse la plaque frontale 2 et peut être relié à une manette ou à un élément similaire, non re- présenté. Une moitié d'accouplement du côté menant 3 est solidaire en rotation d'un appendice en forme d'ar- bre cannelé 4 de cet arbre d'entraînement 1. Un appendice en forme de moyeu 5 de la moitié d'accouplement du côté menant 3 traverse une perforation centrale de la coquille antérieure 6 qui est serrée, par des vis 7, avec la pla- que frontale 2 et la coquille postérieure 8. Dans l'espace libre ménagé entre les surfaces frontales tournées l'une vers l'autre de la moitié d'ac- couplement du côté menant 3 et de la coquille 6 est inséré un ressort à boudin 9 qui, par ses extrémités coudées, traverse ou pénètre la moitié d'accouplement du côté menant 3 et la moitié d'accouplement du côté mené 10. Comme on peut le voir par la figure 3, la moitié d'accouplement du côté menant 3 présente une per- foration 1l qui, lorsque le mécanisme à crans d'arrêt est au repos, coincide avec un creux Il' de la moitié d'accouplement du côté mené 10 et dans laquelle s'engage le ressort à boudin 9, par son extrémité qui traverse la perforation 1l. En outre, les moitiés d'accouplement 3, présentent, en leurs zones marginales, des évidements 12, -12' qui coïncident lorsque le mécanisme à crans d'arrêt est au repos et contre lesquels s'applique avec précontrainte, à l'une des limites dirigées radialement, la deuxième extrémité coudée du ressort à boudin 9. La moitié d'accouplement du côté menant 3 présente, comme on peut le voir en haut de la figure 3,en une vue déviée de 1800, une came en arc de cercle 13 qui est ménagée à la surface frontale tournée vers la moitié d'accouplement du côté mené 10. Cette camé 13 présente trois saillies 13' qui descendent vers les deux côtés sous un angle de 450 par exemple. Contre cette came 13 s'appliquent par leurs côtés frontaux trois broches 14 qui sont guidées de manière à pouvoir coulisser axiale- ment dans des perforations 15 de la moitié d'accouplement du côté mené 10. La moitié d'accouplement du côté mené 10, qui traverse par un moyeu 16 muni d'une denture intérieure une perforation centrale de la coquille postérieure 8 et est solidaire en rotation de l'arbre de commutateur 17, présente à sa surface frontale opposée à la moitié d'accouplement du côté menant 3, des saillies 18, 18'. Ces saillies sont disposées en deux couronnes concentri- ques comme on peut le voir sur la figure 3, en comparant la moitié d'accouplement 10 telle qu'elle est représentée en haut, déviée de 1800 relativement à la vue du bas, les saillies 18, 18' de l'une des couronnes s'élevant doucement dans un sens de rotation et celles de l'autre couronne respective s'élevant doucement en sens opposé. Ces saillies 18, 18' coopèrent avec deux disques d'encliquetage 19, 19', disposés concentriquement et munis de saillies correspondantes. Ces disques d'encli- quetage sont maintenus sans pouvoir tourner mais en pou- vant coulissant axialement dans le coquille postérieure 8, grâce à des dentures intérieure et extérieure 20, 21, et sont poussés contre la moitié d'accouplement du côté mené 10 par les ressorts à boudin 22, 22' qui s'appuient contre la coquille postérieure 8 de sorte que, comme le montre la figure 1, les saillies des disques d'encliquetage 19, 19' coopèrent avec les saillies 18, 18' de la moitié d'accouplement du côté mené 10 et empê- chent une rotation relative. Mais ainsi, la moitié d'ac- couplement du côté mené 10 et l'arbre de commutateur 17 solidaire de celle-ci en rotation sont aussi empêchés de tourner, tant que les disques d'encliquetage 19, 19' sont en coopération avec les saillies 18, 18' de la moitié d'accouplement du côté mené. Quand le mécanisme à crans d'arrêt est en position de repos, les broches 14 sont placées par l'une de leurs surfaces frontales dans les régions creusées de la came 13 et appliquées contre-celle-ci de sorte que les disques d'encliquetage 19, 19' sont en pleine coopéra- tion avec les saillies 18, 18' de la moitié d'accouple- ment du côté mené 10. Si l'on fait tourner l'arbre d'en- traînement 1, la moitié d'accouplement du côté menant 3 tourne aussi. Le ressort à boudin 9, dont une extrémité s'applique contre la limite antérieure, dans le sens des aiguilles d'une montre, d'une perforation ou d'un évide- ment et dont la deuxième extrémité s'applique contre la limitation postérieure, dans le sens des aiguilles d'une montre, de l'autre évidement respectif, se tend, indépen- damment du sens o s'effectue la rotation car une extré- mité est toujours maintenue dans sa position par la moi- tié d'accouplement du côté mené 10 et l'autre est entraî- née par la moitié d'accouplement du côté menant 3. Par la rotation de la moitié d'accouplement du côté menant 3, les broches 14, qui s'appliquent par leurs surfaces frontales d'une part contre la came 13 de la moitié d'ac- couplement du côté menant 3 et d'autre part contre les deux disques d'encliquetage 19, 19' sollicités en direction de la moitié d'accouplement du côté mené 10 par les ressorts à boudin 22, 22', coulissent axialement en direc- tion des disques d'encliquetage 19, 19' aussitôt qu'elles arrivent dans les régions ascendantes de la came 13. Enfin, on obtient une rotation relative des deux moitiés d'accouplement 3, 10, dans laquelle les broches 4 ont fait coulisser les disques d'encliquetage 19, 19' contre la force des ressorts 22, 22' dans une mesure telle qu'ils arrivent hors de coopération avec les saillies 18, 18' de la moitié d'accouplement du côté mené 10 et liberent celle-ci. Par suite, il devient possible au ressort à bou- din 9, tendu, de tirer la moitié d'accouplement du côté mené 10. En même temps que la moitié d'accouplement du côté mené 10 commence à tourner, les broches 14 commencent à se déplacer axialement sous l'action des ressorts 22, 22'. Cela est dû au fait que les régions descen- dantes de la came 13, en vertu de la rotation relative des deux moitiés d'accouplement 3, 10, glissent sous les bro- ches 14 et que les ressorts 22, 22' poussent les disques d'encliquetage 19, 19' et donc les broches 14 en directions de la moitié d'accouplement du côté menant 3. Lorsque la moitié d'accouplement du côté mené 10 continue à tourner les saillies des disques d'encliquetage 19, 19' glissent donc par leurs flancs ascendant à faible pente, en vertu de la tension du ressort à boudin 9, le long des flancs ascendants à faible pente des saillies 18, 18', jusqu'à ce que les flancs perpendiculaires ou raides des saillies des disques d'encliquetage 19, 19' et des saillies 18, 18' viennent s'appliquer les uns contre les autres et que la moitié d'accouplement du côté mené 10 soit empêchée de continuer à tourner par les disques d'encliquetage 19,19', retenus sans pouvoir tourner dans le coquille posté- rieure 8. REVENDICATIONS 1.- Commutateur, en particulier un commuta- teur comportant plus de deux positions de commutation fixées par des positions d'arrêt déterminées des action- nements de contacts qui peuvent être déplacés ou déviés au moyen d'un arbre de commutateur, pouvant être déplacé ou dévié au moyen d'un arbre d'entraînement et équipé d'un dispositif de blocage s'engageant rigidement, commu- tateur caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement (1) est relié à l'arbre de commutateur (17) qui commande l'ac- tionnement des contacts par l'intermédiaire d'un accou- plement (3, 10) à chacune des moitiés duquel s'attache une extrémité d'au moins un ressort (9) pouvant être tendu essentiellement dans la direction circonférentielle des moitiés et que la moitié d'accouplement du côté mené (10) peut être bloquée et libérée dans son mouvement de rota- tion au moyen du dispositif de blocage (18, 18'; 19, 19'; 22, 22') commandé par la position relativement de l'arbre d'entraînement (1) et de l'arbre de commutateur (17). 2.- Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux moitiés d'accouplement (3,10) présentent deux évidements (11, Il') et/ou perfora- tions (12, 12') qui coïncident et dans lesquels s'engagent avec précharge les extrémités coudées d'un ressort à bou- din (9), l'une des extrémités du ressort (9) s'appliquant contre les parois à peu près radiales de l'un des évide- ments (11, llt) ou perforations, situées en arrière dans le sens des aiguilles d'une montre, et la deuxième extré- mité s'appliquant contre les parois à peu près radiales des autres évidements ou perforations (11, Il'), situées en avant dans le sens des aiguilles d'une montre. 3.- Commutateur selon l'une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif de blo- cage est commandé par des broches (14) pouvant s'engager par coulissement axial dans des perforations (15) de la moitié d'accouplement du côté mené (10) et s'appliquant par l'une de leurs surfaces frontales contre une came (13) ménagée dans la moitié d'accouplement du côté menant (3), à son côté frontal tourné vers la moitié d'accouplement du côté mené (10), et par leur autre surface frontale, contre au moins un élément de blocage sollicité par res- sort, retenu de façon solidaire en rotation tout en pouvant coulisser axialement en direction de la moitié d'accouple- ment du côté mené (10) et qui est muni de saillies coopé- rant aveçcdes saillies (18, 18') de la moitié d'accouple- ment du côté mené (10). 4.- Commutateur selon L'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de blocage est formé de deux disques d'encliquetage (19, 19') disposés concentriquement, sollicités axialement par des ressorts (22, 22') et fixes en rotation mais régla- bles axialement, que les saillies dirigées axialement des deux disques d'encliquetage (19, 19') s'élèvent doucement en des sens opposés et que la moitié d'accouplement du côté mené (10) présente des saillies correspondantes (18, 18') disposées en deux couronnes concentriques. 5.- Commutateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la came (13) de la moitié d'accouplement du côté menant (3) présente des saillies (13') qui montent ou descendent sous un angle d'environ 450.