Brevet FR2479549A1 — publié le 19811002

DISPOSITIF ANTICHOC, NOTAMMENT POUR UN APPAREILLAGE ELECTRIQUE L'invention est relative à un dispositif antichoc, notamment Pour un appareillage électrique, ayant une pièce mobile sol- licitée par un moyen de rappel en une position prédéterminée définie par une butée fixe et susceptible de se déplacer vers une position écartée de ladite butée fixe. Les appareillages électriques comportent généralement une pièce ou un équipage mobile entre une position de travail et une position de repos. Les positions de travail et/ou de re- pos sont fréquemment définies par une butée de limitation de déplacement de la pièce mobile, cette dernière étant solli- citée élastiquement au contact de cette butée. Ces appa- reillages présentent le grave inconvénient d'être sensibles à des chocs et la pièce ou l'équipage mobile se déplace in- tempestivement et commande le fonctionnement de l'appareil. Il a déjà été proposé des dispositifs antichoc du type ra- lentisseur s'opposant à tout déplacement brusque de la pièce mobile, mais ces dispositifs engendrent un retard au fonc- tionnement normal de l'appareil et sont relativement compli- qués et coûteux. D'autres dispositifs connus font appel à des masselottes engendrant un effet opposé, mais l'adjonc- tion de cette masse de compensation accrodt notablement la masse de l'équipage mobile et modifie les caractéristiques de fonctionnement de l'appareil. La présente invention part de la constatation que les fonc- tionnements intempestifs résultent fréquemment d'un choc élastique transmis par la butée d'appui à la pièce mobile. Les déplacements des équipages mobiles sont dans les appa- reils actuels extrêmement rapides et les effets de choc qui peuvent être intrinsèques ou extrinsèques à l'appareil, sont violents. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvé- nients et elle est caractérisée par une butée mobile défi- nissant avec ladite butée fixe et à faible jeu ladite posi- tion prédéterminée de la pièce mobile, ledit moyen de rap- pel coopérant avec la butée mobile, et par un moyen élas- tique pour solliciter la pièce mobile en appui de la butée mobile, ledit faible jeu s'étendant entre la butée fixe et la pièce mobile en ladite position prédéterminée de la pièce mobile de façon à empêcher une transmission d'un choc par la butée fixe à la pièce mobile. En empêchant tout contact mécanique entre la pièce mobile et la butée, on évite tout choc élastique entre ces pièces qui sont généralement métalliques ou en matériaux durs. Il est facile de comprendre que la présente invention dif- fère notablement des systèmes de suspension élastique des- tinés à amortir les vibrations de pièces en mouvement et mettant en oeuvre des blocs élastiques ou des ressorts. Le fonctionnement de l'appareil n'est généralement pas modifié par le faible interstice ménagé entre la pièce mobile et la butée fixe, cet interstice pouvant être inférieur à une épaisseur de 1 mm. La force de rappel de la pièce mobile peut être notablement plus faible. Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, la force de rappel est transmise à la butée fixe sans passer par la pièce mobile, de manière à reporter l'effet de choc directement sur le ressort et à amortir ou absorber au moins partiellement le choc. L'invention est applicable à tout appareil soumis à des chocs et elle est particulière- ment appropriée à des dispositifs de verrouillage ou à des déclencheurs d'appareillage électrique mettant en oeuvre des pièces métalliques mobiles de faible masse incorporés à des appareils exposés en service normal à des chocs ré- sultant de l'ouverture ou de la fermeture rapide de l'ap- pareil. Ces effets de choc élastique sont amplifiés lors- que la masse de la butée fixe est supérieure à celle de la pièce mobile selon une loi physique bien connue des spé- cialistes. Une application particulière, décrite en détail-ci-dessous, est la commande par effet Thomson du dispositif de déver- rouillage du disjoncteur ultra-rapide décrit dans le brevet français NO 2.377.087. Le dispositif antichoc selon l'inven- tion a permis d'éviter des refermetures intempestives du disjoncteur dues au choc à l'ouverture rapide des contacts. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention res- sortiront plus clairement de la description qui va suivre de différents modes de mise en oeuvre, donnés à titre d'ex- emples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un disjoncteur rapide équipé d'un dispositif antichoc selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique en élévation d'un élec- tro-aimant, équipé d'un dispositif antichoc selon l'inven- tion, représenté en position ouvert; la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2; la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 2, montrant l'électro-aimant en position fermé; la figure 5 est une vue schématique d'un dispositif de ver- rouillage d'un interrupteur ou disjoncteur électrique équi- pé d'un dispositif antichoc selon l'invention; la figure 6 représente une variante de réalisation du dis- Positif de verrouillage selon la fig. 5. Sur la figure 1, qui correspond partiellement à la figure du brevet français précité NO 2.377.087, on reconnaît le contact mobile 10 d'un pôle 12 d'un interrupteur électrique susceptible d'être déplacé en position d'ouverture par une commande à effet Thomson comprenant un disque conducteur 14 disposé en position de fermeture des contacts en regard d'une bobine de commande 16. Le disque 14 est solidaire d'une tige de commande 18, dont l'une des extrémités vient frapper le contact mobile 10 et dont l'extrémité opposée coopère avec un dispositif de verrouillage à rouleaux de coincement 20. Les rouleaux 20 sont susceptibles d'être dé- placés en position de déverrouillage par un percuteur 22 porté par un disque conducteur 24 disposé en position de repos en regard de la face frontale d'une bobine 26. On se reportera avantageusement au brevet précité pour com- prendre le fonctionnement de cet interrupteur et il suffit de rappeler que la commande d'ouverture par une décharge d'une capacité dans la bobine 16 s'effectue extrêmement rapidement par effet Thomson de répulsion du disque conduc- teur 14 et que le contact 10 est maintenu en position ou- vert par le dispositif de verrouillage à rouleaux 20. La fermeture de l'interrupteur est commandée par une alimenta- tion de la bobine 26 provoquant une répulsion du disque 24 et un déplacement des rouleaux 20 en position de déver- rouillage de la tige 18. Le dispositif antichoc selon l'invention comporte des pions 28 ayant chacun un téton 32 traversant un orifice ménagé dans le disque 24 et une tête 30 maintenue en appui du disque 24 par un ressort de rappel 34. La longueur du té- ton 32 est légèrement supérieure à l'épaisseur du disque 24, de manière que l'extrémité du téton 32 fasse saillie de la face inférieure du disque 24 et vienne en butée de la face frontale de la bobine 26 en ménageant un faible interstice 36 entre le disque 24 et la bobine 26. Un res- sort d'écartement 38 est intercalé entre la bobine 26 et le disque 24, de manière à solliciter ce dernier vers le haut sur la figure en appui des têtes 30 des pions 28. En position de repos, représentée sur la figure 1, la force des ressorts de rappel 34 est transmise par les pions 28, en appui de la face frontale de la bobine 26, directement 24+79549 à cette dernière. La pièce mobile, constituée par le percu- teur 22 et le disque 24, est sollicitée vers le haut par le ressort d'écartement 38, dont la force est notablement infé- rieure à celle des ressorts de rappel 34. L'épaisseur de l'interstice 36 peut être extrêmement faible, par exemple de quelques dizièmes de millimètre, cet interstice 36 évi- tant néanmoins tout contact mécanique entre les pièces 26 et 24. Il est clair que deux ou plusieurs pions 28 peuvent être répartis circonférentiellement du disque 24 et que les tétons 32 peuvent être au contact de la carcasse métallique de la bobine 26. Le dispositif antichoc selon l'invention fonctionne de la manière suivante L'appareil étant en position fermé, représentée sur la fi- gure, un choc subi par le pôle 12, notamment par l'ouver- ture brusque par effet Thomson, est transmis par la bobine 26 aux pions 28 et aux ressorts de rappel 34. Le disque 24 n'étant pas au contact de la bobine 26 ne subit aucun choc tendant à le déplacer vers la position de déverrouillage et le verrouillage de l'équipage mobile par les rouleaux 20 en position d'ouverture du pôle, s'effectue normalement. Il convient de remarquer que le ressort d'écartement 38 est incapable de transmettre un effet de choc notable ce qui ne serait pas le cas si la force de ce ressort d'écartement 38 était du même ordre de grandeur que celle des ressorts de rappel 34. Le déverrouillage s'effectue normalement par alimentation de la bobine 26, le disque 24 étant répulsé à l'encontre des ressorts de rappel 34, lesquels, agissant sur les têtes 30 des pions 28, rappellent le disque:con- ducteur 24 en position de repos dès la fin de manoeuvre de déverrouillage. Le dispositif antichoc est particulièrement simple et n'affecte en aucune manière le fonctionnement de l'inter- rupteur. Il est clair que la tête 30 du pion 28 constitue une butée mobile qui encadre avec la butée fixe, consti- tuée par la bobine 26, le disque conducteur 24 à faible Jeu, le déplacement du pion 28 en direction de la bobine 26 étant limité par le téton 32. Il est clair que la limitation uni- directionnelle du déplacement de la butée mobile 30 peut être effectuée de toute autre manière opérante, notamment de la manière décrite dans les exem-ples suivants. Les figures 2 à 4 représentent l'application du dispositif antichoc selon l'invention à un électro-aimant ou relais ayant un circuit magnétique en deux parties, en l'occurrence une partie fixe en U 40 et une partie mobile ou palette 42. La partie fixe 40 porte une bobine de commande 52 provoquant l'attraction de la palette 42 lorsqu'elle est alimentée. Une cage 44 entoure avec-jeu la palette 42 en autorisant un mouvement relatif limité de la palette 42 par rapport à la cage 44 dans le sens de débattement de la palette. Un res- sort d'écartement 46, intercalé entre la face supérieure de la palette 42'et la cage 44, sollicite la palette 42 en ap- pui du fond de la cage 44 en direction de la partie fixe 40 du circuit magnétique. La cage 44 vient en position d'ou- verture du relais en appui d'une butée fixe-48. Un ressort de rappel 50, prenant appui sur la partie fixe 40, solli- cite la cage 44 en direction de la butée fixe 48. Le dispo- sitif antichoc, représenté aux figures 2 à 4, est actif dans le sens de fermeture du relais, c.-à-d. qu'il empêche toute fermeture intempestive due à un choc, le relais étant en position ouvert (figures 2 et 3). Il est facile de voir que la cage 44 maintient la palette 42 écartée de la butée fixe 48 et qu'un choc émanant de la butée fixe 48 est transmis directement par la cage 44 au ressort 50 sans af- fecter notablement la palette 42. On évite ainsi toute fermeture intempestive du relais, fermeture particulière- ment néfaste dans le cas d'un relais à auto-alimentation. Le dispositif antichoc selon l'invention peut bien entendu être appliqué à un relais ou électro-aimant pour éviter une ouverture intempestive lorsque ce relais ou électro- aimant tolère un faible entrefer entre la palette et le circuit magnétique fixe, notamment lorsque le relais est à courant continu. Il est inutile de décrire un tel disposi- tif antichoc, qui procède du même concept de maintien d'un écartement entre les pièces métalliques, constituées par la partie fixe 40 et la palette 42. La figure 5 illustre l'application du dispositif antichoc selon l'invention à un dispositif de verrouillage, notam- ment à un déclencheur d'un disjoncteur. Un levier pivotant de déclenchement 74 coopère avec un accrochage 54, consti- tué par une palette 56 d'un électro-aimant 58. La palette 56 est montée à rotation sur un axe 60 et une butée fixe 62 limite la rotation de la palette 56 dans le sens de ver- rouillage (sens des aiguilles d'une montre sur la figure). En position d'accrochage, représentée à la figure 5, lapa- lette 56 est au voisinage de la butée fixe 62, l'alimenta- tion de l'électro-aimant 58 provoquant d'une manière bien connue son pivotement dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et un déverrouillage du levier pivotant 74. Un pion 64, analogue au pion 28 du dispositif antichoc re- présenté à la figure 1, est associé à la palette 56 et pré- sente un téton dont l'extrémité vient en vutée de la butée fixe 62. Un ressort de rappel 66 coopère avec la tête du pion 64 et sollicite ce dernier en appui de la butée fixe 62. La palette 56 est intercalée avec un faible jeu entre la butée fixe 62 et la tête du pion 64 en position de ver- rouillage, représentée sur la figure 5, un ressort d'écar- tement 68 de faible intensité sollicitant la palette 56 au contact de la butée mobile, constituée par la tête du pion 64. Il est facile de voir que la palette 56 est maintenue à faible distance de la butée fixe 62, qui est incapable de transmettre un choc élastique à la palette 56 suscep- tible d'amener cette dernière en position de déverrouilla- ge. Un choc est transmis par l'intermédiaire du pion 64 au ressort de rappel 66, qui contribue à l'absorption ou à l'amortissement du choc. Il est-inutile de décrire plus en détail le fonctionnement de ce dispositif de verrouilla- ge, qui découle des fonctionnements précédents. La figure 6 illustre une variante de réalisation du dispo- sitif de verrouillage selon la figure 5, dans laquelle la disposition des ressorts est modifiée. Le ressort de rappel 66 coopère avec une butée mobile 70 dont le déplacement en direction de la palette 56 est limité par une butée fixe 72, le ressort d'écartement 68 sollicitant la palette 56 en ap- pui de la butée mobile 70. Il est facile de voir que dans la position de verrouillage, représentée à la figure 6, la palette 56 est faiblement écartée de la butée fixe 62 de la manière décrite ci-dessus. Les quelques exemples décrits ci-dessus montrent la généra- lité du dispositif antichoc selon l'invention et ses nom- breuses possibilités d'application, l'appareillage élec- trique n'étant qu'une application préférentielle, mais nulle- ment exclusive. Le dispositif antichoc est particulièrement ap*proprié lors d'un contact entre deux pièces métalliques, la force d'ap- pui étant une force élastique fournie par un ressort de rap- pel. L'invention n'est bien entendu nullement limitée aux modes de mise en oeuvre plus particulièrement décrits et repré- sentés. REVENDICATIONS 1. Dispositif antichoc, notamment pour un appareillage élec- trique ayant une pièce mobile (24, 42, 56) sollicitée par un moyen de rappel (34, 50, 66) en une position prédéterminée définie par une butée fixe (26, 48, 62) et susceptible de se déplacer vers une position écartée de ladite butée fixe, ca- ractérisé par une butée mobile (30, 44, 64) définissant avec ladite butée fixe et à faible jeu ladite position prédéter- minée de la pièce mobile, ledit moyen de rappel coopérant avec la butée mobile, et par un moyen élastique (38, 46, 68) pour solliciter la pièce mobile en appui de la butée mobile, ledit faible jeu s'étendant entre la butée fixe et la pièce mobile en ladite position prédéterminée de la pièce mobile, de façon à empêcher une transmission d'un choc par la butée fixe à la pièce mobile. 2. Dispositif antichoc selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que la force exercée par ledit moyen élastique (38, 46, 68) sur la pièce mobile (24, 42, 56) est une frac- tion de celle exercée par ledit moyen de rappel (34, 50, 66). 3. Dispositif antichoc selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que lesdites butées fixe et mobile encadrent la pièce mobile (24, 42, 56) et en ce que dans ladite posi- tion prédéterminée la pièce mobile est encadrée à faible jeu par lesdites butées et maintenue à écartement de la butée fixe. 4. Dispositif antichoc selon la revendication 3, caracté- risé en ce que dans ladite position prédéterminée ladite butée mobile (44, 30, 64) coopère avec ladite butée fixe, de façon à transmettre au ressort de rappel le choc de la butée fixe (26, 48, 62) et à amortir ledit choc. 5. Dispositif antichoc selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, pour un dispositif de commande ayant un disque conduc- teur mobile (24) disposé en position de repos en regard de la face frontale (26) d'une bobine susceptible d'être ali- mentée par une décharge électrique qui provoque par effet Thomson une répulsion brusque du disque, caractérisé en ce que le disque (24) est sollicité en position de repos par un ressort de rappel (34) dont l'action est limitée par une butée mobile (30) de façon à laisser subsister un faible Jeu (36) entre la face frontale (26) de la bobine et le disque (24) en regard. 6. Dispositif antichoc selon la revendication 5, caracté- risé en ce que dans la position de repos le disque conduc- teur (24) est encadré à faible Jeu par la butée mobile (30) et ladite face frontale (26) formant une butée fixe et qu'un ressort d'écartement (38) sollicite le disque en appui de la butée mobile à l'écart de la face frontale de la bobine. 7. Dispositif antichoc selon la revendication 5 ou 6, carac- térisé en ce que le ressort de rappel (34) agit sur la tête (30) d'un pion (28) venant en ladite position de repos en butée de la face frontale (26) de la bobine. 8. Dispositif antichoc selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, pour un dispositif de verrouillage ayant un levier (56) sollicité par un ressort de rappel (66) enune position de verrouillage, définie par une butée fixe (62), caractérisé en ce que le ressort de rappel (66) agit sur une butée mo- bile (64, 70) à déplacement limité de façon que lesdites butées fixe et mobile définissent à faible Jeu la position de verrouillage du levier (56) et qu'un ressort (68) main- tient le levier à écartement de la butée fixe. 9. Dispositif antichoc selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, pour un électro-aimant, caractérisé-en ce que ledit dispo- sitif est agencé pour maintenir en position d'ouverture l'armature (42) de l'électro-aimant à faible écartement de la butée fixe d'appui (48). 10. Dispositif antichoc selon la revendication 1, 2, 3 ou il 4, pour un électro-aimant, caractérisé en ce que ledit dis- positif est agencé pour maintenir en position de fermeture l'armature (42) à faible écartement de la culasse (40) de l'électro-aimant.