Brevet FR2480992A1 — publié le 19811023

La présente invention concerne les mécanismes de bascule- ment pour les commutateurs électriques à ressort. Les commutateurs électriques à ressort comportent de façon usuelle un élément de contact mobile qui pivote, de facon excentrée sous l'action d'un ressort, entre une première et une seconde position d'un élément de contact. Si on essaie de maintenir l'élément de contact d'un tel commutateur connu au voisinage du centre ou du point de basculement de l'équipage mobile, l'élément de contact tend à subir un effet indésirable de tremblement, qui apparaît lorsque lélément de contact occupe une position d'équilibre instable proche de la position médiane ou sous une faible pression de contact. Un tel tremblement entra2ne la produciôn d'étincelles qui détériorent 1élément de contact et les contacts fixes coopérant. Selon la présente invention, on prévoit un mécanisme de basculement pour commutateurs électriques, ledit mécanisme comprenant un élément de contact monté pivotant, un levier de basculement monté pivotant et des moyens élastiques agissant entre le levier et l'élément de contact, l'élément de contact pouvant coopérer avec au moins un contact fixe et, lors du basculement du mécanisme, il pivote avec une action élastique fournie par les moyens élastiques depuis une première position de l'élément de contact jusqu une seconde position de celui-ci, le levier, l'élément de contact et les moyens élastiques étant montés dans le mécanisme de façon que ce dernier bascule en deux étapes pendant la première desquelles l'élément de contact reste dans sa première position, tandis que le levier subit le mouvement de pivotement pendant lequel la ligne d'action des moyens élastiques passe par l'axe de pivotement du levier pour entraîner ce dernier à pivoter avec une action élastique fournie par les moyens élastiques, une telle action élastique du levier prenant la ligne d'action des moyens élastiques passant par l'axe de pivotement de l'élément de contact qui ainsi se déplace avec une action élastique fournie par les moyens élastiques, de la première position à la seconde position, pendant la seconde desdites étapes. Selon l'invention, le tremblement est pratiquement éliminé grâce au fait que le mécanisme de basculement bascule en deux étapes. L'invention peut être appliquée à la sorte de commutateurs (désignée ciaprès la première sorte) dans laquelle l'élément de contact ponte une paire de contacts fixes du commutateur dans la première position de l'élément de contact et ne ponte pas les contacts fixes dans la seconde position de celui-ci et à la sorte de commutateurs (appelée ci-après la seconde sorte) dans laquelle l'élément de contact coopère avec un seul contact fixe du commutateur dans la première position mais ne coopère pas avec ce contact fixe dans la seconde position. Dans la majeure partie de ce qui suit, on décrit l'invention dans son application à la première sorte de commutateurs, mais il va de soi que la présente invention peut également être appliquée à la seconde sorte de commutateurs. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Ces figures montrent à titre d'exemple, un mode de réali- sation préféré du mécanisme de basculement. La figure 1 est une vue en plan du commutateur. La figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue en-'coupe selon la ligne III-III de la figure 2. Les figures 4 à 8 sont des vues partielles de la figure 2, montrant le commutateur dans différentes positions de fonctionnement. Les figures 9a, 9b et 9c montrent un élément d'actionnement du commutateur respectivement de côté, en plan et de face. Les figures lOa et lOb montrent un élément de contact du commutateur, respectivement en vue de front et latérale. Le commutateur électrique à ressort montré sur les dessins annexés comporte un boîtier formé de deux parties, à savoir un élément de base 101 et un élément de couvercle 102, ces deux éléments étant réalisés en une matière électriquement isolante, telle qu'une résine mélamine- phénolique. L'élément de base 102 comporte une paroi de base 103 (figures 2 et 3) et des parois latérales orthogonales 104 qui définissent une cavité dans laquelle l'élément de couvercle 102 et les éléments actifs restant du commutateur sont enfermés. L'élément de base 101 et l'élément de couvercle 102 sont fixés au moyen d'une vis 105. L'élément de couvercle 102 est de forme générale cruciforme en vue en plan (figure 1) et les quatre cadrans qui en résultent définis par la forme cruciforme, sont occupés par deux paires de bornes électriques 106 et 107. Chacune des quatre bornes a une vis de borne et une patte faisant saillie vers le bas et portant un contact électrique. Il en résulte que la première paire de bornes 106 forme une première paire de contacts fixes 108 dont l'une d'elles est'visible sur la figure 2 et la seconde paire de bornes 107 forme une seconde paire de contacts fixes 109, dont l'une est visible sur la figure 2. Les composants mobiles principaux du commutateur comprennent un élément d'actionnement 110 réalisé en une matière électriquement isolante et pouvant coulisser, disposée entre l'élément de base 101 et l'élément de couvercle 102; un élément de contact mobile 112 également réalisé en une matière électriquement conductrice est monté de façon pivotante dans l'élément de couvercle 102; un ressort 113 presse l'élément de contact mobile 112 de façon que ce dernier soit interconnecte la première paire de contacts fixes 108, soit la seconde paire de contacts fixes 109, et un levier 114 realisé en une feuille d'acier. L'élément de contact mobile 112 est conformé en U (figures 3 et 1Oa) et comporte deux branches latérales 116, dont les bords supérieurs alignés 118 pivotent dans des rainures latéralement espacées 119 (figure 3) de l'élément de couvercle 102. Chaque branche latérale 116 de l'élément de contact mobile 112 est maintenue dans sa gorge correspondante 119 par l'une de deux broches 50 associée. La référence P désigne l'axe de pivotement de l'élément de contact 112 dans les gorges 119. Le levier 114 est courbé à la forme du profil représenté sur la figure 2 et la lame de ressort 113 présente la forme générale d'un C ou d'un U, les branches respectives du ressort 113 étant reliées à la branche intermédiaire 117 de l'élément de contact mobile 112 et à l'extrémité inférieure du levier 114. A un point intermédiaire de sa longueur, le levier 114 comporte des saillies latérales 52 (figure 3) dont les bords supérieurs alignés sont montés pivotants dans deux gorges respectives 53 formées dans l'élément de couvercle 102. L'axe de pivotement du levier 114 dans les gorges 53 est indiqué par-la référence R sur les figures 2 à 8. Les bords inférieurs alignés-des saillies 52 du levier 114 forment des bords avec lesquels la branche corres- pondante du ressort 113 est en prise et pivote pendant le fonctionnement du commutateuro Le ressort 113 presse lextrémité inférieure du levier 114 en lécartant de !'.me 117 de lUélément de contact 112. La forme de l'lément d'actionnement 110 peut être vue sur les figures 9a, 9b et 9c. LC-lément dUactionnement li0 comporte une tige 127 avec une ouverture allongée 128 pour le passage de!a vis 105 et une extrémité avant p-reisentant des su.rfacs lat-ralement espaces 130 qui coit1uent une but1ér mobile Une saillie centrale dirigé vezs le haut 54 de a1! ent de fonctionnemient 110 se tz.mine. ar un b0ossaq? -5 sîe_- de logemen-t à une vDe:r-eiï':, d"un J..;- hti,cdde compression 56qui e.i'k e n l en%- 2e _onctionuement 110 de facon a un;ze_ e force plmn e Ze t 1e' eon ctionnement !1 e diec't-ion de la gauche de!a figure 2e afin de 3.1.a'r 7 commudtai'.-u dans 3 tat initial La saillie f f c.kkr.e 54 est fo -rzm-e our fournir une gor-e 57 dirigée leasdans laci-éellIe vidi avec leu0 u rmt seu.ereur-e du levie 1i4o ?,2. position de repos rorza]du commutateur0 montré sur la figure 2r!!e n-t ém le contact mobile 2 poi- nte et intercono necte lectriquement as deun premier s contacts es I'08o Dans cat- e 3re..nibre position_ de lg!lément de contact Il 2l a ligne dc ac'tion du ressort 1 13 passe par la ligne 7 montvrée Par la -',: e 20 Le ressort 113 retient ainsi c-Ué o!lnf2f''1t7-E--- Liu2>pei.2 fsel*É733il Li3!0--E1]e n!élément óde conthact:obile 112 dans la position norma!e- mFent f-Se-ée et mantit égar!ement le levier 11 de facon *-ue 1 ^eité supérieure de celui-ci soitO en prise avec !a -:, gauch: e 5 e! laél57é ment d ac ti on nemenu * r3,!;."'-.it.! t-l_-f.-" efs tSî déplacée ve-rs la dr-oite le -- - -,s,%"'ce_:Y 1-s, e sens des aigu! les mn-hr j-].a1 =_ _rs... eprésentfe sur la figure 4. Dans cette position, la ligne d'action A-A du ressort 113, passe par l'axe de pivotement R du levier 114 dans les rainures 53 et le commutateur est sur le point de basculer. La position représentée sur la figure 4 n'est pas une position stable, mais seulement une position par laquelle passe le commutateur pendant son fonctionnement. Dès que la ligne d'action A-A du ressort 113 passe du côté gauche de l'axe de pivotement R du levier 114 dans les rainures 53, le levier 114 pivote autour de son axe R d'une amplitude limitée permise par le jeu de l'extrémité supérieure du levier 114 dans la rainure 57. Ce mouvement de pivotement limité du levier 114 oblige la ligne d'action du ressort 113 à se déplacer jusqu'à la ligne A'-A' représentée sur la figure 4. Ce déplacement de la ligne d'action du ressort 113 est suffisant pour faire passer la ligne d'action du ressort 113 par l'axe de pivotement P de l'élément de contact 112 dans l'élément de couvercle 102, et il en résulte que l'élément de contact 112 bascule élastiquement dans la seconde position dans laquelle il ponte la seconde paire 109 de contact fixe. Dans cette position, la ligne d'action du ressort est indiquée par la ligne A-A de la figure 5. Le commutateur bascule ainsi en deux étapes, pendant la première desquelles le levier 114 subit son mouvement de pi'otement limité pour modifier la ligne d'action du ressort 113 suffisamment pour déplacer la ligne d'action-et la faire passer par l'axe de pivotement P de l'élément de contact 112, et pendant la secondé desdites étapes, l'élément de contact 112 se déplace de façon excentrée avec une action élastique. Ainsi, une fois que l'élément d'actionnement 110 est avancé suffisamment loin pour que le-levier 114 exerce son mouvement de pivotement limité, le basculement du commutateur apparaît immédiatement en cas de fonctionnement normal. Il en résulte qu'il est improbable que le commutateur soit maintenu à sa position de basoeflement ou proche de cette position, 1la o apparaît le treîiblement. Après basculement du commutateur, les composants occupent les positions représentées sur la figure 5. Si l'élément de contact mobile 112 est soudé à la première paire de contacts fixes 108 ou bien si le ressort 113 ou le levier 114 ne bascule pas pour quelle que raison que ce soit, les surfaces espacées 130 de l'élément d'actionnement 110 servent de rappel mécanique ou d'ouverture positive. Les surfaces 130 viennent au contact et déplacent l'élément de contact 112 qui est écarté de la première paire de contact fixe 108. Les surfaces 130 fournissant le rappel mécanique se déplacent dans le même sens que. les plots 122 de l'élément 112 pendant le basculement du commutateur. La figure 6 montre les positions relatives des composants après que l'élément 110 ait accompli son mouvement de fonctionnement complet et que l'élément de contact mobile 112 soit venu en prise avec la seconde paire des contacts fixes 109. Pour ramener le commutateur dans sa position initiale, l'élément d'actionnement 110 est autorisé à glisser vers la gauche sous l'action diun ressort de compression hélicoïdal et la figure 7 montre la position juste avant le rappel du commutateur, lorsque la ligne d'action A-A du-ressort 113 passe par l'axe de pivotement R. Lorsque ceci a lieu, le levier 114 se déplace dans le sens inverse des aiguilles d'une montre sur la figure 16, d'une quantité correspondant au jeu entre l'extrémité supérieure du levier 114 et la face gauche de la rainure 57. Ce mouvement du levier 114 déplace la ligne d'action du ressort 113 passant par l'axe de pivotement P obligeant l'élément de contact 112 à basculer au contact avec les contacts 108. Après basculement de l'élément de contact 112 jusqu'au contact avec la première paire de contacts -fixes 108, la position est montrée sur la figure 8, après quoi, l'élément de fonctionnement 110 continue son trajet en direction de la gauche sous l'action du ressort hélicoidal 56, jusqu'à la position de repos normale montrée sur la figure 2. Les éléments qui pivotent l'un par rapport à l'autre présentent une ligne de contact aiguë, de sorte qu'il en résulte un pivotement sans coulissement, ce qui réduit la friction et l'usure le long des axes dp pivotement. Le mode de réalisation décrit en regard des figures annexées est de la première sorte de commutateurs,. c'est-à-dire de la sorte dans laquelle l'élément de contact mobile ponte une première paire de contacts fixes dans la première position de l'élément de contact. Comme mentionné cidessus, la particularité de basculement en deux étapes conforme à l'invention, peut être appliquée avantageusement à un commutateur de la seconde sorte, qui peut avoir deux ou trois bornes. Dans un commutateur à deux bornes de la seconde sorte, la première borne est en liaison électrique permanente avec l'élément de contact mobile et la seconde borne est reliée électriquement à un contact fixe du commutateur. Il en résulte que, dans la première position de l'élément de contact, la première borne est reliée électriquement au contact fixe et que, dans la seconde position de l'élément de contact, la première borne n'est pas en liaison électrique avec les contacts fixes. Ce commutateur peut être désigné sous la dénomination de commutateur à deux bornes et à une seule ouverture, normalement fermé, et on remarquera que l'invention s'applique également à un commutateur à deux bornes et à unè seule ouverture, normalement ouvert. Dans un commutateur à trois bornes de la seconde sorte, la première borne est en contact électrique permanent, avec l'élément de contact mobile et la seconde et la troisième bornes sont respectivement reliées électri- quement au premier et second contacts fixes, espacés du commutateur. Il en résulte que, dans la première position de l'élément de contact, la première borne est placée en liaison électrique avec le premier contact fixe et que dans la seconde position de l'élément de contact la première borne est placée en liaison électrique avec le second contact fixe. La premiière borne peut ainsi être considérée comme une borne commune du commutateur puisqu'e- est alternativement en liaison avec la seconde ou la troisième bornes. Cette sorte de commutateur peut être désignée sous le nom de commutateur à trois bornes et à une seule ouverture. Le mode de réalisation de l'invention décrit ci-dessus est identique au mode de réalisation des figures 10 à 19 d'une autre demande de brevet français déposée ce jour au nom de la Demanderesse. REVENDICATIONS l.Mécanisme de basculement pour les commutateurs électriques, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de contact pivotant 112, un levier de basculement pivotant 114 et des moyens élastiques 113 agissant entre le levier 114 et l'élément de contact 112, l'élément de contact 112 pouvant coopérer avec au moins un contact fixe et, lors du basculement du mécanisme, pivoter avec une action élastique sous l'action des moyens élastiques 113 d'une première position de l'élément de contact à une seconde position de celui-ci, le levier 114, l'élément de contact 112 et les moyens élastiques 113 étant montés dans le mécanisme de façon que ce dernier bascule.en deux étapes dans la première desquelles l'élément de contact 112 reste dans la première position tandis que le levier 114 effectue un mouvement de pivotement pendant lequel la ligne d'action des moyens élastiques 113 passent par l'axe de pivotement du levier 114 de façon à obliger celui-ci à pivoter élastiquement sous l'action des moyens 113, ladite action élastique du levier 114 prenant la ligne d'action des moyens élastiques 113 passant par l'axe de pivotement de l'élément de contact 112 qui ensuite se déplace grâce à l'action élastique fournie par les moyens élastiques 113 de la première position à la seconde position, pendant la seconde desdites étapes. 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens élastiques 113 sont formés par un lame élastique en forme de V ou de C, dont les deux extrémités sont respectivement reliées au levier 114 et à l'élément de contact 112. 3.Commutateur électrique comportant un mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier 101, 102 et un élément d'actionnement 110 mobile dans ledit boîtier pour basculer ledit mécanisme. 4.Commutateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le levier 114 est monté pivotant dans le boîtier 101, 102 dans une position intermédiaire entre les extrémités supérieure et inférieure du levier 114, une extrémité supérieure de l'élément de contact 112 étant montée pivotante dans le boîtier 101, 102, les moyens élastiques 113 étant reliés à l'extrémité infé- rieure du levier 114 et pressant l'extrémité inférieure de leélément de contact 112 pour l'écarter de l'extrémité inférieure du levier 114, l'extrémité supérieure du levier 114 étant logée avec jeu dans une cavité 57 de l'élément d'actionnement 110, ledit jeu permettant au levier 114 de subir un mouvement de pivotement limité.