Brevet FR2503444A1 — publié le 19821008

La présente invention concerne des interrupteurs à rupture brusque, plus particulièrement destinés à être utilisés dans l'industrie, l'automobile et les produits de grande consommation. Pour de telles applications, on a besoin d'interrupteurs peu onéreux, dont la fabrication soit aisée et le fonctionnement rapide et positif. La demande de brevet britannique no 7935896 a décrit un interrupteur conçu pour atteindre les exigences de telles applications. La demande de brevet que l'on vient de mentionner décrit, entre autres, un interrupteur qui a pour élément mobile une lame flexible d'un matériau métallique à ressort, montée dans une armature de telle manière que la lame est courbée. Une tige transversale s'appuie sur la lame en son centre, ce qui fait qu'une des moitiés de la lame présente une courbure convexe par rapport à une surface plane tandis que l'autre moitié est adjacente et presque parallèle à cette surface plane. Sur la partie opposée de la lame flexible par rapport à la surface plane se trouve un bouton à bascule au moyen duquel on peut exercer une pression sur la moitié courbée de la lame pour la faire passer brusquement à une position symétrique, les deux positions possibles étant également stables. Formant un tout avec la lame, on a au moins une languette porteuse de contacts qui s'étend parallèlement à la lame courbée et qui peut bouger en même temps qu'elle quand la lame courbée se détend brusquement dans l'autre position en réponse à une pression du bouton. Les contacts de la languette coopèrent avec des contacts fixes. La présente invention a pour objet la fourniture d'un interrupteur semblable à celui que l'on vient de décrire dans la mesure o sa lame courbée est solidaire d'une languette porteuse de contact, mais dans lequel on emploie un montage plus simple de la lame et du bouton à bascule. Selon l'invention, il est fourni un interrupteur à rupture brusque qui comprend une lame flexible d'un matériau métallique à ressort, maintenue captive dans un élément porteur métallique et montée de manière telle qu'elle est courbée et peut prendre soit une première soit une deuxième position stable. Un bras porteur de contact formant un tout avec la lame courbée est pratiquement parallèle à celle-ci d'une extrémité à l'autre de la lame courbée, de sorte que, quand ladite lame se détend élastiquement de la première à la deuxième position, les moyens de contact du bras viennent en prise avec des moyens de contact fixes, au moins dans l'une desdites positions. L'élément porteur a une surface interne présentant une courbure concave contre laquelle se trouve la lame courbée dans sa première position et il est en contact électrique avec une borne externe de l'interrupteur ainsi qu'avec une extrémité de la lame courbée et donc avec le bras porteur de contact. Un élément de décIenchement de l'interrupteur vient en prise avec la lame courbée dans une position située entre son point central et ladite autre extrémité, le fonctionnement de l'élément de déclenchement provoquant une détente rapide de la lame courbée entre lesdites positions ce qui fait commuter le bras porteur de contact entre ses deux positions. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description-détaillée qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent - la figure 1, un diagramme expliquant le fonctionnement d'un interrupteur à rupture brusque dans lequel la lame courbée à la forme d'un C; - la figure 2, un diagramme simplifié explicatif des principes de la présente invention - la figure 3, une vue éclatée des composants d'un interrupteur réalisant la présente invention; - la figure 4, une coupe transversale partielle de l'interrupteur de la figure 3, dans la position inverse à la représentation de la figure 3; - la figure 5, une vue en plan d'une forme préférentielle employée pour la lame de contact dans un interrupteur tel que celui des figures 3 et 4; - la figure 6, une vue de côté d'une autre forme de lame de contact utilisable dans un interrupteur selon l'invention. On va d'abord se reporter à la figure 1 dans laquelle l'élément d'interrupteur estune lame courbée d'un matériau métallique à ressort, par exemple dubronze phosphoreux ou certains aciers inoxydables, qui est maintenue à ses extrémités dans des encoches 2, 3 ménagées dans les éléments de support de l'interrupteur. Comme on peut le voir dans la partie inférieure de la figure 1, la lame a deux parties 4 et 5, la partie 4 étant la partie courbée et la partie 5 un bras cantilever avec des contacts 6 à ses extrémités. Quand une force appliquée en Fl commute la partie 4 entre ses deux positions, la lame courbée prend alors une autre position 7 indiquée par des tirets. Pendant ce changement, la lame passe par une position indiquée en 8, c'est-à-dire que la force de contact augmente effectivement au début de l'opération de commutation, et que les contacts s'ouvrent au moment o la force de commande diminue et approche de zéro. La remise en position initiale est effectuée par une force F2. A chaque changement le bras 5 est commuté et a un trajet relativement étendu, tout en ayant une bonne pression de contact entre les contacts mobiles et les contacts fixes. Ainsi la force de commande agit sur l'un ou l'autre côté de la lame courbée, et l'opération de commutation est symétrique par rapport à une ligne passant par les points de pivotement de la lame. La distance y entre le pivot 3 et le point d'application de la force de commande Fl ou F2 est calculée de manière à provoquer un déclenchement brusque positif de l'interrupteur, et à favoriser un fonctionnement libre des contacts. Pour obtenir un meilleur rendement, il a été reconnu que la distance y doit être environ égale à un quart de la longueur de la lame. La force de commande dépend de la différence entre la longueur de la lame et la distance entre les supports de la lame. Si la lame est supportée par des matériaux plastiques, les dimensions sont susceptibles de varier ce qui a un effet nocif sur l'opération de commutation. Pour surmonter ces inconvénients, on utilise le dispositif de la figure 2. Dans la figure 2, on a un support de contact métallique qui peut etre en laiton dur et a une surface interne courbée 11. Au voisinage de ses extrémités se trouvent deux pattes 12 et 13 à moitié découpées dans le support. A une extrémité du support se trouve une broche plate 14, qui joue le rôle de contact commun pour l'interrupteur. La lame courbée 15 est maintenue en place par les pattes 12, 13, et deux nervures de maintien en plastique 16, 17. Dans l'un des états du commutateur, la lame courbée repose à proximité de la surface interne courbée Il du support 10, dans lequel cas le contact supporté par le bras cantilever est dans la position représenté en 18 et vient en prise avec un contact situé sur la partie recourbée d'une broche de contact fixe 19. Dans son autre état, la lame 15 est dans la position représentée par des traits interrompus en 20, dans lequel cas le contact du bras cantilever est dans la position représentée en 21, o il vient en prise avec un contact situé sur la partie recourbée d'une autre broche de contact flexible. Ainsi l'interrupteur est un inverseur bistable. La commutation est effectuée par un bouton basculant 23 en matière plastique qui tourne approximativement en un point 24. Ce bouton basculant chevauche un bossage convexe 25 situé sur le support 10, de telle sorte que le mouvement du bouton soit à la fois un mouvement de roulement et un mouvement de pivotement. Le bouton basculant 23 porte une patte 26 qui s'étend vers le bas et qui comporte deux tétons, dont l'un vient s'adapter de chaque côté de la lame 15. Donc le mouvement du bouton basculant 23 entre ses deux positions, par l'intermédiaire de la patte 26, fait commuter l'interrupteur. L'utilisation d'un support métallique pour la lame courbée élimine les difficultés inhérentes à l'utilisation de matériaux plastiques pour le support, notamment l'instabilité, des caractéris- tiques de résistance à l'usure médiocres et une sensibilité à l'eau. De plus on réalise un contact à faible résistance entre la lame de contact et le contact de sortie commun, par l'utilisation d'un petit nombre de composants. Le porteur métallique est effectué par découpage puis par formage de laiton en feuille, ce qui donne une armature rigide et stable avec deux pattes 12, 13 à moitié découpées pour mettre en place de façon appropriée les extrémités de la lame courbée 15. Quand l'interrupteur est assemblé les nervures plastiques 16 assurent que la lame courbée ne s'échappe pas hors des pattes. Bien que cela n'apparaisse pas dans la figure 2, une partie du support en métal est découpée pour permettre au bras cantilever de bouger entre ses positions extrêmes. La totalité de l'assemblage est mis en place à l'intérieur d'un corps en plastique moulé, ce qui permet aux différentes parties d'être en position appropriée, comme le montrent les figures 3 et 4, la figure 3 étant une vue éclatée de l'interrupteur, représenté en position inverse par rapport à la vue en coupe de la figure 4. Dans la figure 3, le corps moulé est représenté en 30, et il comporte trois fentes telles que la fente 31, destinées à recevoir les trois contacts 32, 33 et 34, le contact 34 étant solidaire du support métallique. Ce support a une section transversale en forme de U, avec une partie découpée en 36, comme on l'a dit plus haut, pour permettre le mouvement du bras de contact mobile. Les pattes pour la mise en place de la lamelle courbée sont représentées en 37, 38. La lamelle courbée 40, qui est mise en place par les pattes 37, 38, est solidaire du bras cantilever 41 qui, comme le montre la figure, supporte des contacts d'un métal approprié, par exemple un métal précieux, pour coopérer avec des contacts similaires (non représentés) situés sur les surfaces internes recourbées des broches de contact 32, 33. En haut et ë droite de la figure 3 est représenté le bouton à bascule 42. C'est un moulage plastique creux. Il comporte des broches telles que 43 sur ses deux côtés, qui s'adaptent plutôt librement dans des trous tels que 44 sur le corps de l'interrupteur 30. Les côtés du bouton 42 viennent en prise avec un bossage convexe 46 se trouvant sur le porteur métallique pour réaliser une connexion résistant bien à l'usure. A l'intérieur du bouton 42 se trouve une nervure 47 qui supporte deux broches 48, 49. Ces deux broches s'adaptent chacune d'un côté de la lame courbée 40, et servent à la commutation de cette dernière entre ses deux positions quand le bouton à bascule est manoeuvré. La manière selon laquelle les différentes parties de l'interrupteur sont assemblés apparaîtra dans la figure 4 o les broches 49 et 48 sont représentées respectivement au-dessous et au-dessus de la lame 40. Les extrémités du bouton à bascule 42 s'adaptent dans des logements 50, 51 ménagés dans le corps 30. Les effets de l'usure et de la fatigue sur la lame courbée ainsi que sur son bras cantilever peuvent être diminuéspar une mise en forme appropriée, comme on peut-le voir figure 5, o les coins internes 60, 61 sont arrondis. Dans une réalisation o la longueur de la lame est de 15 mm et sa largeur de 8,5 mm, les rayons des coins 60, 61 sont de 0,5 mm et 1 mm, le plus grand étant sur le bras cantilever. La lamelle courbée présente sur son bord extérieur une découpe circulaire peu profonde 62 selon un rayon de 9 mm. La lame est en alliage de cuivre au beryllium et son épaisseur est de 0,15 mm. Dans certains cas, l'ensemble lame courbée-bras cantilever peut être de construction composite, voir la vue de côté de la figure 6. Ici la lame est en cuivre au beryllium et ses deux faces sont recouvertes d'acier inoxydable ou d'acier au carbone pour améliorer les caractéristiques de commutation. Le bras cantilever, tel qu'il est représenté, est seulement en cuivre au beryllium, et supporte des contacts en nickel-argent. Dans les dispositifs décrits ci--dessus la lame courbée est fixée sur le porteur métallique par des pattes à moitié découpées dans ledit porteur. Néanmoins, on pourrait adopter d'autres moyens pour mettre en place les extrémités de la bande. Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et que d'autres variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVIENDICATIONS 1. Interrupteur à rupture brusque, caractérisé par le fait qu'il comporte une lame flexible (15, 40) en métal à ressort maintenue prisonnière dans un élément de support métallique (10, 35) et montée de telle sorte qu'elle est courbée et peut prendre soit une première (1) soit une seconde (7) position stable, un bras cantilever (5, 41) solidaire de la lame courbée et pratiquement parallèle à celle-ci d'une extrémité (2) à l'autre (3) de ladite lame, de façon que la commutation de la lame entre lesdites première et seconde positions entraîne celle du bras entre une première (18) et une seconde position (21) et que des moyens de contact (6) du bras viennent en prise avec des contacts fixes (22,33 ou 19,32) au moins dans l'une desdites positions (21 ou 18), ledit élément de support (10, 35) ayant une surface interne à courbure concave (11) contre laquelle s'appuie la lame courbée dans sa première position (1) et étant en contact électrique avec une borne externe (14, 34) de l'interrupteur ainsi qu'avec l'une des extrémités (2) de la lame courbée et donc avec le bras porteur de moyens de contact, et un élément de déclenchement (23, 42) qui vient en prise avec la lame courbée dans une position comprise entre le centre de la lame et ladite autre extrémité (3) et dcnt le fonctionnement provoque une détente rapide de la lame courbée entre lesdites positions (1, 7), ce qui fait commuter le bras porteur de contact entre ses deux positions (18, 21). 2. Interrupteur conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément de support métallique (35) a une face externe pratiquement plate avec une région de forme convexe (25, 46) entre ses extrémités, et que l'élément de déclenchement est un bouton basculant (23, 42) monté de manière à pouvoir pivoter par-dessus la région de forme convexe de telle sorte que cette dernière fournit un pivot roulant pour le bouton. 3. Interrupteur conforme à la revendication 2, caractérisé par le fait que le bouton basculant (23, 42) aqit sur la lame courbée (15, 40) grâce à une patte (26) ou nervure (47) située sur ledit bouton basculant, qui supporte deux parties de forme générale cylindrique (48, 49) au voisinage de son extrémité, les deux parties cylindriques s'adaptant chacune de chaque côté de la lame courbée. 4. Interrupteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les extrémités de la lame courbée (15, 40) sont mises en place par des pattes (12,13 ou 37,38) découpées dans la face concave du support (10, 35) et que la lame est maintenue en place par des nervures plastiques (16) montées à proximité du support.