Brevet FR2517114A1 — publié le 19830527

_ 1 - Commutateur électrique à commande rotative rappelé automatiquement en l'absence de tension La présente invention a pour objet un commutateur électrique, à commande rotative, rappelé automatiquement au repos en l'absence de ten- sion Un tel commutateur électrique rotatif comporte classiquement une pluralité de contacts disposés par groupes, par exemple par paires, sur des galettes étagées Chacun des contacts d'un groupe comprend un élé- ment mobile et un élément fixe, l'élément mobile a son mouvement commandé par un axe de manoeuvre commun aux différentes galettes et généralement situé en leur centre L'axe de manoeuvre est muni de cames disposées à chaque étage de galette de manière à commander sélectivement les mouve- ments des éléments mobiles des contacts en fonction de la rotation de l'axe, sous l'action d'une commande manuelle ou servo-commandée. On ajoute fréquemment à ces commutateurs un dispositif de rappel automatique en position de repos en cas de chute importante de tension électrique, par exemple pour éviter une commande intempestive des organes électriques contrôlés par le commutateur après une coupure du courant électrique fourni à ce commutateur. Un tel dispositif de rappel et décrit notamment dans la demande de brevet français ne 8009313 de la Demanderesse, il prévoit de munir l'axe de manoeuvre d'un ressort de rappel au repos disposé de manière concen- trique et d'une came coopérant avec deux leviers agencés de manière à être sensibles à la position du noyau d'un électro-aimant alimenté sous la tension que l'on veut surveiller Lorsque l'électro-aimant est norma- lement alimenté il est possible de positionner l'axe de manoeuvre dans une position enclenchée assurant la commutation électrique désirée et de l'y maintenir Lorsque l'électro-aimant n'est pas suffisamment alimenté la position du noyau et son action sur les leviers déclenche le rappel en position de repos de l'axe de manoeuvre par le biais de son ressort de rappel. Un tel dispositif présente l'inconvénient d'obliger à prévoir un contact de mise sous tension de l'électro-aimant qui doit être obliga- toirement fermé dès le début de la manoeuvre manuelle afin de permettre l'accrochage des leviers et le maintien en position enclenchée Ce -2 contact de mise sous tension actionné préalablement aux autres complique le commutateur et peut entraîner l'adjonction d'une galette supplémen- taire autrement inutile, par exemple dans le cas o quatre contacts sont nécessaires pour la commande de l'organe électrique contrôlé et que chaque galette est prévue pour deux ou quatre contacts. La présente invention propose donc un commutateur électrique rota- tif à rappel automatique en l'absence de tension permettant de pallier les inconvénients évoqués ci-dessus dans la mesure o il accepte d'être alimenté en tension de contrôle à n'importe quel moment de la manoeuvre d'enclenchement. Le commutateur électrique rotatif selon l'invention dispose clas- siquement d'un axe de manoeuvre muni d'un ressort de rappel au repos, d'un électro-aimant à noyau mobile dont le relachement à l'apparition d'une perte de tension déclenche le rappel et d'un agencement de trois leviers accrochés entre eux deux à deux lorsque le commutateur est en- clenché Un premier levier est solidaire de l'axe de manoeuvre, un second levier muni d'un ressort de rappel bascule autour d'un axe fixe central sous les actions respectives du noyau relâché et d'un ressort antago- niste Un troisième levier est rotatif autour d'un axe fixe situé à une de ses extrémités et est muni d'un ressort de rappel pour assurer d'une part le maintien en position de travail de l'axe de manoeuvre et du premier levier par accrochage avec les deux autres leviers et d'autre part la libération du premier levier et le rappel lorsqu'il est libéré par le second levier mû par le relâchement du noyau. Selon une caractéristique de l'invention le premier et le second leviers ont leurs axes disposés du mgême côté du troisième levier qui comporte en son milieu un cran de blocage pour le premier levier et à son extrémité libre un conduit transversal cranté dans lequel l'extrémité du second levier, qui est la plus éloignée du noyau, est mobile, ladite extrémité comportant un bec d'accrochage situé à l'opposé et de l'autre côté de ce levier par rapport au noyau, de manière à accrocher le cran du conduit lorsque le noyau est rétracté sous l'action de la tension élec- trique appliquée à l'ectro-aimant et que l'axe de manoeuvre est placé en position d'enclenchement. Selon une autre caractéristique de l'invention, le cran du conduit transversal s'applique sur la face d'appui du bec d'accrochage selon un 3- angle obtus favorisant le décrochage et en ce que le ressort de rappel de l'axe de manoeuvre produit une force sur le second levier qui empêche le décrochage en l'absence de relâchement du noyau, les trois leviers res- tants accrochés sous les actions antagonistes du ressort de rappel de l'axe de manoeuvre et des ressorts de rappel des second et troisième leviers. Selon une autre caractéristique de l'invention, la force du ressort de rappel de l'axe de manoeuvre, telle qu'appliquée au second levier en position enclenchée du commutateur, est supérieure à celle du ressort de rappel du second levier, de manière que le premier levier se dégage du cran de blocage du troisième levier, sous l'action du ressort de rappel de l'axe de manoeuvre, en cas de dégagement du bec d'accrochage sous l'action du noyau relâchée D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront men- tionnés en relation avec la suite de la description et avec les figures répertoriées ci-dessous. La figure 1 présente une vue en perspective d'un exemple de commu- tateur électrique rotatif à rappel par manque de tension auquel s'appli- que l'invention. La figure 2 présente une vue en élévation du boîtier d'un exemple de galette de contacts de commutateur rotatif auquel s'applique l'in- vention. Les figures 3 A à 3 F présentent un schéma de principe du mécanisme de rappel selon l'invention à divers stades de fonctionnement. La figure 4 présente une vue de face d'un mécanisme de rappel selon l'invention. La figure 5 présente une perspective éclatée d'un mécanisme de rappel selon l'invention. L'exemple de commutateur rotatif présenté à la figure 1 comporte classiquement des galettes 1 étagées, porteuses de bornes de connexion 2 reliées à des éléments fixes de contact qui coopérent avec d'autres élements mobiles de contact sous l'action d'un axe de manoeuvre 3 pour assurer l'établissement et ou la coupure de liaisons électriques en fonction de la position de l'axe de manoeuvre 3. -4 - Cet axe de manoeuvre 3 traversant les galettes 1 en leur centre, traverse aussi un bottier 4 qui contient un mécanisme pour assurer le rappel automatique en position de repos, dudit axe et des contacts qu'il commande, en cas de chute de tension. La figure 2 présente une vue de dessus d'un galette 2 montrant la position des bornes de connexion 2, de l'axe de manoeuvre 3 des éléments fixes 5 et mobiles 6 des contacts Dans l'exemple choisi quatre bornes de connexion 2 a, 2 b, 2 c, 2 d sont reliées à autant d'éléments fixes 5 a, Sb, 5 e, 5 d de contact qui sont susceptibles d'être reliés deux à deux par l'intermédiaire d'éléments mobiles 6 a-6 b, -6 c-6 d contrôlés deux à deux par des pistons de commande 7 ab et 7 ed. Chaque piston 7 comporte une paire de contacts mobiles par élément tels 6 a et 6 b pour le piston 7 ab, qui se déplacent avec ce dernier sous l'action d'une came 8 entraînée en rotation par l'axe de manoeuvre 3. Cet axe de manoeuvre 3 est muni d'une poignée ou d'une servo- commande non figurée pour pouvoir être manoeuvré de l'extérieur du commutateur, il travers aussi le boîtier contenant le mécanisme de rappel automatique en position de repos. Ce bottier et son mécanisme sont symbolisés à divers stades de fonctionnement sur les figures 3 A à 3 F et sont précisés figures 4 et 5. Le mécanisme met en oeuvre un électro-aimant 9 à noyau mobile 10, un agencement de relâchement à trois leviers 11, 12, 13 dotés chacun de ressorts de rappel 14, 15, 16; on a également figuré une poignée de commande 17 présentée au-dessus du bottier sur les figures 3, cette poi- gnée étant assujettie au sommet de l'axe de manoeuvre 3 dans le cas d'un commutateur à commande manuelle. L'alimentation de l'électro-aimant 9 sous une tension électrique suffisante entratne la rétraction du noyau mobile 10 à l'intérieur de l'électro-aimant ainsi que cela est montré sur les figures 3 D à 3 F La chute de la tension en-dessous de ce niveau suffisant entraîne le relâ- chement du noyau 10 sous l'action d'un ressort de rappel non visible, et l'extrémité du noyau vient repousser l'extrémité 18 du levier 12 placé grossièrement perpendiculaire à l'axe de déplacement du noyau 10. - Par contre lorsque le noyau 10 est rétracté, l'extrémité 18 du levier 12 ne prend plus appui sur le noyau 10 du fait de son interaction avec le levier 13 et malgré l'action du ressort de rappel 15 qui prend appui sur la paroi voisine du bottier 4 pour le repousser vers ce noyau 10. L'axe de commande 3 est muni d'un levier 11, dit premier levier, qui lui est assujetti de manière à tourner avec lui, cet axe comporte un ressort de rappel concentrique 14 qui tend à le ramener de la position de commande telle que figurée en 3 D vers la position de repos figurée en 3 A ou éventuellement 3 E. Ce ressort 14 prend classiquement appui sur un point fixe du boî- tier symbolisé par la flèche 19 et sur un taquet 20 solidaire du levier 11, deux butées symbolisées par les flèches 21 et 22 limitent la course du levier 11 et part conséquent la rotation de l'axe de manoeu- vre 3, par exemple à un quart de tour. Le levier 12, dit second levier bascule autour d'un axe fixe 23 qui est disposé du même côté du levier 13 que l'axe de manoeuvre 3, cet axe fixe 23 est placé dans la zone centrale du levier 12 de manière à ménager deux bras inégaux, il bascule entre deux positions fixes sous les actions respectives du noyau 10 en position relâchée et du ressort 15 antagoniste Ces deux positions fixes sont limitées par les dimensions d'un conduit transversal cranté 24 ménagé à l'extrémité libre du troi- sième levier 13, situé à peu près parallèlement à l'axe de déplacement du noyau mobile 10 En ce but l'extrémité du second levier 12 pénètre à l'intérieur du conduit transversal 24 dans lequel elle possède une cer- taine mobilité dans le plan des figures 3, c'est-à-dire perpendiculai- rement à l'axe 23. Un bec d'accrochage 26 est ménagé à l'opposé et de l'autre c 8 té du second levier 12 par rapport au noyau 10, ce bec d'accrochage 26 et susceptible de coopérer avec un cran 27 du conduit transversal 24 de manière à maintenir les leviers 12 et 13 accrochés entre eux dans cer- taines conditions définies plus loin. Le levier 13 est susceptible d'osciller autour d'un axe fixe 28 placé à son extrémité opposée à celle qui comporte le conduit transver- sal 24, cet axe est disposé au delà de l'axe 3 de manière à permettre le 17114 -6 - blocage du levier 11 en position enclenchée ( 1) de l'axe de manoeuvre 3 par l'intermédiaire d'un cran de blocage 29 ménagé au milieu dudit levier 13 face audit axe de manoeuvre 3. Dans l'exemple choisi un galet 30 porté par le taquet 20 du levier 11 vient prendre appui sur le cran de blocage 29 lorsque l'axe de manoeuvre 3 est en position enclenchée Le ressort de rappel 16 assure le renvoi du levier 13 en position de repos en prenant appui sur une paroi du bottier 4. En position de repos ( 0) de l'axe de manoeuvre 3 et en l'absence de tension, le premier levier 11 est en appui sur la butée 21, le noyau 10 est en position relâchée et repousse l'extrémité 18 du second levier 12, l'extrémité 29 de ce levier 12 vient s'appuyer par sa paroi opposée au bec 26, contre la partie du conduit transversal 24 qui est la plus proche de l'axe 28 (fig 3 A) Si on tourne l'axe de manoeuvre dans le sens des aiguilles d'une montre, le galet 30 du premier levier 11 vient soulever le cran 29 (fig 3 B) et par conséquent le levier 13 qui tourne autour de son axe 28 en écrasant le ressort 16, le second levier 12 reste immobile. Lorsque la rotation de l'axe de manoeuvre 3 est complète (fig 3 C) le levier 13 est repoussé vers l'axe de manoeuvre 3 par le ressort 16 et vient s'appliquer sur le galet 30, le second levier 12 reste immobile dans la position définie par le noyau 10 relâché. Au relâchement de la poignée de manoeuvre, le ressort de rappel 14 de l'axe de manoeuvre 3 repousse le troisième levier 13 malgré l'action du ressort 16. En effet on s'arrange pour que la composante des forces appliquées par le ressort 14 et par le ressort 16 sur le levier 13 entraîne le soulèvement de celui-ci et le dégagement du premier levier 13 si les deux leviers 12 et 13 ne sont pas accrochés entre eux. Par contre si l'on suppose que l'électro-aimant 9 est alimenté par l'intermédiaire d'un des contacts du commutateur, par exemple sur la ou l'une des phases d'alimentation, dès que les contacts sont établis, après rotation complète de l'axe de manoeuvre 3, le noyau 10 est rétrac- té (fig 3 D) le levier 12 est repoussé par le ressort 15 et le bec d'ac- crochage 26 vient s'engager avec le cran 27 du conduit transversal 25. Dans l'exemple envisagé le cran 27 du conduit transversal s'appli- que sur la face d'appui du bec d'accrochage 26 selon un angle obtus -7 - favorisant le décrochage. Les actions antagonistes du ressort 14 de rappel d'axe de manoeu- vre et des ressorts 15 et 16 des leviers maintiennent les trois leviers accrochés deux à deux Une torsion de l'axe de manoeuvre manuellement ou par servo-mécanisme, permet de revenir en position de repos (O) en ren- dant prépondérante l'action du premier levier 11 et en détruisant l'é- quilibre autrement établi Le cran 27 glisse sur la paroi du bec d'accro- chage 26 et le levier 13 tourne en écrasant le ressort 16, le galet 30 se dégage et revient vers la position de repos (fig 3 F) La rotation de l'axe de manoeuvre 3 ouvre les contacts et coupe l'alimentation de l'é- lectro-aimant 9 dont le noyau 10 se relâche En cas de coupure ou de chute sérieuse de la tension qui alimente l'électro-aimant 9, prise ici en aval des contacts du commutateur, et alors que le commutateur est enclenché normalement le noyau 10 est relâché et il repousse l'extré- mité 18 du levier 12 ce qui sépare le bec d'accrochage 26 du cran 27 Le retrait du bec d'accrochage 26 vers l'axe 28 du levier 13 libère ce dernier qui est soulevé par l'action du levier 11, l'axe 3 retournant en position de repos coupe l'alimentation de l'électro-aimant 9 dont le noyau 10 est relâché, le commutateur se retrouve dans la position de la figure 3 A. Alternativement on peut également -prévoir d'alimenter l'électro- aimant 9 par une tension non contr 8 lée par des contacts du commutateur. En ce cas si l'électro-aimant 9 est alimenté alors que l'axe de manoeuvre 3 est en position ( 0) de repos, le noyau 10 est rétracté (fig 3 E) et les deux leviers 12 et 13 sont accrochés, éventuel- lement en dessous du bec d'accrochage 26 Lors de la rotation de l'axe de manoeuvre 3 de la position de repos ( 0) à la position enclenchée la force appliquée par l'intermédiaire du galet 30 du levier 11 permet de faire glisser le cran 27 sur la face d'appui du bec d'accrochage 26 ce qui autorise le soulèvement du levier 13. Après passage du cran 29 par le galet 30, le levier 13 se rappro- che de l'axe de manoeuvre 3 sous l'action du ressort 16, (fig 3 F), en fin de course le cran 27 et le bec d'accrochage 26 s'engagent à nouveau l'un dans l'autre et l'ensemble se retrouve dans la position présenté à la figure ( 3 D). -8 - La vue éclatée de la figure 4 schématise le positionnement des éléments du mécanisme interne au bottier et notamment les trois leviers 11, 12, 13, l'électroaimant 9 et son noyau 10 ainsi que les ressorts 14, 15, 16. Le ressort de rappel 14 concentrique à l'axe de manoeuvre 3 du commutateur prend appui sur une butée 19 du bottier et sur le taquet 20 du levier 11 Le levier 11 est ici composé de deux parties distinctes 11 A et 11 B, la partie 11 A vient s'enficher sur le taquet 20 pour lui permet- tre de résister aux contraintes mécaniques qui lui sont imposées par le ressort de rappel 14. Le galet 30 porté par le taquet 20 vient se loger souls le cran de blocage 29 entre ce cran et l'extrémité du levier 13 qui comporte le conduit transversal 24 contenant l'extrémité 25 du levier 12. L'axe 28 du levier 13 n'est pas représenté, il est partie inté- grante du bottier de même que les portées de l'axe 23, et les portées d'axe 3 au niveau des parties 11 A et 11 B du levier 11. De même les ressorts 15 et 16 prennent appui sur les parois du bottier, celui-ci n'étant pas représenté sur cette figure pour des rai- sons de clarté. 17114 9- REVENDICATIONS 1/ Commutateur électrique à commande rotative rappelé automatiquement au repos en l'absence de tension, comportant en ce but un axe de manoeu vre ( 3) muni d'un ressort de rappel ( 14) au repos, un électro-aimant ( 9) à noyau ( 10) mobile, dont le relâchement à la perte de tension déclenche le rappel, et un agencement de trois leviers ( 11, 12, 13) accrochés entre eux deux à deux lorsque le commutateur est enclenché, un premier levier ( 11) étant solidaire de l'axe de manoeuvre ( 3), un second levier ( 12) basculant autour d'un axe fixe central ( 23) sous les actions respectives du noyau ( 10) relâché et d'un ressort ( 15) antagoniste, un troisième levier ( 13) rotatif autour d'un axe fixe d'extrémité ( 28) et muni d'un ressort de rappel ( 16), pour assurer d'une part le maintien en position de travail de l'axe de manoeuvre ( 3) et du premier levier ( 11) par accrochage avec les autres leviers ( 12, 13) et d'autre part la libé- ration du premier levier ( 11) et le rappel lorsqu'il est libéré par le second levier ( 12) mû par le relâchement du noyau ( 10) ledit commutateur étant caractérisé en ce que le premier et le second leviers ( 11 et 12) ont leurs axes ( 3 et 23) disposés du même côté du troisième levier ( 13) qui comporte en son milieu un cran de blocage ( 29) pour le premier levier ( 11) et à son extrémité libre un conduit transversal cranté ( 24) dans lequel est mobile l'extrémité ( 25) du second levier ( 12) qui est la plus éloignée du noyau ( 10), ladite extrémité comportant un bec d'accro- chage ( 26) situé à l'opposé et de l'autre c 8 té de ce second levier ( 12) par rapport au noyau ( 10), de manière à accrocher le cran ( 27) du conduit cranté ( 24) lorsque le noyau ( 10) est rétracté sous l'action de la ten- sion électrique appliquée à l'électro-aimant ( 9) et que l'axe de manoeu- vre ( 3) est placé en position d'enclenchement ( 1). 2/ Commutateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cran ( 27) du conduit transversal s'applique sur la face d'appui du bec d'accrochage ( 26) selon un angle obtus favorisant le décrochage et en ee que le ressort de rappel ( 14) de l'axe de manoeuvre ( 3) produit en combinaison avec le ressort ( 15) du second levier ( 12) une force de rappel qui empêche le décrochage en l'absence de relâchement du noyau 10. - 3/ Commutateur électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la force du ressort de rappel ( 14) de l'axe de manoeuvre ( 3) est supérieure à celle du ressort ( 16) du troisième levier ( 13) de manière que le premier levier ( 11) se dégage du cran de blocage ( 29) du troisième levier ( 13) sous l'action du ressort de rappel ( 14) d'axe de manoeuvre, en cas de dégagement du bec d'accrochage ( 26) sous l'action du noyau ( 10) relâché. 4/ Commutateur électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la rotation commandée de l'axe de manoeuvre ( 3) à l'encontre du ressort de rappel ( 14), lorsque le noyau ( 10) est rétracté, entraîne le glissement du cran ( 27) sur la face d'appui du bec d'accrochage ( 26) et le soulèvement du troisième levier ( 13) permettant le passage du premier levier ( 11) au delà du cran de blocage ( 29) du troisième levier puis un nouvel accrochage du bec ( 26) du second levier avec le cran ( 27) du conduit transversal ( 24) et l'enclenchement du commutateur dans des conditions de sécurité identiques à celles présentées par un commutateur à contact préalable de mise sous tension d'électro-aimant.