Brevet FR2568717A1 — publié le 19860207

DISPOSITIF DE TEMPORISATION A CONTACTS A FONCTIONNEMENT DECALE. La présente invention concerne un dispositif de temporisation à contacts à fonctionnement décalé, utilisable notamment, mais non exclusivement, à la commande de contacteurs de démarrage "étoile/triangle" des moteurs électriques a synchrones. D'une manière générale, on sait qu'il existe déjà de nombreux dispositifs permettant d'effectuer une commande temporisée de contacts. Ainsi, par exemple, le brevet FR 2 162 271, déposé au nom de la Demanderesse, décrit un dispositif de temporisation pour contacts auxiliaires comprenant un tiroir de commande mobile susceptible d'être accouplé à un organe mobile de commande par exemple de contacteur ou de relais, et une chaîne de transmission de son mouvement à un porte-contact mobile d'au moins un contact auxiliaire à ouverture C1 et à un portecontact mobile d'au moins un contact auxiliaire à fermeture C2., et à un élément chronométrique qui provoque la commutation desdits contacts auxiliaires au bout d'un certain temps suivant l'action dudit organe mobile de commande, par exemple l'excitation ou la désexcitation du contacteur. Ces contacts auxiliaires à ouverture et à fermeture peuvent être montés, chacun, dans le circuit d'alimentation d'un contacteur K1, K2 respectif, de telle sorte que lorsque ledit organe mobile de commande se trouve sollicité, le contacteur K1 associé au contact auxiliaire à ouverture C1 s'enclenche et reste enclenché pendant que s'écoule la période de temporisation. En fin de temporisation, le contact auxiliaire à ouverture C1 s'ouvre tandis que le contact auxiliaire a fermeture C2 se ferme. En conséquence, le contacteur K1 déclenche et, simultanément, aux variations près des temps de réponse des contacteurs dans les sens déclenchement et enclenchement, le contacteur C2 se ferme. Ainsi, lorsque ce dispositif est utilisé pour la commande de moteurs de puissance relativement importante, il arrive que la coupure électrique par le contacteur K1 ne soit pas terminée quand les contacts du contacteur K2 se ferment, ce qui entraîne un risque de soudure des éléments de contact (la destruction du contacteur) par fermeture sur court-circuit par l'arc de coupure. C'est la raison pour laquelle, pour ce type de -contacteurs, on est amené à déclasser (de façon parfois importante) les contacteurs en entralnant ainsi un surcoût par rapport à des contacteurs dont le calibre serait suffisant sans ce problème. L'invention concerne donc plus particulièrement un dispositif conçu de manière à éviter cet inconvénient, et dans lequel un décalage temporel (de préférence supérieur à 30 ms) est introduit au moyen d'un dispositif inertiel de temporisation produisant un retard entre l'ouverture du contact à ouverture C1 et la fermeture du contact à fermeture C2. Ce retard permet donc de garantir que la coupure électrique au niveau du contact à ouverture C1 se produit avant que le contact à fermeture C2 se referme. Dans le cas ou le courant utilisé est du courant alternatif à 50 Hz, le décalage temporel pourra être avantageusement prévu de manière à assurer des coupures attendant le troisième passage à zéro du courant. Ce dispositif fait tout d'abord intervenir, d'une façon analogue à celle décrite dans le brevet français précédemment cité - une structure fixe, - au moins un premier et un second contacts comportant respectivement un premier et un second porte-contacts fixes solidaires de la structure fixe et un premier et un second porte-contacts mobiles pouvant chacun prendre successivement une première et une deuxième positions, - au moins une structure oscillante comprenant au moins un premier et un deuxième bras sur lesquels sont respective ment montés lesdits premier et second porte-contacts mobiles, de telle sorte que le déplacement dans un sens de l'un des porte-contacts mobiles est susceptible de provoquer un déplacement en sens inverse de l'autre porte-contact mobile, - un premier moyen élastique porté par la structure fixe et disposé de manière à exercer sur le premier porte-contact mobile une action tendant à l'entratner, dans un premier sens, vers la première position, - un verrou permettant un autoverrouillage du premier porte-contact mobile dans la seconde position contre l'action desdits moyens élastiques, et un déverrouillage de ce porte-contact mobile, par suite d'une commande de déverrouillage, - un tiroir mobile pouvant effectuer un mouvement de commande entre une première et une seconde positions de commande, - un premier dispositif de transmission dudit mouvement de commande, permettant, lors du passage de la première à la seconde position de commande, d'amener le premier porte contact mobile de la première à la seconde position, contre l'action des premiers moyens élastiques, - un élément chronométrique pouvant passer, au cours d'une période de temporisation, d'un état armé à un état déclenché, dans lequel il provoque le déverrouillage dudit verrou, et - un deuxième dispositif de transmission dudit mouvement de commande permettant, lors du passage de la première à la seconde position de commande, d'amener l'élément chrono métrique en position armée. Selon l'invention, ce dispositif est plus particulièrement caractérisé en ce qu'il comprend - un axe solidaire de la structure fixe et autour duquel sont articulés les deux bras de la structure oscillante, - des deuxièmes moyens élastiques portés par la structure fixe et disposés de manière à exercer sur le second bras un couple de même sens que celui produit sur le premier bras par les premiers moyens élastiques, - des moyens de butée portés par l'un des bras et coopérant avec l'autre bras pour limiter dans un sens le mouvement de rotation relatif dudit autre bras, de manière à défi nir un angle d'ouverture maximum des deux bras qui, lorsqu'il est atteint, permet au premier bras d'entraîner le second contre l'action des seconds moyens élastiques, et - des moyens de temporisation agissant de manière à freiner le mouvement de rotation du deuxième bras sous l'effet des seconds moyens élastiques. Selon un mode d'exécution particulièrement avantageux de l'invention, les susdits moyens de temporisation sont de type inertiel et comprennnent un volant d'inertie rappelé par ressort et muni d'un téton. Dans ce cas, le susdit deuxième levier comporte un bras transversal muni d'un ergot coopérant avec ledit téton de manière à entraîner le volant d'inertie lors de l'entrée en rotation du deuxième bras, sous l'effet des deuxièmes moyens élastiques. En outre, le susdit ergot et le susdit téton peuvent être avantageusement agencés de manière à ce que la force f exercée sur l'extrémité de l'ergot par le téton lors du rappel du volant d'inertie par le ressort, fournit sur le second bras un couple positif de même sens que celui des susdits deuxièmes moyens élastiques. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparat- tront clairement à la lecture de la description ci-après et en regard des dessins annexés dans lequels Les figures 1 et 2 sont des vues schématiques permet tant d'illustrer le principe d'un dispositif de temporisation pour bloc de contact auxiliaire, du type de celui qui se trouve décrit dans le brevet FR 2 162 271, ce dispositif étant représenté en posi tion de repos à l'état armé (figure 1) et à l'état commuté, à l'issue de la période de temporisation (figure 2). Les figures 3, 4 et 5 sont des vues schématiques partielles d'un dispositif du type de celui représenté sur les figures 1 et 2, mais équipé d'une structure oscillante en deux parties articulées, permettant un fonctionnement décalé des contacts auxiliaires, ce dispositif étant à l'état armé, en position de repos, figure 3, à l'état déclenché, en fin de période de temporisation (figure 4), et en fin de commutation, figure 5. On notera tout d'abord que, sur les figures 1 et 2, il n'a été représenté seulement qu'un bloc de contact auxiliaire temporisé dont le boitier 1 peut venir se fixer sur le boitier d'un organe de commande, par exemple le bottier d'un contacteur ou d'un relais. Ce bloc de contact auxiliaire comprend, à l'intérieur du bottier 1, un tiroir de commande mobile 2 sensiblement en forme de U, pouvant recevoir le mouvement de l'organe de commande grâce à des moyens d'accouplement 3 par exemple un assemblage à profil en queue d'aronde. Ce tiroir de commande 2 sert à l'actionnement d'un équipage mobile comprenant les porte-contacts mobiles 4, 5 de deux contacts auxiliaires, à savoir un contact à ouverture C1 et un contact à fermeture C2, ces deux contacts C1, C2 comprenant chacun un élément de contact fixe 6, 7 et un porte-contact mobile correspondant 4, 5. Les deux porte-contacts mobiles 4, 5 sont respectivement solidaires des deux extrémités d'un levier oscillant 8 autour d'un axe central fixe 9 et sollicité, du côté du porte-contact 4, par un ressort 10. Par ailleurs, le bloc de contact auxiliaire comprend un élément chronométrique situé à la partie supérieure du bottier 1 et constitué par un soufflet 12 ayant tendance à se dilater sous l'effet d'un ressort interne 13 et un bouton de réglage 14. Ce soufflet 12 est conçu de telle manière que, lorsqu'il est repoussé vers le haut par une action sur un poussoir 15 prévu à sa partie inférieure, aucune résistance, autre que celle du ressort 13, n'est offerte, en raison de l'ouverture d'un clapet d'échappement convenablement orienté.Par contre, lorsque sous l'effet du ressort 13, le soufflet 12 tend à reprendre sa forme initiale, le mouvement de sa partie inférieure vers le bas (dans le sens de la flèche F) et, en conséquence, celui du poussoir 15, sont ralentis en raison du laminage auquel est soumis l'air qui doit pénétrer à travers un passage d'air à débit réglable par le bouton de réglage 14. Le poussoir du soufflet se trouve sollicité, pendant la phase de réarmement, par l'extrémité d'un bras 20 monté oscillant autour d'un axe 21, dont l'autre extrémité est articulée à l'extrémité de l'aile 22 du tiroir de commande 2 (articulation 23). De même, le porte-contact mobile 4 se trouve sollicité par un bras 24 monté oscillant autour d'un axe 25, dont l'autre extrémité est articulée (articulation 26) à l'extrémité de l'aile 27 du tiroir de commande 2. Le bloc de contact auxiliaire comprend en outre un verrou 29 constitué par un levier 30 monté pivotant autour d'un axe 31 et rappelé par ressort (non représenté). Ce levier 30 comprend, sur l'un de ses bras, un bec 32 destiné à coopérer avec un bord 33 solidaire du porte-contact 5 pour assurer un verrouillage par encliquetage, et une surface de butée 35 située sur l'autre bras, sur laquelle vient porter, en fin de course vers le bas, le poussoir 15 prévu à la partie inférieure du soufflet 12. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le dispositif de temporisation se trouve à l'état armé, en position de repos dans laquelle - le contact à ouverture C1 est fermé, - le contact à fermeture C2 est ouvert, - le soufflet 12 est à l'état rétracté, - le levier de verrouillage 30 maintient l'équipage mobile formé par le levier oscillant 8 et les porte-contacts mobiles 4, 5, en position de repos, par l'agencement du bec 32 sur le bord 33. Le passage en position de travail du bloc de contact auxiliaire s'obtient ensuite par un déplacement du tiroir mobile 2 vers le haut qui provoque un effacement des bras oscillants 20, 24 par rotation autour de leurs axes respectifs 21, 25 et, en conséquence, la libération du porte-contact mobile 4 et du soufflet 12. Au cours d'une phase de temporisation, le ressort de temporisation 13 va donc détendre le soufflet 12 qui aspire alors l'air au travers d'un canal d'amenée dont la longueur et, par conséquent, la résistance à l'écoulement de l'air sont réglables par le bouton 14. Le poussoir 15 va donc se déplacer lentement vers le bas jusqu'à ce qu'il vienne en fin de course appuyer sur la surface de butée 35 du verrou 29 et provoquer ainsi de déverrouillage du porte-contact mobile 5. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, la temporisation vient de se terminer et le poussoir 15 a fait basculer le levier 30 constituant le verrou 29, libérant ainsi l'équipage mobile 4, 5, 8 qui, par un basculement provoqué par le ressort 10, change d'état, le contact C1 est alors ouvert tandis que le contact C2 est fermé. I1 apparaît donc que dans l'exemple précédemment décrit, la simultanéité de la fermeture du contact à fermeture C2 et de l'ouverture du contact à ouverture C1 se trouve imposée par le fait que les deux porte-contacts mobiles sont montés sur les deux extrémités du levier oscillant. On rappelle que l'invention a plus particulièrement pour but de supprimer cette simultanéité et d'obtenir, dans un dispositif tel que celui précédemment décrit en regard des figures 1 et 2, un fonctionnement décalé du contact à ouverture C1 par rapport au contact à fermeture C2. Les figures 3, 4 et 5 illustrent une solution permettant d'obtenir ce résultat. Pour plus de clarté, sur ces figures, seules les modifications et les adjonctions apportées au dispositif de temporisation des figures 1 et 2 ont eté représentées. La structure générale du dispositif de temporisation qui comprend le bottier 1, le tiroir de commande 2, le moyen d'accouplement 3, le soufflet 12 et son équipement, ainsi que les bras oscillants 20, 24 peut être identique à celle représentée sur les figures 1 et 2. Selon cette solution, la structure oscillante portant les porte-contacts mobiles 4 et 5, comprend deux bras 40, 41 articulés l'un à l'autre, autour d'un axe d'oscillation 42 solidaire de la structure fixe du dispositif, à savoir - un premier bras 40 solidaire du porte-contact mobile 4, qui comprend, au niveau de son articulation, une protubé rance 43 axialement en saillie, qui s'étend au-delà de l'axe d'articulation 42, de manière à limiter vers le haut le mouvement du deuxième bras 41 - un deuxième bras 41 solidaire du porte-contact mobile 5, qui comprend un prolongement transversal 44 muni à son extrémité d'une partie incurvée en forme de crochet. L'extrémité de la partie en forme de crochet du prolongement transversal 44 comprend un ergot 46 qui coopère avec un téton 47 monté sur un volant d'inertie 48 rappelé par un ressort 49 à faible effort initial et à très faible pente de la façon qui sera précisée dans la suite de cette description. Par ailleurs, le porte-contact mobile 5 se trouve sollicité par un ressort 45 prenant appui sur la structure fixe et disposé de manière à exercer une action en sens inverse de celle du ressort 10. I1 convient de noter en outre que, dans l'exemple représenté sur les figures 3 à 5, le verrou 29 coopère avec le porte-' contact mobile 4 (et non avec le porte-contact 5, comme précédemment). I1 fait intervenir un téton 50 solidaire du porte-contact 4 et un bec 51 prévu sur le levier 52, de telle manière qu'en position de verrouillage, il retienne le porte-contact mobile 4 contre l'action du ressort 10. Sur la figure 3, le dispositif de temporisation est à l'état armé en position de repos, comme dans le cas de la figure 1, le soufflet dont on ne voit que le poussoir 15 est alors contracté. Dans cette position, le contact à ouverture C1 est à l'état fermé et le contact à fermeture C2 est à l'état ouvert. Le bec 51 du levier de verrouillage 52 maintient le porte contact 4 par le téton 50, et ce, contre l'action du ressort 10. La structure oscillante 40, 41 se trouve en position ouverte, le bras 41, sollicité par le ressort 45, venant en butée sur la protubérance 43. Le volant d'inertie 48 se trouve en position de repos et son téton de lancement 47 vient en butée contre le bord intérieur de l'ergot 46 situé à l'extrémité du bras transversal 44. A partir de cette position, le soufflet se détend lentement, jusqu'à ce qu'il vienne, en fin de période de temporisation, faire basculer le levier 52 du verrou 29, ce qui a pour effet de libérer le porte-contact 4. Une fois ce portecontact 4 libéré, le ressort 10 provoque le basculement du bras 40 de la structure oscillante autour de l'axe de rotation 42, qui se dispose dans la position représentée sur la figure 4, position dans laquelle le contact C1 est ouvert. Par contre, la position du bras 41 de la structure oscillante qui se trouve dans un premier temps retenu par le bras transversal 44 (action de l'ergot 46 sur le téton de lancement 47j, demeure à l'origine sensiblement inchangée, et le contact C2 ne change pas d'état. Parallèlement, l'énergie emmagasinée par le ressort 45 va lancer, par l'intermédiaire du bras transversal 44, de l'ergot 46 et du téton de lancement 47, le volant d'inertie 48 qui se trouve alors entrainé en rotation dans le sens de la flèche 52. Au bout d'un certain temps correspondant à une course de rotation déterminée du volant d'inertie 48, le téton 47 échappe à l'ergot 46, de sorte que le bras 41 de la structure oscillante se trouve libéré et, sous l'effet du ressort 45, prend la position ouverte représentée sur la figure 6, en entrainant la fermeture du contact C2. Le volant d'inertie 48 continue sa course de rotation dans le sens de la flèche 52 puis est rappelé par le ressort 49 jusqu'à ce que le téton 47 revienne en butée sur l'extrémité de l'ergot 46. On remarque que la force f exercée sur l'extrémité de l'ergot 46 lors du rappel du volant d'inertie par le ressort 49, et qui est retransmise au bras 41 de la structure oscillante fournit, sur celui-ci, par rapport à l'axe 42, un couple positif de même sens que celui produit par le ressort 45. Cette particularité est particulièrement intéressante car le choc exercé par le téton 47 sur l'extré- mité de l'ergot 46 se traduit au niveau du contact C2 par une confirmation de la force au contact et non par des réouvertures parasites. I1 convient de noter que le dispositif de temporisation précédemment décrit, qui permet d'obtenir à la suite d'un actionnement vers le haut du tiroir de commande 2 et à l'issue d'une période de temporisation, un fonctionnement décalé du contact à fermeture C2 par rapport aux contacts à ouverture C1, peut être adapté pour fonctionner, à la suite d'un actionnement en sens inverse du tiroir 2 et/ou avec une inversion du type de contact utilisé de manière à obtenir un décalage du contact à ouverture par rapport au contact à fermeture. De même, la phase de réarmement du dispositif de temporisation peut être inversée. Revendications de brevet 1. Dispositif de temporisation à fonctionnement décalé du type comprenant - une structure fixe, - au moins un premier et un second contacts (C1, C2) comportant respectivement un premier et un second porte contacts fixes (6, 7) solidaires de la structure fixe et un premier et un second porte-contacts mobiles (4, 5) pouvant chacun prendre successivement une première et une deuxième positions, - au moins une structure oscillante comprenant au moins un premier et un deuxième bras (40, 41) sur lesquels sont respectivement montés lesdits premier et second porte contacts mobiles (4, 5), de telle sorte que le déplace ment dans un sens de l'un des porte-contacts mobiles (4) est susceptible de provoquer un déplacement en sens inverse de autre porte-contact mobile (5), - un premier moyen élastique (10) porté par la structure fixe et disposé. de manière à exercer sur le premier porte-contact mobile (4) une action tendant à I'entraî- ner, dans un premier sens, vers la première position, - un verrou (29) permettant un autoverrouillage du premier porte-contact mobile (4) dans la seconde position contre l'action desdits moyens élastiques, et un déverrouillage de ce porte-contact mobile (4), par suite d'une commande de déverrouillage, - un tiroir mobile (2) pouvant effectuer un mouvement de commande entre une première et une seconde positions de commande, - un premier dispositif de transmission (24, 25) dudit mouvement de commande, permettant lors du passage de la première à la seconde position de commande, d'amener le premier porte-contact mobile (4) de la première à la seconde position, contre l'action des premiers moyens élastiques (10), - un élément chronométrique (12, 13, 14, 15) pouvant passer, au cours d'une période de temporisation, d'un état armé à un état déclenché, dans lequel il provoque le déverrouillage dudit verrou (29), et - un deuxième dispositif de transmission (20, 21) dudit mouvement de commande permettant, lors du passage de la première à la seconde position de commande, d'amener l'élément chronométrique (12, 13, 14, 15) en position armée, caractérisé en ce qu'il comprend - un axe (42) solidaire de la structure fixe et autour duquel sont articulés les deux bras (40, 41) de la struc ture oscillante, - des deuxièmes moyens élastiques (45) portés par la struc ture fixe et disposés de manière à exercer sur le second bras (41) un couple de même sens que celui produit sur le premier bras (40) par les premiers moyens élastiques (in), - des moyens de butée (43) portés par l'un des bras (40) et coopérant avec l'autre bras (41) pour limiter dans un sens le mouvement de rotation relatif dudit autre bras (41) de-manière à définir un angle d'ouverture maximum des deux bras (40, 41) qui, lorsqu'il est atteint, permet au premier bras (40) d'entraîner le second (41) contre l'action des seconds moyens élastiques (45), et - des moyens de temporisation (44, 46, 47, 48) agissant de manière à freiner le mouvement de rotation du deuxième bras (41) sous l'effet des seconds moyens élastiques (45). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les susdits moyens de temporisation sont de type inertiel et comprennent un volant d'inertie (48) rappelé par ressort (49) et muni d'un téton (47), et en ce ce que le susdit deuxième bras (41) comprend un prolongement transversal (44) muni d'un ergot 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit ressort (49) présente un faible effort résistant et une très faible pente. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le susdit ergot (46) et le susdit téton (47) sont agencés de manière que la force f exercée sur l'extrémité de l'ergot (46) par le téton (47) lors du rappel du volant d'inertie (48) par le ressort (49) fournit, sur le second bras (41), un couple positif de même sens que celui des susdits deuxièmes moyens élastiques (45). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le susdit premier contact (C1) est un contact à ouverture et le susdit second contact (C2) est un contact à fermeture.