Brevet FR2582444A1 — publié le 19861128

La présente invention se rapporte à un mécanisme de déclenchement pour appareils électriques et, notamment, pour commutateurs électriques à actionnement manuel. Un mécanisme de déclenchement pour appareils électriques tels que des interrupteurs, commutateurs ou inverseurs électriques du type de ceux auxquels la présente invention se rapporte comportent un bouton d'actionnement ou une touche pouvant, par exemple, pivoter autour d'un axe central, un organe mobile conçu pour réaliser un contact entre les parties d'un circuit électrique devant être connectées, lequel organe mobile sera qualifié "détente" par la suite, et un ou plusieurs organes intermédiaires entre le bouton d'actionnement et la détente afin de transmettre le mouvement du bouton d'actionnement à cette der nière. Plus précisément, un certain nombre de solutions ont été suggérées dans lesquelles lesdits organes intermédiaires sont representés par un ressort hélicoidal opérant entre le bouton et la détente, les deux extrémités de ce ressort étant encastrées ou fermement emprisonnées entre lesdits organes, par exemple, dans des éléments tubulaires et/ou logées dans les pivots correspondants. Dans la plupart de ces mécanismes connus, le mouvement est du type "dépendant", en ce que l'actionnement du bouton d'actionnement ne produit pas un basculement instantané de la détente, mais a pour résultat un déplacement initial de celui-ci, a une vitesse qui est exactement dépendante de la vitesse avec laquelle l'utilisateur déplace le bouton d'actionnement, puis provoque le déclenchement après que le point d'équilibre du système a été dépassé. Les inconvénients d'un tel mécanisme de déclenchement du type "dépendant" sont considérables; en effet, il suffit de considérer, par exemple, la période de temps prolongée pendant laquelle l'arc électrique persiste au moment de l'ouverture des contacts. I1 existe, en fait, des mécanismes du type "indépendant" dans lesquels le mouvement de la détente n'est pas influencé par la manière dont le bouton d'actionnement est manoeuvré et qui basculent presque instantanément. dès que la condition d'équilibre a été dépassée. Pour réaliser l'indépendance de ces mécanismes, avec le fait que l'une, au moins, des extrémités du ressort est encastrée ou fermement emprisonnée, comme il a été indiqué plus haut, il est nécessaire de prévoir un usinage extrêmement précis des différents composants du mécanisme et un calibrage précis du ressort durant l'assemblage, en tenant compte de ce que le ressort travaille avec une précompression relativement importante de sorte qu'il est davantage susceptible de se détendre après un plus ou moins grand nombre d'actionnements. En tous cas, un fait important est que ces mécanismes travaillent presque à la limite de la zone de nondépendance de sorte que de petites variations dimensionnelles, éventuellement dues à l'usure, suffisent pour sortir de cette zone et pour entrer dans la zone de dépendance. Une étude approfondie des ressorts de compression a montré que les instabilités de "dépendance" et de "non-dépendance" des mécanismes de déclenchement de la technique antérieure sont, en majeure partie, imputables au mode de fixation des extrémités des ressorts, la fixation tendant à produire un "effet de guidage" initial sur le ressort. La présente invention permet de remédier aux difficuItés ci-dessus et de réaliser un mécanisme de déclenchement pour appareils électriques dont le fonctionnement dans la zone de non-dépendance est assuré définitivement. Le mécanisme de déclenchement pour appareils électriques, conforme à l'invention, d'un type qui comprend un bouton d'actionnement, une détente, et un ressort hélicoidal interposé entre lesdits éléments, est caractérisé en ce que ledit ressort est amené à travailler sur des surfaces plates appartenant respectivement audit bouton et à ladite détente, d'une manière telle que le basculement du mécanisme est dû au simple effet du couple qui est exerce sur les parties terminales du ressort. Les parties terminales du ressort pourraient être meulées de façon à les faire porter contre les surfaces plates correspondantes du bouton et de la détente le long d'un arc peu inférieur à 360". La solution préconisée par l'invention permet de donner au ressort une précompression moins forte que celle des ressorts de la technique antérieure, ce qui a pour résultat de diminuer les risques de relâchement du ressort et, partant, de prolonger sa durée, ainsi que de permettre d'obtenir la pression de contact désirée assurant de bonnes conditions de fonctionnement électriques. L'avantage principal de cette solution est, dans tous les cas, d'assurer que la zone de fonctionnement du mécanisme se situe approximativement au milieu d'une grande zone de non-dépendance, de sorte que l'on évite le risque de sortir de cette zone pour entrer dans la zone de dépendance ou dans la zone critique de "non-déclenchement" du mécanisme. En outre, cette zone de travail correspond à des conditions extrêmement stables de la force de contact. Ceci a pratiquement pour résultat de permettre de larges tolérances d'usinage, diminuant ainsi considérablement le nombre des rebuts, tout en réduisant les contrôles de fabrication a un simple examen visuel de "déclenchement" ou de "non-déclenchement", en évitant les opérations d'étalonnage ou de réglage des ressorts pendant l'assemblage, en obtenant un comportement électrique et fonctionnel du système qui assure une longue durée au mécanisme, en dépit de l'usure. De plus, il est à remarquer que l'assemblage du mécanisme s'effectue d'une manière entièrement automatique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en référence au dessin annexé, sur lequel La figure 1 est une vue latérale schématique d'un mécanisme de déclenchement conforme à l'invention, monté sur un simple interrupteur, le dispositif étant représenté avec ses contacts fermés. La figure 2 est une vue semblable à la figure 1, montrant la phase initiale de déclenchement du mécanisme. La figure 3 montre le mécanisme après déclenchement, contacts ouverts. La figure 4 représente le dispositif des figures précédentes dans la position qu'il occuperait immédiatement avant que ses contacts, supposés soudés ou collés, vont être séparés. La figure 4 représente la partie terminale du ressort qui a été meulée. En se référant maintenant au dessin et plus particulièrement à la figure 1, on voit un interrupteur électrique basse tension, désigné en son entier par 1, qui comprend un boîtier ou une enveloppe qui renferme son mécanisme de déclenchement et tous les éléments nécessaires à son fonctionnement, dont un contact fixe 3 et son portecontact 4, ainsi que les piliers et autres éléments nécessaires pour fixer les connecteurs d'alimentation électriques (non représentés) car inutiles pour la bonne compréhension de l'invention. Bien qu'il soit plus particulièrement fait référence à un commutateur électrique dans la présente invention, on comprendra aisément que le mécanisme de déclenchement de l'invention peut également être appliqué à beaucoup d'autres appareils électriques, tels que des inverseurs, des interrupteurs, des disjoncteurs, etc., sans qu'il soit nécessaire de changer sa construction. Ce commutateur peut être actionné au moyen d'une touche ou d'un bouton 5 comprenant un levier pouvant pivoter autour d'un axe qui a été indiqué schématiquement sur le dessin en A. Le mouvement du bouton d'actionnement 5 est transmis par un ressort hélicoidal 6 (dont on voit le profil et les deux dernières spires) à une détente 7 qui peut osciller autour d'un axe indiqué schématiquement en B, cette détente portant un contact mobile 8 qui coopère avec le contact fixe 3 pour fermer le circuit dans lequel l'interrupteur 1 est monté. La détente 7 présente la forme d'une fourche ayant une base plate 9 sur laquelle l'extrémité du ressort 6 repose, et deux branches divergentes 10 et 11, la seconde portant le contact mobile 8. L'autre extrémité du ressort 6 repose contre une surface plate 12 de la face inférieure du bouton d'actionnement 5, ce bouton possédant aussi deux languettes ou pattes opposées 14 et 15 qui s'en abaissent de part et d'autre du ressort 6 et qui, de préférence, vont en s'effilant vers le bas afin d'éviter de toucher ledit ressort. I1 convient également de noter que dans le mode de réalisation représenté sur le dessin annexé, les parties terminales du ressort 6 ont été meulées, comme le montre clairement la figure 5, sur laquelle la région meulée a été figurée par des hâchures 13. Ceci permet d'augmenter sensiblement la surface de contacts entre les extrémités du ressort 6 (sur un arc d'environ 3000) et les surfaces plates correspondantes 9 et 12 de la détente et du bouton d'actionnement, respectivement. Avant de procéder à la description du mécanisme de déclenchement selon l'invention, il est à noter qu'il est prévu dans le boîtier 2 (voir notamment figure 1) des éléments indiqués en 16 et 17, qui sont conçus pour restreindre l'angle d'oscillation du bouton d'actionnement 5, ainsi que des éléments analogues 18 pour la détente 7. La disposition et la configuration du dispositif de déclenchement de l'invention sont telles que le ressort 6, à la différence de ce qui est le cas dans les dispositifs connus, est pratiquement libre de sorte que le déclenchement du dispositif est uniquement dû au couple qui s'exerce sur les parties extrêmes du ressort, ce déclenchement étant, dans tous les cas, indépendant de la manière dont on exerce une action sur la touche 5. On se propose de décrire maintenant le fonctionnement de ce dispositif en supposant qu'au départ les contacts de l'appareil sont fermés, comme représenté sur la figure 1. L'action sur le bouton 5 ne produit d'abord qu'un déplacement du ressort 6, tandis que les contacts 3 et 8 restent appliqués l'un contre L'autre jusqu'à ce que la condition d'équilibre du système a été dépassée, après quoi se produit un basculement instantané de la détente 7. La figure 2 représente la phase initiale de déclenchement pendant laquelle le contact mobile 8 commence à s'écarter du contact fixe 3. La figure 3 représente les contacts ouverts, situation dans laquelle la convexité du ressort 6 est orientée à l'opposé du sens de la figure 1, tandis que le bouton 5 est bloqué dans une attitude inclinée par la butée 17, alors que la détente 7 repose contre la butée 18. On remarque en considérant les figures 1 à 3 que pendant tout le processus de déclenchement le ressort 6 reste pratiquement libre, n'agissant que par ses extrémités sur les surfaces plates 9 et 12 de la détente 7 et de la touche d'actionnement 5, respectivement. I1 en est de même au cours de la procédure de fermeture des contacts pendant laquelle les mouvements du mécanisme se déroulent exactement dans l'ordre inverse du précédent. La figure 4 montre la manière dont les contacts, éventuellement soudés, sont amenés à se décoller. On suppose que le bouton d'actionnement 5 a été tourné dans le sens d'ouverture et que l'état d'équili bre (précédant immédiatement la condition d'équilibre de la figure 2) a été surpassée. A cet instant si le mécanisme devait ne pas s'ouvrir tout à coup du fait que les deux contacts 3 et 8 sont collés, alors la continuation de l'action exercée sur le bouton 5 aurait pour conséquence d'amener la patte 15 au contact de la face latérale correspondante du ressort 6 de sorte que, par coopération avec la branche 10 de la détente 7 - contre laquelle la face latérale opposée du ressort 6 est sollicitée - comme le montre la figure 4 - la patte 15 décolle les contacts et, partant, provoque une ouverture brusque du mécanisme. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'exemple de réalisation représenté et décrit sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Mécanisme de déclenchement pour appareils électriques, tels que commutateurs, interrupteurs, inverseurs, etc;, qui comprend un bouton ou une touche d'actionnement (5), par exemple, un levier basculant ou oscillant, une détente (7) ayant, au moins, un contact mobile (8) qui coopère avec un contact fixe associé (3), ainsi qu'un ressort hélicoidal (6) interposé entre le bouton d'actionnement (5) et la détente (7), caractérisé en ce que ledit ressort (6) est libre sur les côtés et porte, par ses extrémités, contre des surfaces planes (9,12) prévues respectivement sur la détente (7) et sur le bouton d'actionnement (5), le déclenchement du mécanisme étant dû uniquement au couple de rotation exercé par les extrémités du ressort s'appliquant contre lesdites surfaces planes (9, 12). 20- Mécanisme de déclenchement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités dudit ressort (6) ont été meulées afin de permettre aux dernières spires de celui-ci de s'appliquer le long d'un arc d'environ 300 contre lesdites surfaces planes (9,12). 3 - Mécanisme de déclenchement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détente (7) a la forme d'une fourche ayant deux branches divergentes (10,11), cependant que ladite surface plane (9) est située à la base desdites branches (10,11). 40 Mécanisme de déclenchement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie inférieure du bouton d'actionnement (5) se prolonge par deux languettes opposées (14,15) embrassant le profil du ressort (6), lesdites languettes s'effilant vers leur extrémité afin d'éviter de venir au contact de ce dernier pendant le fonctionnement normal du mécanisme. 5 - Mécanisme de déclenchement selon l'une quelconque des revendications 1, 3 et 4, caractérisé en ce que l'une desdites languettes (14,15) peut coopérer avec la branche opposée (11 ou 10) de la détente (7) afin de faire en sorte que le côté correspondant du ressort (6) agisse sur les contacts au cas où ils se seraient soudés ou collés, afin de les séparer. 6 - Mécanisme de déclenchement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par la présence de butées de fin de course (16, 17) pour le bouton d'actionnement (5) et d'une butée de fin de course (18) pour la détente. 70- Mécanisme de déclenchement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déclenchement du mécanisme est instantané et indépendant de la force et de la rapiditié du mouvement du bouton d'actionnement (5). 80- Mécanisme de déclenchement selon l'une quelconque des revendications -l à 7, caractérisé en ce que ses différents éléments sont conçus de façon à pouvoir être assemblés par des machines entièrement automatiques. 9 - Mécanisme de déclenchement selon les revendications 1 et 7, caractérisé en ce que la zone de travail de celui-ci correspond à une condition de grande stabilité de la force de contact qui est indépendante des variations des tolérances d'usinage ou de l'usure.