Brevet FR2581236A1 — publié le 19861031

La présente invention s'applique au domaine de l'électrotechnique, et plus précisément, aux micro-interrupteurs. L'invention peut être appliquée aux interrupteurs de position (de fin de course) utilisés dans les systèmes de signalisation et de contrô- le automatique des commandes électriques des machines et mécanismes. La commutation des contacts des interrupteurs de position (de fin de course) se produit d'ordinaire sous l'action d'une butée mobile (d'une came) de machine sur un élément de commande de l'interrupteur. Dans le cas de vitesses de déplacement faibles de la butée mobile de machine et lorsque la vitesse de commutation des contacts dépend de la vitesse de déplacement de la butée mobile, comme dans le cas des inter- rupteurs à action directe, l'intervalle de temps qui s'écoule entre le premier instant o les éléments de contact en charge viennent se toucher et le moment o une pression de contact suffisante est atteinte, est relativement long. Le séjour relativement prolongé des contacts à l'état fermé avec une charge électrique et une pression de contact insuffisan- tes, de même que leur commutation lente, peuvent causer des dégradations sérieuses telles que le ramollissement, la brûlure des contacts, et même leur soudure. Pour éviter les dégradations des contacts en cas de faibles vitesses de déplacement de la butée mobile des machines, on a recours à des interrupteurs comportant un mécanisme d'accélération du processus de commutation des contacts mobiles. On connaît un micro-interrupteur (brevet américain 2 728 826) comportant une embase, des contacts mobiles fixés sur l'embase, un levier de commande relié à l'embase, avec possibilité de débattement angulaire et un levier de contact relié au levier de commande avec possibilité de débattement angulaire. A l'extrémité libre du levier de contact, est fixé un élément de contact mobile. Le micro-interrupteur comporte également un ressort relié par une extrémité à l'extrémité du levier de contact portant l'élément de contact mobile, et par son autre extrémité à l'embase. Lorsqu'une force extérieure agit sur le levier de commande et que sous cette action le point de jonction du levier de commande et du levier de contact atteint l'axe longitudinal d'un ressort, la commuta- tion des contacts se produit. En position initiale du micro-interrupteur, le levier de contact se situe sous un certain angle a par rapport à l'axe longitudinal du ressort et la pression de contact est égale à la force du ressort multipliée par sin a. Le levier de commande étant dans la position o le levier de contact se trouve dans l'axe longitudinal du ressort, l'angle a est égal à zéro et la pression de contact est également nulle. On voit que dans le micro-interrupteur connu, lorsque le levier de commande se déplace, la pression de contact varie depuis la valeur nominale jusqu'à la valeur minimale au cours du déplacement du levier de commande et devient même nulle en position de fonctionnement du micro- interrupteur. Ce micro-interrupteur ne permet pas d'assurer un service fiable dans le cas d'un déplacement au ralenti et en cas de changement du sens de marche du levier de commande, ainsi qu'en présence de vibra- tions et de chocs. On connait également un micro-interrupteur (brevet allemand 1 916 958) comportant une embase, des contacts mobiles fixes sur l'embase, un levier de commande relié à l'embase avec possibilité de débattement angulaire et un levier de contact relié au levier de commande avec possibilité de débattement angulaire. A l'extrémité libre du levier de contact est fixe un élément de contact mobile. Le micro-interrupteur comporte aussi un mécanisme de commutation de l'élément de contact mobile réalisé sous la forme d'un ressort et d'un levier intermédiaire qui sont reliés entre eux, par l'une de leurs extrémités, et à l'extré- mité du levier de contact à laquelle est fixé l'élément de contact mobile, et peuvent se déplacer dans une direction perpendiculaire au levier de contact. L'autre extrémité du ressort est reliée à l'embase et l'autre extrémité du levier intermédiaire est reliée au levier de contact avec possibilité de débattement angulaire de façon que le point de fixation du ressort à l'embase se situe en dehors de la zone o se trouvent les éléments du micro-interrupteur derrière le point de raccor- dement du levier intermédiaire et du levier de contact. Lorsqu'une force extérieure agit sur le levier de commande et que le point de raccordement du levier intermédiaire et du levier de contact coupe l'axe longitudinal du ressort, la commutation du contact mobile se produit. Dans le micro-interrupteur connu, le levier de contact est sollicité par deux moments de forces en sens opposés, provoqués par l'action de la force de réaction du ressort appliquée au levier intermédiaire: un moment de forces dirigé perpendiculairement au levier intermédiaire et appliqué au point de raccordement du ressort et du levier intermédiaire, un autre moment de forces provoqué par l'action de la composante de la force du ressort orientée le long du levier intermédiaire et appliquée au levier de contact à l'endroit de son raccordement au levier intermé- diaire. Pour une certaine position du levier d'entraînement, ces deux moments de forces agissant sur le levier de contacts s'annihilent réciproquement et la pression de contact devient alors nulle. On voit que dans ce micro-interrupteur connu, au cours du déplace- ment du levier de commande, la pression de contact varie avec la vitesse de déplacement du levier de commande depuis une valeur nominale jusqu'à une valeur minimale, et pour une certaine position du levier de comman- de, proche de la position à laquelle se produit la commutation des contacts mobiles, elle est nulle. Ceci ne permet pas d'assurer un fonctionnement sans aléas du micro-interrupteur dans le cas d'un dépla- cement lent ou réversible du levier de commande, ainsi qu'en cas de chocs et de vibrations. L'invention vise à proposer un micro-interrupteur o la disposi- tion réciproque des divers éléments permet d'améliorer la fiabilité de fonctionnement du micro-interrupteur. A cet effet, dans un micro-interrupteur comportant une embase, des éléments de contact fixes fixés sur l'embase, un levier de commande relié à l'embase avec possibilité de débattement angulaire, un levier de contact relié au levier de commande avec possibilité de débattement angulaire, un organe de contact mobile fixé sur l'extrémité libre du levier de contact, un mécanisme de commutation de l'organe de contact mobile, réalisé sous la forme d'un ressort et d'un levier intermédiaire, qui sont reliés entre eux par l'une de leurs extrémités et à l'extrémité du levier de contact, sur laquelle est fixé l'organe de contact mobile, et qui peuvent se déplacer dans une direction perpendiculaire au levier de contact, l'autre extrémité du ressort ou du levier intermédiaire étant raccordée au levier de contact entre le point de raccordement du levier de contact au levier de commande et l'organe de contact mobile, et l'autre extrémité du levier intermédiaire ou respectivement du ressort étant raccordée à l'embase, selon l'invention, l'autre extrémité du ressort du mécanisme de commutation de l'organe de contact mobile est - fixée sur l'embase dans la zone comprise entre des plans verticaux passant l'un par le point de raccordement de l'autre extrémité du levier intermédiaire du mécanisme de commutation de l'organe de contact mobile avec le levier de contact et l'autre passant par l'organe de contact mobile. Une telle réalisation du micro-interrupteur permet d'assurer une pression de contact permanente au cours du déplacement du levier de commande jusqu'à la position de fonctionnement en améliorant ainsi la fiabilité en service du micro-interrupteur en présence de vibrations et de chocs, ainsi qu'au cours des déplacements lents et intermittents du dispositif de commande agissant sur le micro-interrupteur. Une fiabilité en service améliorée est ainsi obtenue avec un agencement plus simple du micro-interrupteur, ainsi qu'un encombrement et une masse réduits. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîitront à la lecture de la description suivante, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé, o: - la figure 1 est un schéma cinématique d'une première variante de réalisation d'un micro-interrupteur selon l'inven- tion, représentée en position initiale; - la figure 2 est un schéma cinématique de la première variante de réalisation du micro-interrupteur représentée dans une position du levier de commande qui est proche de la position o se produit la commutation de l'élément de contact mobile; - la figure 3 est un vue en coupe longitudinale d'une deuxième variante de réalisation d'un micro-interrupteur selon l'invention, représenté en position initiale; - la figure 4 est une coupe longitudinale de la deuxième variante de réalisation du micro-interrupteur représentée dans une position du levier d'entraînement qui est proche de la position o se produit la commutation des contacts mobiles; - la figure 5a, b c, représente en vue éclatée des détails de la seconde variante de réalisation du micro-interrupteur selon l'invention; - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'une troisième variante de réalisation d'un micro-interrupteur selon l'invention, représentée en position initiale; la figure 7 représente en vue séparée des détails d'une troisième variante de réalisation d'un micro-interrupteur selon l'invention; - la figure 8 est un graphique illustrant la variation de la pression de contact pour la première variante de réalisation du micro-interrupteur selon l'invention. Le micro-interrupteur comporte une embase 1 (figures 1, 2) réali- sée en un matériau isolant, des éléments de-contact fixes 2, 3, fixes sur l'embase 1, un levier de commande 4, relié par son extrémité 5 à - l'embase 1 avec possibilité de débattement angulaire et un levier de contact 6, relié par son extrémité 7 à l'autre extrémité 8 du levier de commande 4 avec possibilité de débattement angulaire. Un organe de contact mobile 9 est fixe à l'extrémité libre 10 du levier de contact 6. Le micro-interrupteur possède également un mécanisme de commutation de l'élément de contact mobile, réalisé sous la forme d'un ressort 11 et d'un levier intermédiaire 12 qui sont reliés, par l'une de leurs extré- mités 13 et 14 respectivement du ressort 11 et du levier 12, l'un à l'autre et à l'extrémité 10 du levier de contact 6 et peuvent se dépla- cer dans une direction perpendiculaire au levier de contact 6. L'autre extrémité 15 du levier intermédiaire 12 est reliée au levier de contact 6 entre le point 16 de raccordement du levier de contact 6 au levier de commande 4 et l'organe de contact mobile 9. L'autre extrémité 17 du ressort 11 est reliée à l'embase dans la zone comprise entre les plans verticaux (matérialisés par leurs traces I-I et II-II sur les figures 1 et 2) passant par le point de raccordement 18 du levier 12 au levier de contact 6 et par le contact mobile 9. Le levier de commande 4 est sollicité par un organe de commande 19. Une deuxième variante de réalisation du micro-interrupteur est proposée qui comporte une embase 20 (figures 3, 4) réalisée en un matériau isolant, des éléments de contacts fixes 21, 22 fixés à l'emba- se 20, un levier de commande 23 et un levier de contact 24 réalisés de façon à constituer un ensemble et se présentant sous la forme d'une pièce élastique en feuille de matériau électroconducteur mince (figure 5a). Le levier de commande 23 (figures 3, 4) est fixé par son extrémité 25 à l'embase 20 au moyen d'un conducteur électrique 26, avec possibilité de débattement angulaire. Un organe de contact mobile 27 est fixé sur l'extrémité libre 28 du levier de contact 24. Le mécanisme de commutation de l'organe de contact mobile se compose d'un levier intermédiaire 29 (figure 5b) en forme d'étrier et d'un ressort 30 (figure 5c) réalisé sous la forme d'une plaque cintrée mince en un matériau élastique. Les extrémités respectives 31, 32 (figures 3, 4) du ressort 30 et du levier intermédiaire 29, sont reliées entre elles. A l'extrémité 32 du levier intermédiaire 29 sont prévus des découpes d'accrochage 33, 34 (figures 5b) au moyen desquelles cette extrémité 32 (figures 3, 4) est reliée à l'extrémité 28 du levier de contact 24 sur lequel est fixé l'organe de contact mobile 27. D'autre part, les extrémités 31 et 32, respectivement du ressort 30 et du levier intermédiaire 29, peuvent se déplacer, dans la direction perpendiculaire au levier de contact 24, d'une distance égale à l'écartement entre les lèvres des découpes d'accrochage 33, 34 (figure 5b) du levier intermédiaire 29. L'autre extrémité 35 (figures 3, 4) du ressort 30 est fixée à l'embase 20 par l'intermédiaire du conducteur électrique 26. L'autre extrémité 36 du levier intermédiaire 29 est accrochée au levier de contact 24. Le point d'accrochage 37 de l'extrémité 36 du levier intermédiaire 29 sur le levier de contact 24 est situé entre le point de jonction 38 (figure 5a) du levier de contact 24 avec le levier de commande 23 et l'organe de contact mobile 27. Le point 38 de raccordement du levier de contact 24 avec le levier de commande 23 se situe sur la pièce élastique formée par le levier de contact 24 et le levier de commande 23, dans la zone de son cambrage maximal. Le point 39 (figures 3, 4) de fixation de l'extrémi- té 35 du ressort 30 sur le conducteur électrique 26 de l'embase 20, se situe dans la zone comprise entre les plans verticaux (matérialisés par leurs traces IV-IV et III-III sur les figures 3, 4) passant, l'un, par le point 38 de raccordement du levier de contact 24 au levier de comman- de 23 et l'autre, par le contact mobile 27. Le levier de commande 23 est sollicité par un organe de commande 40. Une troisième variante de réalisation du micro-interrupteur est proposée. Dans ce cas, le micro-interrupteur comporte une embase 41 (figures 6, 7) réalisée en un matériau isolant, des éléments de contact fixes 42, 43, fixés sur l'embase 41, un levier de commande 44 et un levier de contact 45 formant un ensemble et réalisés comme une pièce unique sous la forme d'une feuille électroconductrice élastique (figu- re 7). Le levier de commande 44 (figure 6) est relié par son extrémi- té 46 à l'embase 41 au moyen d'un conducteur électrique 47 avec possi- bilité de débattement angulaire. Un organe de contact mobile 48 est fixé à l'extrémité libre 49 du levier de contact 45. Le mécanisme de commutation de l'organe de contact mobile se compose d'un levier intermédiaire 50 en forme d'étrier, et d'un ressort hélicoïdal 51. Les extrémités 52, 53, respectivement du ressort 51 et du levier intermédiaire 50, sont reliées entre elles. A l'extrémité 53 du levier intermédiaire 50 (figure 7) sont prévus les découpes d'accrocha- ge 54, au moyen desquelles l'extrémité 53 du levier intermédiaire 50 est accrochée à l'extrémité 49 du-levier de contact 45, sur laquelle est fixé l'organe de contact mobile 48. Par ailleurs, l'extrémité 53 du levier intermédiaire 50, à laquelle est accroché le ressort 51, peut se déplacer dans la direction perpendiculaire au levier de contact 45 d'une distance égale à l'écartement entre les lèvres des découpes d'accro- chage 54 du levier intermédiaire 50. L'autre extrémité 55 (figure 6) du ressort 51 est fixée au levier de contact 45 tandis que l'autre extrémité 56 du levier intermédiaire 50 est accrochée au conducteur électrique 47 de l'embase 41. Le point de fixation 57 de l'extrémité 55 du ressort 51 sur le levier de contact 45 se situe entre la zone 58 de raccordement du levier de contact 45 au levier de commande 44 et l'organe de contact mobile 48. Le point d'ac- crochage 59 du levier intermédiaire 50 sur le conducteur électrique 47 de l'embase 41 se situe dans la zone comprise entre les plans verticaux (matérialisés par leurs traces VI-VI et V-V sur la figure 6), qui passent, l'un, par le point 57 de fixation de l'extrémité 55 du ressort 51 sur le levier de contact 45 et l'autre, par le contact mobile 48. Des épaulements 60 (figures 6, 7) du levier de commande 44 sont sollicités par un organe de commande 61. La première variante du micro-interrupteur qui vient d'être décrite fonctionne de la façon suivante. En position initiale du micro- interrupteur, le ressort 11 préalablement comprimé (figure 1) réagit avec une force P sur l'extrémité 14 du levier intermédiaire 12. Le levier de contact 6 est sollicité par les moments de même sens M1 et M2, qui sont engendrés par la composante verticale P1 et la composante horizontale P2 de l'effort P développé par le ressort 11. 8 2581236 Le moment M1 créé par la force P1 appliquée au point 16 du raccor- dement du levier de commande 4 au levier de contact 6 est égal à: M1 = P1. L = P.sin a.L Le moment M2 dû à la force P3, appliquée au point 18 de raccorde- ment du levier intermédiaire 12 au levier de contact 6, est égal à: M2 = P3.L1 = P.sin B.cos a.L1 o L, L1 sont les dimensions géométriques du levier de contact 6; a est l'angle d'inclinaison du levier intermédiaire 12 par rapport au ressort 11; B est l'angle d'inclinaison du levier intermédiaire 12 par rapport au levier de contact 6. La distance entre l'organe de contact mobile 9 et les extrémi- tés 13, 14 respectives du ressort 11 et du levier intermédiaire 12 étant très faible, on peut obtenir la valeur numérique de la pression de contact Pko par la formule: Pko P.sin a.sin + P.sin.cos a1 Sous l'action d'une force extérieure F appliquée à l'organe de commande 19 et qui atteint une valeur F1 (figure 2), le levier de commande 4 se déplace dans la direction d'action de cette force, tandis que le levier intermédiaire 12 modifie sa position par rapport au ressort 11. Lorsque le point 16 de raccordement du levier de contact 6 et du levier de commande 4 (figure 2) atteint la position, pour laquelle il se situe sur une ligne passant par les extrémités 13 et 17 du ressort 11 (ligne de position instable du ressort 11), l'angle devient égal à zéro et l'angle B est égal à l'angle initial. La pression de contact Pk (figure 8) est alors formée sous l'action du levier de contact 6 (figu- re 2) soumis à l'action d'un moment de force unique selon la direction précédente, comme en position initiale: M2 P' 3 L1 = P 2.sin.L1 = P'.sin. cos OL D'o l'on réduit la pression de contact: Pl L p ' 3.L1 kl - L o P' est la force de réaction du ressort 11 à l'état comprimé, P'3 est la force appliquée au point 16 de raccordement du levier de commande 4 au levier de contact 6 en position de fonc- tionnement. Lorsque la position o le point 16 de raccordement du levier de contact 6 au levier de commande 4 coTncide avec la ligne passant par les extrémités 13 et 17 du ressort 11, il se produit une commutation brutale de l'organe de contact mobile 9 qui se déplace jusqu'à venir en contact avec l'élément de contact fixe 3. Lorsque la force extérieure de l'or- gane d'actionnement 19 cesse de solliciter l'élément de commande 19, toutes les parties mobiles du micro-interrupteur reviennent sous l'ac- tion du ressort 11 dans la position initiale. En choisissant un rapport déterminé entre les cotes géométri- ques L1 et L des pièces du micro-interrupteur et la rigidité du res- sort 11 engendrant les forces P et P', on peut assurer dans le micro- interrupteur, au cours du déplacement de l'organe de commande 19, jusqu'à sa position de fonctionnement, une pression de contact constante Pk' c'est-à-dire que Pko = Pk1 (figure 8). La deuxième variante de réalisation du micro-interrupteur fonction- ne de la façon suivante. Lors de l'action d'une force extérieure F1 (figure 3) sur l'organe de commande 40 soumis à la force F (figure 4), le levier de commande 23 pivote d'un certain angle par rapport au conducteur électrique 26 de l'embase 20. Lorsque le levier de contact 24 atteint la position pour laquelle le point 38 de raccordement du levier intermédiaire 29 au levier de contact 24 coupe la ligne passant par les extrémités 31, 35 du ressort 24 (ligne de position instable du ressort 24) , il se produit la commutation de l'élément de contact mobile 27. Lorsque l'élément de commande 40 n'est plus sollicité par une force extérieure, toutes les pièces mobiles du micro-interrupteur reviennent dans la position initiale sous l'action du ressort 30. Le micro-interrupteur selon la troisième variante de réalisation fonctionne de façon analogue à celle indiquée ci-dessus. On obtient également dans ce cas une pression de contact constante lors du déplace- ment de l'organe de commande 61 (figure 6), jusqu'à la position de fonctionnement du micro-interrupteur, grâce à l'action sur le levier de contact 45 à l'état initial de deux moments de forces orientés dans le même sens, engendrés par l'action de la force de réaction du ressort 51, et également grâce à l'action d'un moment légèrement augmenté de la force de réaction du ressort comprimé 51 dans la position du levier de commande 44 qui est proche de la position o se produit le fonctionne- ment du micro-interrupteur. La pression de contact constante obtenue dans le micro-interrup- teur selon l'invention permet d'améliorer sa stabilité par rapport aux O10 vibrations et aux chocs et d'assurer un fonctionnement sans aléas dans les circuits de commande traversés par de faibles intensités, ainsi qu'un pouvoir de commutation élevé et une bonne résistance à l'usure même pour une faible vitesse de déplacement de l'organe de commande, ce qui permet, par conséquent, d'améliorer la fiabilité du micro-interrupteur dans des conditions sévères d'utilisation. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATION 1.- Micro-interrupteur comportant une embase, des éléments de contact fixes fixes sur l'embase, un levier de commande relié à l'embase avec possibilité de debattement angulaire, un levier de contact relié au levier de commande avec possibilité de débattement angulaire, un organe de contact mobile fixe sur l'extrémité libre du levier de contact, un mecanisme de commutation de l'organe de contact mobile, réalisé sous la forme d'un ressort et d'un levier intermédiaire qui sont reliés entre eux par l'une de leurs extrémités et à l'extrémité du levier de contact sur laquelle est fixé l'organe de contact mobile, et qui peuvent se déplacer dans une direction perpendiculaire au levier de contact, l'autre extrémité du ressort ou du levier intermédiaire étant raccordée au levier de contact entre le point de raccordement du levier de contact au levier de commande et l'organe de contact mobile, et l'autre extré- mité du levier intermédiaire ou respectivement du ressort étant raccor- dee à l'embase, caractérisé en ce que l'autre extrémité (17) du res- sort (11) du mecanisme de commutation de l'organe de contact mobile (9) est fixée sur l'embase (1) dans la zone comprise entre des plans verti- caux passant, l'un par le point (18) de raccordement de l'autre extré- mité (15) du levier intermédiaire (12) du mécanisme de commutation de l'organe de contact mobile avec le levier de contact (6) et l'autre, passant par l'organe de contact mobile (9).