Brevet FR2585179A1 — publié le 19870123

SYSTEME D'ACCROCHAGE A VERROU D'UN MECANISME DE COMMANDE SYSTEME D'ACCROCHAGE A VERROU D'UN MECANISME DE COMMANDE POUR DISJONCTEUR ELECTRIQUE L'invention est relative à un mécanisme de commande d'un disjoncteur électrique multipolaire à boitier isolant moulé, comprenant - un dispositif à genouillère associé à une manette d'actionnement manuel, et à un barreau de commutation, - un crochet de déclenchement accouplé à la genouillère et comportant un nez de retenue susceptible d'être verrouillé en position armée par un verrou d'un système d'accrochage mécanique, - un ressort accumulateur d'énergie agencé entre la manette et l'axe de la genouillère, - une barre de déclenchement pouvant occuper une position accrochée ou une position déclenchée, et coopérant avec le système d'accrochage pour assurer le verrouillage ou le déverrouillage du crochet de déclenchement, - des moyens de déclenchement destinés à piloter La barre de déclenchement vers la position déclenchée, lors de l'apparition d'un défaut ou d'un ordre extérieur, - un rouleau incorporé dans le système d'accrochage et se trouvant en contact avec une surface du bec de retenue constituant une première rampe de roulement sur laquelle roule le rouleau après la libération du verrou,intervenant en position déclenchée de la barre de déclenchement, ledit verrou étant articulé sur un axe de pivotement, et soumis à un couple d'autodéverrouillage jusqu'à la rupture de la liaison mécanique entre le crochet et le système d'accrochage. Un mécanisme ayant un système d'accrochage à rouleau du genre mentionné, comporte généralement deux étages de réduction des efforts fournis par le ressort accumulateur d'énergie. Le premier étage comporte le crochet de déclenchement, et le verrou, tandis que le deuxième étage est composé du verrou et de la barre de déclenchement. La présence du rouleau permet d'utiliser un ressort accumulateur à forte dureté engendrant des réactions importantes sur le système d'accrochage. Une force de déverrouillage agit sur le verrou pour provoquer le déclenchement du mécanisme. Les dispositifs connus présentent fréquemment des défaillances consistant, soit en des déclenchements intempestifs, notamment sous l'effet de chocs, soit en des blocages de déclenchement attribués à un collage ou matage des surfaces en contact. L'objet de L'invention consiste à réaliser un mécanisme de commande équipé d'un système d'accrochage à rouleau, ayant une grande fiabilité mécanique , et une réduction importante des efforts fournis par le ressort accumulateur d'énergie. Le mécanisme selon l'invention est caractérisé en ce que le verrou pivotant comporte une lumière de guidage délimitée par une deuxième rampe de roulement, et que le rouleau traverse avec jeu ladite lumière en étant inséré entre les première et deuxième rampes en position verrouillée du système d'accrochage, la deuxième rampe du verrou provoquant, sous l'action du couple d'autodéverrouillage, le roulement du rouleau sur la première rampe du crochet, lors de la phase de déclenchement. En position armée du mécanisme, le verrou est soumis continuellement à un couple de propulsion tendant à faire pivoter le verrou, vers la position déverrouillée. Ce couple est néanmoins équilibré par l'accrochage du verrou et de la barre de déclenchement, tant que cette dernière reste en position inactive en l'absence de défaut sur le réseau. Le déclenchement du mécanisme nécessite une simple rotation de la barre de déclenchement vers la position déclenchée, entrainant la rupture de l'accrochage avec le verrou. La force de déclenchement se limite à cette action, la libération du crochet de déclenchement résultant de L'autodéverrouillage du système d'accrochage dû au couple de propulsion agissant sur le verrou. Ce crochet de déclenchement comporte avantageusement une paire de leviers symétriques par rapport au plan médian du mécanisme, et prenant appui sur les extrémités opposées du rouleau transversal lorsque le verrou se trouve en position verrouillé. La genouillère et le ressort accumulateur occupent une position centrale, et la zone d'accrochage du verrou et de la barre de déclenchement est située entre les deux points d'appui des leviers sur le rouleau. Un ressort de rappel agencé entre le verrou et la barre de déclenchement assure le réarmement automatique du système d'accrochage des la libération du crochet pendant la phase de déclenchement , le rouleau étant sollicité à l'intérieur de la lumière vers une outée fixe par La deuxième rampe du verrou. Selon une caractéristique de l'invention, la barre de déclenchement est équipée d'un levier auxiliaire actionné par le rouleau pour libérer temporairement le verrou lors de la phase de réarmement du rochet de déclenchement. La deuxième rampe de roulement du rouleau sur le verrou peut présenter une forme curviligne telle que le couple d'autodéverrouillage exercé par la force d'accrochage du crochet sur le verrou soit sensiblement constant ou croissant pendant la course de déverrouillage. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un disjoncteur équipé d'un mécanisme de çommande selon l'invention ; - la figure 2 montre une vue en élévation à échelle agrandie du système d'accrochage à verrou ; - la figure 3 représente une vue de profil de la figure 2 ; - les figures 4 à 7 montrent des vues schématiques du systéme d'accrochage de la figure 2, pour différentes phases de fonctionnement, respectivement en positions réarmée, au début du déclenchement, en fin de décLenchement et en cours de réarmement ; - la figure 8 montre une variante de réalisation de la rampe du verrou. L'invention s'rapplique à titre d'exemple à un mécanisme de disjoncteur décrit dans le brevet français NO 2 553 929, mais il est évident que les caractéristiques de l'invention sont applicables à d'autres mécanismes à genouillère pour disjoncteurs à boîtiers isolants moulés. Sur la figure 1, un disjoncteur tripolaire basse tension comporte un boîtier 10, parallélépipédique en matériau isolant moulé renfermant un mécanisme de manoeuvre, désigné par le repère général 12. Les trois pôles sont logés dans des compartiments juxtaposés situés dans la partie inférieure du boîtier 10 et le mécanisme 12 est disposé au-dessus du pôle central dans la partie supérieure du boîtier 10. Chaque pôle comporte une paire de contacts 14, 16, séparables, une chambre d'extinction d'arc 18 et un déclencheur magnétothermique 20. Le contact fixe 14 est porté par un conducteur 22 d'extrémité prolongé extérieurement par une première plage de contact 24 faisant saillie de la face latérale 25 du boitier 10. Le contact mobile 16 est agencé à l'extrémité d'un bras de contact 26 vertical solidarisé par un ressort 27 à un barreau 28 de commutation commun aux trois pâles. Le barreau 28 isolant de support des bras de contact 26 est monté à rotation limitée entre les positions d'ouverture et de fermeture du disjoncteur et s'étend transversalement au-dessus des pôles dans la partie supérieure du boitier 10 selon une direction perpendiculaire aux bras de contact 26 mobiles. La chambre d'extinction d'arc 18 est constituée par un empilage de séparateurs métalliques ou tôles de désionisation 30 s'étendant perpendiculairement au fond 32 du boitier 10. La deuxième plage de contact 34 de chaque pôle sort de la face latérale 36 opposée du boitier 10, et est connectée électriquement au déclencheur magnétothermique 20, ce dernier étant agencé entre la chambre d'extinction d'arc 18 et la face latérale 36. La liaison électrique du bras de contact 26 avec la deuxième plage de contact 34 s'effectue au moyen d'un conducteur souple formé par une tresse 38. Le mécanisme 12 est monté au-dessus du pôle central, entre deux platines 40, 42, espacées s'étendant parallèlement dans la direction longitudinale d'alignement des plages de contact 24, 34. Le barreau de commutation 28 est actionné par l'intermédiaire d'une genouillère 44 comprenant une biellette inférieure 46 et une biellette supérieure 48 articulées sur un axe de pivotement 50. La genouillère 44 coopère d'une part avec une manette 52 de commande manuelle faisant saillie d'une ouverture 53 du couvercle 54, et d'autre part avec un crochet double de déclenchement 56 automatique monté à pivotement sur un pivot 58. La biellette inférieure 46 est accouplée mécaniquement au barreau de commutation 28 et la biellette supérieure 48 est articulée sur un axe 60 du crochet de déclenchement 56. La liaison mécanique entre le genouillère 44 et la manette 52 s'effectue de manière élastique au moyen d'un ressort de traction 62 dont l'une des extrémités est ancrée à l'axe de pivotement 50 intermédiaire de la genouillère 44 et dont l'autre extrémité est accrochée à une patte solidaire de la manette 52. A l'opposé du pivot 58, le crochet de déclenchement 56 comporte un nez de retenue 64 coopérant en position armée avec un verrou 66 d'un système d'accrochage 70, piloté par une barre de déclenchement 68 en matériau isolant. La barre de déclenchement 68, commune aux trois pôles, s'étend au-dessus du déclencheur magnétothermique 20 de chaque pôle selon une direction parallèle au barreau de commutation 28, et est montée à rotation limitée sur un axe 69 entre une position accrochée de verrouillage, autorisant l'accrochage du nez de retenue 64 du crochet 56 par le verrou 66, et une position déclenchée libérant le crochet 56 par déverrouillage du verrou 66. Le passage de la position accrochée à la position déclenchée de la barre 68 rotative s'opère dans le sens horaire et est piloté par le déclencheur magnétothermique 20 en présence d'un courant de surcharge ou de court-circuit, soit par un déclencheur auxiliaire (non représente), notamment un relais à manque de tension, de manière à provoquer le déclenchement automatique du mécanisme 12 et l'ouverture des contacts 14, 16, des trois pôles par rotation du barreau de commutation 28 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Selon l'invention, le système d'accrochage 70 mécanique à verrou 66 (voir figures 2 et 3) est composé de deux etages de réduction des efforts fournis par le ressort 62 principal d'énergie du mécanisme 12 à genouillère 44. Le premier étage comporte le verrou 66, le crochet double de déclenchement 56 formé par une paire de leviers 56 a, 56 b, et un rouleau 72 intermédiaire agencé en position armée du crochet 56 entre une première rampe 74 de roulement du nez de retenue 64 de chaque levier 56 a, 56 b, et une deuxième rampe 76 de roulement du verrou 66. Le deuxième étage est constitué par le verrou 66 et la barre de déclenchement 68. Le rouleau 72 est formé par une tige cylindrique traversant avec jeu une paire de lumières 78 de guidage, ménagées dans les ailes latérales 66 a, 66 b, du verrou 66. Le rouleau 72 s'étend selon une direction parallèle à l'axe 69 de la barre de déclenchement 68. Le verrou 66, en forme de U, est articulé sur un axe 80 porté par les platines 40, 42, parallèles. Un ressort de rappel 82 est ancré entre un bras 84 du verrou 66 et une saillie 86 de la barre de déclenchement 68. Sur la figure 3, on remarque que les deux leviers 56 a, 56 b, symétriques constituant le crochet 56 de déclenchement du mécanisme 12 sont écartés transversalement l'un de l'autre, en étant articulés sur deux axes 58 a, 58 b, portés par les platines 40, 42. Les deux axes 58 a, 58 b opposés du pivot 58 sont montés en alignement selon une direction parallèle au rouleau 72, et perpendiculaire à L'ensemble genouillère 44 et ressort 62 se trouvant dans le plan médian du mécanisme 12. En position armée du mécanisme 12, le nez de retenue 64 des deux leviers 56 a, 56 b, prend appui sur les extrémités opposées du rouleau 72, ce dernier venant lui-même en engagement contre les deux ailes latérales du verrou 66 à L'intérieur des lumières 78 (voir figure 2). A l'opposé de L'axe 80, le verrou 66 est équipé d'une languette d'accrochage 88 coopérant, en position accrochée avec une butée 90 de verrouillage de la barre de déclenchement 68. Le décrochage de la languette 88 du verrou 66 s'opère par effacement de la butée 90, lors du pivotement de la barre 68 au cours du déclenchement du mécanisme 12. Cette libération du verrou 66 s'effectue au moyen du déclencheur magnétothermique 20 qui agit sur la barre de déclenchement 68 pour autoriser le pivotement du verrou 66 autour de l'axe 80 sous L'action de la force d'accrochage du crochet 56. Au cours du déplacement du verrou 66 vers la position déverrouillée, la deuxième rampe 76 du verrou 66 provoque le roulement du rouleau 72 sur la première rampe 74 du nez de retenue 64 jusqu'à la libération du crochet de déclenchement 56. La barre de déclenchement 68 comporte de plus un levier auxiliaire de commande 92 actionné par le rouleau 72 pour libérer temporairement le verrou 66 lors de la phase de réarmement du mécanisme 12. Le déverrouillage du verrou 66 s'opère à l'encontre du ressort de rappel 82 par la poussée du crochet 56, et autorise le passage du nez de retenue 64 sous le rouleau 72. Après réarmement du crochet 56, le verrou 66 et la barre de déclenchement 68 reviennent automatiquement vers la position accrochée sous l'action du ressort de rappel 82. Le fonctionnement du système d'accrochage 70 mécanique du mécanisme 12 est représenté schématiquement sur les figures 4 à7: - En position armée (figure 4), le verrou 66 est verrouillé, grâce au blocage de la languette d'accrochage 88 par la butée 90 de la barre de déclenchement 68. Le rouleau 72 se trouve intercalé entre les deux rampes 74, 76 de roulement du nez de retenue 64 et du verrou 66. Les deux rampes 74, 76, sont sensiblement parallèles et diamétralement opposées et le rouleau 72 reste immobile dans une position stable de verrouillage. L'accrochage du crochet de déclenchement 56 sous le rouleau 72 engendre une force Fo sur le verrou 66 par L'intermédiaire du rouleau 72, l'intensité de la force Fo étant fonction de la dureté du ressort 62 d'actionnement de la genouillère 44. La ligne d'action de la force Fo est normale à la deuxième rampe 76 du verrou 66, et est séparée de L'axe de pivotement 80 par une distance do. Le verrou 66 est ainsi soumis à un couple (Fo.do) d'autodéverrouillage qui tend à le faire tourner dans le sens trigonométrique indiqué par la flèche f1. Ce couple est néanmoins neutralisé par la présence de la butée 90 de verrouillage de la barre de déclenchement 68 qui empêche tout pivotement du verrou 66. Sur la figure 5, le déclenchement du mécanisme 12 intervient lors de l'apparition d'un défaut détecté par le déclencheur magnétothermique 20 qui engendre une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre (voir flèche f2), de la barre de déclenchement 68 vers la position déclenchée. L'effacement de la butée 90 provoque la libération de la languette d'ac crochage 88 autorisant le pivotement dans le sens de la flèche fl du verrou 66 vers la position déverrouillée sous L'action du couple d'autodéverrouillage. Au début de La course de pi votement du verrou 66, la deuxième rampe 76 entraîne en rota tion (voir flèche f3) le rouleau 72 qui roule sur ta première rampe 74 du crochet de déclenchement 56 jusqu'au bout du nez de retenue 64.Le décrochage des leviers 56 a, 56 b du crochet de déclenchement 56 provoque son pivotement autour du pivot 58 et dans le sens trigonométrique sous L'action du ressort 62. - Dans la position déclenchée du mécanisme 12, représenté à la figure 6, le levier de déclenchement 56 se trouve en fin de course de déclenchement, en appui contre une butée 96. Dès la libération du crochet 56, le ressort 82 provoque le rappel du verrou 66 selon la flèche f5, de manière à appliquer la deuxième rampe 76 contre le rouleau 72, ce dernier étant lui même en appui contre une butée 98 des platines 40, 42, fixes. La barre de déclenchement 68 est également rappelée (voir flèche f6) par Le ressort 82 de la position déclenchée à la position accrochée, dans laquelle la butée 90 bloque le verrou 66. La saillie 86 de la barre 68 vient en engagement avec une butée 100 de limitation de La course de réarmement de la barre de déclenchement 68. La présence du ressort de rappel 82 assure ainsi Le réarmement automatique du système d'accrochage 70 dès la Libération du crochet de déclenchement 56. La manette 52 du mécanisme se trouve en position de déclenchement, et Les contacts du pôle sont ouverts. - La figure 7 montre le système d'accrochage 70 au début de la course de réarmement du crochet de déclenchement 56. L'action nement de la manette 52 dans le sens des aiguilles d'une montre provoque un pivotement du crochet 56 dans le même sens (flèche f4). Le nez 64 de chaque levier 56 a, 56 b prend appui sur le rouleau 72, et le pousse dans le sens de la flèche f7 à l'intérieur des lumières de guidage 78. Ce déplacement du rouleau 72 vers la droite entraîne le levier auxiliaire 92 de la barre de déclenchement 68 dans le sens de la flèche f2, de manière à déverrouiller un court instant le verrou 66 par effacement de la butée 90.Cette libération temporaire du verrou 66 autorise sa rotation dans Le sens de la flèche f1 pour permettre le passage du nez de retenue 64 sous le rouleau 72 et le réarmement du crochet de déclenchement 56 qui revient à La position armée de la figure 4. Le verrou 66 et La barre de déclenchement 68 sont également rappelés par le ressort 82 vers la position accrochée telle que décrit précédemment. On remarque sur la figure 5 que le couple de propulsion du verrou 66 diminue pendant la course d'autodéverrouillage s'effectuant dans le sens de La flèche f1. La ligne d'action de la force F1 d'accrochage du crochet 56 se rapproche en effet de L'axe de pivotement 80, et La distance dl est inférieure à celle do de la figure 4. Cette variation des distances do et dl résulte de la linéarité de La deuxième rampe 76 de roulement du verrou 66 pivotant. Selon la variante de la figure 8, la deuxième rampe 76 de roulement du rouleau 72 sur Le verrou 66 presente une forme curviligne telle que la distance do ou dl de La Ligne d'action de la force d'accrochage (Fo, F1) par rapport à L'axe de pivotement du verrou 66 reste sensiblement constante. L'allure de la courbe de la rampe 76 peut être avantageusement assimilée à un arc de cercle. Le verrou 66 est ainsi soumis à un couple d'autodéverrouillage sensiblement constant au cours de son déplacement vers la position déclenchée. Il en résulte un déclenchement fiable du mécanisme 12 et une ouverture rapide des contacts 14, 16, du disjoncteur. SeLon une variante (non représentée), la forme de la courbe de la rampe 76 de roulement autorise un accroissement du couple d'autodéverrouillage au cours-du déplacement du verrou 66. Le déclenchement du mécanisme 12 est ainsi accéléré. L'invention est bien entendu nullement limitée aux modes de réalisation décrits précédemment, mais elle s'étend à toutes Les variantes restant dans Le cadre des équivalences, notamment celle dans laquelle Le rouleau 72 est remplacé par tout autre organe de roulement. REVENDICATIONS 1. mécanisme de commande d'un disjoncteur électrique multipolaire à boîtier isolant moulé, comprenant - un dispositif à genouillère associé à une manette d'actionnement manuel, et à un barreau de commutation, - un crochet de déclenchement accouplé à la genouillère et comportant un nez de retenue susceptible d'être verrouillé en position armée par un verrou d'un système d'accrochage mécanique, - un ressort accumulateur d'énergie agencé entre La manette et l'axe de la genouillère, - une barre de déclenchement pouvant occuper une position accrochée ou une position déclenchée et coopérant avec le système d'accrochage pour assurer le verrouillage ou le déverrouillage du crochet de déclenchement, - des moyens de déclenchement destinés à piloter la barre de déclenchement vers La position déclenchée, lors de L'apparition d'un défaut ou d'un ordre extérieur, - un rouleau incorporé dans le système d'accrochage et se trouvant en contact avec une surface du bec de retenue constituant une première rampe de roulement sur laquelle roule le rouleau après la libération du verrou,intervenant en position déclenchée de la barre de déclenchement, Ledit verrou étant articulé sur un axe de pivotement, et soumis à un couple d'autodéverrouillage jusqu'à la rupture de La liaison mécanique entre le crochet et le système d'accrochage, caractérisé en ce que le verrou (66) pivotant comporte une lumière (78) de guidage, délimitée par une deuxième rampe (76) de roulement, et que le rouleau (72) traverse avec jeu ladite lumière (78) en étant inséré entre Les première et deuxième rampes (74, 76) en position verrouillée du système d'accrochage (70), la deuxième rampe (76) du verrou (66) provoquant , sous l'action du couple dautodéverrouillage, le roulement du rouleau (72) sur la première rampe (74) du crochet (56) lors de la phase de déclenchement. 2. Mécanisme de commande selon la revendication 1, dans lequel le crochet de déclenchement comporte une paire de leviers symétriques par rapport au plan médian du mécanisme, caractérisé en ce que les deux leviers (56 a, 56 b) du crochet de déclenchement (56) s'étendent parallèlement de part et d'autre de la genouillère (44) en prenant appui sur les extrémités opposées du rouleau (72) transversal lorsque le verrou (66) se trouve en position verrouillé, et que la zone d'accrochage du verrou (66) et de la barre de déclenchement (68) est située entre les deux points d'appui des Leviers (56 a, 56 b) sur le rouleau (72). 3. Mécanisme selon La revendication 2, caractérisé en ce que le verrou (66) comporte un berceau pivotant en forme de U, ayant une languette d'accrochage (88) coopérant en position accrochée avec une butée (90) de verrouillage de la barre de déclenchement (68), et que chaque ale (66 a, 66 b) latérale du verrou (66) est percée par ladite lumière (78) pour le passage du rouleau (72). 4. Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que Le système d'accrochage (70) comprend un ressort de rappel (82) ancré entre un bras (84) du verrou (66) et une saillie (86) de La barre de déclenchement (68) pour provoquer un couple de rappel antagoniste au couple d'autodéverrouillage du verrou (66) et que ledit ressort (82) assure le réarmement automatique du système d'accrochage (70) dès la libération du crochet (56) pendant La phase de déclenchement, le rouleau (72) étant sollicité vers une butée (98) fixe à l'intérieur de la lumière (78) du verrou (66). 5. Mécanisme de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que la barre de déclenchement (68) est équipée d'un levier auxiliaire (92) actionné par le rouleau (72) pour libérer temporairement le verrou (66) lors de La phase de réarmementdu crochet de déclenchement (56). 6. Mécanisme de commande selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la deuxième rampe (76) de roulement du rouleau (72) sur le verrou (66) présente une forme curviligne tel que le couple d'autodéverrouillage exercé par La force d'accrochage du crochet (56) sur le verrou (66) soit sensiblement constant ou croissant pendant la course de déverrouillage. 7. Mécanisme de commande selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les première et deuxième (76) rampes de roulement du rouleau (72) sont rectilignes et diamétralement opposées en position armée du crochet de déclenchement (56).