Brevet FR2586507A1 — publié le 19870227

1i 2586507 L'invention se rapporte à un entraînement de rupteur pour un commutateur rota- tif ayant de préférence un angle de manoeuve de 90O, consistant en un engrenage susceptible d'être entraîné côté entrée par un moteur électrique et équipé en sortie d'un arbre d'entraînement de rupteur. S Des entraînements de rupteurs de ce type sont utilisés par exemple pour la comr- mande à distance de rupteurs coaxiaux. Pour les rupteurs de cette nature, on s'efforce d'obtenir un temps de manoeuvre aussi court que possible. Toutefois, il est plus important encore que le rotor se place exactement en position ter- minale dans chaque configuration. Du fait que, principalement pour les section- neurs de puissance, les masses aussi bien du rotor que de son entraînement sont très mobiles, le problème est d'obtenir une accélération douce du rotor malgrè tune grande vitesse de manoeuvre. Il en est de même pour le freinage de ce ro- tor, qui doit être doux lui-aussi, afin d'éviter les détériorations mécaniques du rupteur et/ou de son entraînement ainsi que les phénomènes de rebondisse- ment. Or, ce problème peut être résolu avec un entraînement de rupteur du type précédemment décrit. Il faut pour cela que l'engrenage ait un important rap- port de réduction, ce qui amène forcément une vitesse de manoeuvre très réduite. L'invention se propose de réaliser un entraînement de rupteur du type indiqué précédemment, combinant une grande vitesse de manoeuvre avec mun dé.iarrage très doux et surtout avec une phase terminale très douce. Ce problème est résolu selon l'invention en ce que l'arbre d'entraînement de rupteur est relié de façon fixe à un bras de manoeuvre, agissant sur un en- traîneur monté de façon excentrique sur un pigon, ce dernier étant entraîné par un moteur électrique par l'intermédiaire d'un petit pignon positionné de façon excentrique par rapport à l'arbre d'entraînement du rupteur, de manière à ce que l'entraîneur décrive une cycloide par rapport à l'arc de cercle décrit par le bras de manoeuvre. Le mouvement cycloîde que décrit l'entraî- neur actionnant le bras de manoeuvre a pour effet que dans un premier temps le rotor est accéléré en douceur, pour atteindre ensuite sa plus grande vitesse angulaire ou vitesse de rotation entre les deux positions de manoeuvre, et pour être à nouveau freiné en douceur dès qu'il s'approche de sa nouvelle configuration terminale. Une version de l'entraînement de rupteur particulièrement avanta- geuse dans le cas de commutateurs à forte sollicitation est caractérisée en ce que le pignon supportant l'entraîneur est en prise avec une denture intérieure fixe disposée coaxialement s par rapport à l'arbre d'entraînement du rupteur, de manière que l'entraîneur décrive une hypocycloide par rapport à l'arc de cercle décrit par le bras de manoeuvre. Le mouvement hypocyclo!de de l'entraîneur donne un positionnement très précis du bras de manoeuvre dans ses deux configurations terminales, de sorte que des butées supplémentaires seraient superflues. En outre, dans ce type de construction, le mécanisme réducteur crée un effet d'autoblocage. Une version particulièrement avantageuse pour des commutateurs de petites dimensions sera indiquée ciaprès. Au contraire de la version précédente, le mouvement épicycloîde de l'entraîneur est obtenu par la position fixe du pignon supportant l'entraîneur. Etant donné que dans le mouvement hypocycloîde décrit par l'en- traîneur, ses deux positions terminales sont relativement écar- tées l'une de l'autre dans la zone éloimnée de l'axe, et que dans le mouvement épicycloîde par contre elles sont relativement moins écartées dans une zone plus proche de l'axe, il est bon dans ce dernier cas surtout, de fixer en outre les positions terminales du bras de manoeuvre par un index. Une conception correspondante de l'entraînement de rupteur sera indiquée plus loin. Suivant une version qui permet d'éviter les phénomènes de rebondissement à l'intérieur de l'entraînement de rupteur, en particulier lorsque cet entraînement comporte des butées pour les deux positions terminales, le petit pignon est relié avec l'arbre du moteur électrique par un accouplement à friction. une foi-me d'exécution permt un signal de retour simple indiquant que la position de manoeuvre respective a été atteinte, ainsi qu'une prépa- ration automatique à l'inversion de sens de rotation du mo- teur électrique nécessaire à la position de manoeuvre suivante. L'entratnement de rupteur selon l'invention est représenté en schéma simplifié dans deux versions choisies à titre d'exemple. On y voit: en Fig. 1 une coupe longitudinale à travers une première ver- sion de l'entraînement de rupteur, en Fig. 2 une vue dans le sens de la flèche A en Fig. 1, le bras de manoeuvre se trouvant en position médiane, en Fig. 3 la même vue qu'en Fig. 2, le bras de manoeuvre se trouvant dans une de ses deux positions terminales, en Fig. 4 une vue dans le sens de la flèche B de Fig. 1 en Fig. 5 une coupe à travers une seconde version en Fig. 6 une vue dans le sens de la flèche A de Fig. 5, le bras de manoeuvre se trouvant en position médiane, en Fig. 7 une coupe longitudinale dans le sens de la ligne E - F en Fig. 6 en Fig. 8 une vue dans le sens de la flèche A de Fig. 5, le bras de manoeuvre se trouvant dans l'une de-ses deux posi- tions terminales, en Fig. 9 une vue selon la Fig. 6, mais avec le levier coulissant supplémentaire, subissant l'effort d'un ressort, en Fig.10 une vue selon la Fig. 8, avec cependant le levier cou- lissant à ressort supplémentaire, dans sa position terminale et en Fig.11 une vue dans le sens de la flèche B en Fig. 5. L'entratnement de rupteur selon les Figures I à 4 est constitué d'un bottier approximativement cylindrique 1, dans la paroi fron- tale 2 duquel est logé un arbre 3 entraîné par un moteur électri- que non représenté dans la figure, lequel entraîne un petit pi- gnon 5 par l'intermedjaire d'un accouplement conique à friction avec ressort 4a à 4d. Le petit pignon 5 fait office de roue solaire et s'engrène avec un pignon 6 formant planétaire, qui est logé 4 2586507 dans un support de planétaire 7 et qui se déroule sur une den- ture intérieure 8 qui est fixe par rapport au bottier. Sur le pignon 6 est disposé en excentrique un goujon 9 supportant le galet d'entraîneur 10. Le galet d'entratneur 10 repose dans la rainure 11 du bras de manoeuvre 12 relié de façon fixe à l'ar- bre d'entraînement de rupteur 14 logé dans le couvercle de bot- tier 13. Le petit pignon 5 s'engrène en outre avec un second pignon 15 faisant corps avec une came de manoeuvre 16 pour actionner des microrupteurs comme indiqué dans les exemples 17, 17a en Fig.1. Le diamètre et le nombre de dents du petit pignon 5, du pignon 6 et de la denture intérieure 8 ainsi que l'excentricité du galet d'entraîneur 10 sont accordés entre euxdemanière à ce que, lors- que l'arbre 3 est en rotation, le galet d'entraîneur décrive l'hypocycloTde indiquée en pointillés dans les figures 2 à 4 par rapport à l'arc de cercle décrit par le bras de manoeuvre 12 dont, pour les rotacteurs courants ayant un angle de manoeuvre de 900 les points d'aboutissement ou points terminaux se situent à angle droit l'un par rapport à l'autre sur des rayons passant à travers l'axe de l'arbre de manoeuvre. Ainsi qu'on peut le voir en comparant les figures 2 et 3, le mou- vement hypocycloTde du galet d'entraîneur 10 a pour effet que la vitesse angulaire imprimée au bras de manoeuvre 12 lors de l'inver- sion, lorsque ce bras passe d'une position terminale dans une autre position terminale, croit lentement en commençant à zéro et, en passant à travers une zone angulaire relativement importante, atteint sa vitesse maximum en position médiane o l'inverse se reproduit symétriquement dans la seconde moitié de l'angle, la vi- tesse retombant lentement à zéro lorsque la nouvelle position ter- minale est atteinte. Ceci est attribuable au fait que dans un pre- mier temps, le galet d'entraîneur 10 ne se déplace que radialement dans le sens de l'axe de l'arbre d'entraînement de rupteur, pour passer ensuite à un mouvement tangentiel lorsqu'il atteint la po- sition médiane, c'est-à-dire lorsqu'il a parcouru la moitié de l'angle. On obtient de cette manière une accéleration douce au début du mouvement, une vitesse de manoeuvre élevée entre les deux 2586507 points terminaux et un freinage très progressif vers la fin de la manoeuvre. Du fait que le déplacement du galet d'entraîneur 10 est dirigé dans le sens radial au début et à la fin de la manoeuvre, la position atteinte dans les configurations terminales par le pignon 6 et, de ce fait, la position de l'arbre d'attaque 3, ne sont pas critiques. Ceci est encore plus vrai lorsque le mouve- ment hypocycloide du galet d'entraîneur 10 est dimensionné de manière à ce qu'aux points d'inversion il ne se forme plus de crêtes mais des boucles. Etant donné que la position terminale atteinte respectivement par le galet d'entraîneur 10 n'est pas critique par rapport à la position terminale du bras de manoeuvre 12 il n'est pas utile de prévoir des butées de fin de course. Enfin, selon la conformation donnée au cheminement cycloTde, le déplace- ment plus ou moins radial du galet d'entraîneur 10 par rapport à l'axe de l'arbre d'entraînement 14 et vu de cet arbre, provoque un effet d'autofreinage. C'est pourquoi le commutateur ainsi entraî- né ne requiert aucun verrouillage ni aucun cliquet de sécurité dans ses positions de manoeuvre respectives. La vue B représentée en Figure 4 montre à nouveau le cheminement du galet d'entraîneur 10 qui se déplace de la position médiane indiquée dans le croquis vers l'une des positions terminales por- tée en pointillés. On y voit aussi la position finale correspondan- te de la came de manoeuvre 16, également en pointillés, qui dans cette position actionne la commande 19 du microrupteur 18. Dans les Figures 5 à 11 on peut voir une seconde version de l'en- traînement de rupteur. En Figure 5, le petit pignon 5a entraîné par l'arbre 3 au moyen d'un accouplement à friction, engrène un pignon 6 qui, contrairement aux versions des Figures 1 à 4, tourne à poste fixe. Sur le pignon 6a est disposé excentriquement le gou- jon 9 du galet d'entraîneur 10, lequel repose dans une rainure 51 d'un coulisseau 52, lequel à son tour est guidé dans une rainure 53 du bras de manoeuvre 54 fixement relié à l'arbre d'entraînement 14. Le coulisseau 52 supporte en outre un goujon 55 qui s'étend à travers une fente 56 dans le bras de manoeuvre 54 et qur lequel est logé un galet à index 57 circulant dans une glissière 58 laquelle est fraisée dans le couvercle de bottier 13. Le guidage du galet à index 10 dans la rainure 51 du coulisseau 52 ainsi que le guidage de ce dernier dans la rainure 53 du bras de manoeuvre 54 ainsi que le cheminement de la glissière 58 sont indiqués plus en détail dans les Figures 6 et 7. Le diamètre et le nombre de dents du petit pignon 5a et du pignon 6a ainsi que l'excentricité du galet d'entraîneur 10 ont été choisis de manière que, lorsque l'arbre 3 est en rotation, le galet d'entratneur 10 décrive l'hypocycloNde indiquée en Fi- gure 8 dont, pour les commutateurs courants ayant un angle de ma- noeuvre de 90 , les points d'aboutissement ou points terminaux se situent à angle droit l'un par rapport à l'autre sur des rayons passant à travers l'axe de l'arbre de manoeuvre. Dans cette opéra- tion le pignon 6a se tourne d'environ 270 . Les deux positions terminales du bras de manoeuvre 54 sont déter- minées par le galet à index 57 et par la glissière 58. Sans ce galet à index avec sa glissière, toutes les pièces s'enclenchant-les unes dans les autres devraient être réalisées avec des tolérances très étroites, étant donné que les points d'aboutissement de l'épicy- cloTde sont relativement prés l'un de l'autre et qu'ils sont si- tués dans la zone proche de l'axe. Dans la version décrite, il suffit par contre de conférer des tolérances étroites à la glis- sière 58 et à la fente 56 dans le bras de manoeuvre 54 par rapport au goujon 55 du galet à index 57. Afin qu'au début d'une manoeuvre d'inversion, en partant par exemple de la position terminale représentée en Figure 8, le galet à index 57 soit débranché par rapport à l'index formé par la glis-- sière 58, le coulisseau 52 est poussé radialement vers l'extérieur par un ressort précontraint, lequel n'est pas représenté dans les Figures 5 à 8 afin de ne pas nuire à la clarté de ces croquis. Dans les Figures 9 et 10 ce ressort a la forme d'un ressort à branches 59, qui s'appuie d'une part contre la cheville d'arrêt 52a du coulisseau 52, et d'autre part contre la cheville d'arrêt 54a du bras de manoeuvre 54. Les Figures 9 et 10 montrent en outre que dans le bras de manoeuvre 54 pivote un levier coulissant 60, non représenté pour plus de clarté dans les Figures 5 à 8, et qui, à travers une fente, agit sur la cheville d'arrêt 52a du coulisseau. En comparant les Figu- res 9 et 10 on voit que le levier coulissant 60 est disposé et conformé de telle manière que peu avant d'avoir atteint chacune des deux positions terminales du bras de manoeuvre 54 le goujon 9 du galet d'entraîneur 10 pénètre dans la glissière ménagée dans le bras de manoeuvre 54, faisant basculer le levier coulissant 60 dans la position indiquée en Figure 10, au cours de l'angle de rotation restant. Dans cette opération le levier coulissant 60 entraîne le coulisseau 52 au-delà de sa cheville d'arrêt 52a, en poussant donc le coulisseau 52 radialement vers l'intérieur, contre la pression du ressort à branches 59, enclenchant ainsi le galet à index 57 dans l'index formé par la glissière 58. Ainsi, le bras de manoeuvre 54 se trouve verrouillé dans la position exacte de sa configuration terminale. Le levier coulissant a pour objet de transposer le mouvement relativement peu important que par- court le galet d'entraîneur 10 dans le sens radial de l'axe de l'arbre d'entraînement et donc de l'axe de rotation du bras de manoeuvre, en un mouvement plus ample du coulisseau 52, afin que le galet à index 57 puisse pénétrer assez profondément dans l'index formé par la glissière 58 dans les deux positions terminales. On peut donc renoncer au levier coulissant 60 si l'on choisit des diamètres plus importants pour le petit pignon 5a et pour le pignon 6a, et si l'on accepte en contrepartie l'inconvénient que présente un boîtier plus largement dimensionné pour l'entraînement du rupteur La Figure 11 montre la position du galet d'entratneur dans la configuration médiane et, en lignes pointillées, la position du galet d'entraîneur dans l'une de ses configurations termina- les. On y voit en outre les deux positions correspondantes de s la came 16a, et la position du pignon 15a engrenant dans le petit pignon 5a, le fonctionnement de ces derniers éléments étant identique à celui des éléments correspondants dans la ver- sion montrée dans les Figures 1 et 4. Au contraire de la version montrée par les Figures 1 à 4, il a été prévu en outre une butée 65 sur le pignon 6a, cette butée agissant dans chacune des positions terminales du pignon 6a sur les butées 66a et 66b fixées sur le bottier. Pour éviter le phénomène de rebondissement, les trois butées sont légèrement magnétiques, un aimant permanent 67 étant disposé entre les butées 66a et 66b (voir aussi la Figure 5). Au demeurant, la succession des mouvements du galet d'entraîneur 10 correspond dans cette version a la succession de mouvements décrite dans les Figures 1 à 4, de sorte que les avantages indiqués sont les mêmes. - REVENDICATIONS - 1. Dispositif d'entraînement de rupteur pour un commutateur rota- tif ayant de préférence un angle de manoeuvre de 90 , consis- tant en un engrenage entraîné en entrée par un moteur électri- que et équipé en sortie d'un arbre d'entraînement de rupteur, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement de rupteur (14) est relié de façon fixe à un bras de manoeuvre (12, 54), agissant sur un entraîneur (10) monté de façon excentrique sur un pignon (6, 6a), ce dernier étant entraîné par un moteur élec- trique par l'intermédiaire d'un petit pignon (5, Sa) position- né de façon excentrique par rapport à l'arbre d'entraînement du rupteur (14), de manière à ce que l'entraîneur (10) déciive une cyclo!de par rapport à l'arc de cercle décrit par le bras de manoeuvre (12, 54). 2. Entraînement de rupteur selon la revendication 1, caractérisé 1 r en ce que le pignon (5) supportant l'entraîneur (10) est en prise avec une denture intérieure fixe (8) disposée coaxia- lement par rapport à l'arbre d'entraînement du rupteur (14), de manière que l'entraîneur (10) décrive une hypocyclo;de par rapport à l'arc de cercle décrit par le bras de manoeuvre 0 (12). 3. Entraînement de rupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pignon (5a) supportant l'entraîneur (10) est monté fixe et de façon excentrique par rapport à l'arbre d'entraînement du rupteur (14) de manière que l'entraîneur (10) décrire une hypocycloïde par rapport au bras de manoeuvre (10). 2586507 4. Entratnement de rupteur selon une des revendications 1 a 3, c a r a c t é r i s é p a r l e f a i t que l'entral- neur (10) agit sur un coulisseau (52), lequel est guidé de façon à coulisser au long du bras de manoeuvre (54) et qui supporte un galet (57) qui circule sur une glissière (58) immobile par rapport à l'enveloppe. 5.EntraInement de rupteur selon une des revendications 1 à 4, c a r a c t é r i s é p a r 1 e f a i t que le cou- lisseau (52) est guid dans une ralnure (53) du bras de ma- noeuvre (54). 6.EntraInement de rupteur selon une des revendications 3 à 5, c a r a c t é r i s é p a r 1 e f a i t que le cou- lisseau (52) subit une contrainte radiale vers l'extérieur par un ressort (59) s'appuyant sur le bras de manoeuvre (54). 7.EntraInement de rupteur selon une des revendications 3 à 6, c a r a c t é r i s é p a r 1 e f a i t que le bras de manoeuvre (54) comporte un levier coulissant (60) qui est pivotant et avec lequel vient s'enclencher l'entraIneur (10) peu avant d'atteindre ses deux positions finales, en poussant le coulisseau (52) dans une position terminale verrouillée. 8.Entratnement de rupteur selon une des revendications 1 à 7, c a r a c t é r i s é p a r 1 e f a i t que le pi- gnon (6a) porte une butée (65) qui vient s'appuyer sur une butée fixe (66a, 66b) de l'enveloppe, dans chacune des deux positions terminales. 2S 9.Entratnement de rupteur selon la revendication 8, c a r a c- t é r i s é p a r 1 e f a i t qu'au moins une des bu- tées est magnétisée au moyen d'un aimant permanent (67). 10.EntraInement de rupteur selon une des revendications 1 à 9, c a r a c t é r i s é p a r 1 e f a i t que le petit pignon (5, 5a) est relié avec l'arbre (3) du moteur électrique par un accouplement à friction (4a à 4d). il 2586507 11. Entraînement de rupteur selon une des revendications 1 à 10, c a r a c t é r i s é p a r 1 e f a i t que le petit pignon (5, Sa) agit sur un autre pignon (15, S15a), lequel est relié à une came (16, 16a) qui actionne au moins un micro- s rupteur (17, 18) dans chacune des deux positions terminales.