Brevet FR2610760A1 — publié le 19880812

L'invention concerne un interrupteur automatique multipo- laire basse tension à commande manuelle, dont les contacts mrobi- les sont montés électriquement autour d'un axe solidaire du boi- tier, sur un porte-contacts commun, qui peut être basculé en position fermée par un levier de commande agissant sur un méca- nisme de serrure déverrouillable, contre la force d'au moins un ressort déclencheur. Dans de tels interrupteurs, un problème particulier appa- raît lors de la mise en circuit. Si l'ensemble porte-contacts est mO simultanément par la poignée de commande dans le sens de fermeture des contacts de l'interrupteur et par conséquent rela- tivement lentement, des différences d'écartement des contacts, aussi faibles soient-elles mais perceptibles dans le temps, in- terviennent entre les différents pâles de l'interrupteur, ce qui conduit à une fermeture chronologiquement inégale des contacts, ce qui est un inconvénient dans de nombreux cas. Si par contre l'ensemble porte-contacts est tout d'abord retenu immobile tan- dis que la poignée de commande bande un ressort d'enclenchement, à la manière d'un commutateur à cames, l'énergie du ressort n'étant libérée qu'à la fin de mouvement d'enclenchement sur l'ensemble porte-contacts, il y a risque de notables rebonds des contacts avec toutes les conséquences défavorables, en particu- lier une usure accrue des contacts par les arcs électriques pro- voqués par les rebonds. L'objet de l'invention est par conséquent de concevoir un interrupteur du genre spécifié au début, qui assure une fermetu- re pratiquement simultanée des contacts tout en évitant dans une large mesure le phénomène de rebond des contacts. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par les caractéristiques suivantes: (a) sur l'élément porte-contacts et à une certaine distance de son axe de pivotement, se trouve articulée une bielle oscillante à deux bras, l'un des bras étant soumis au ressort déclencheur et l'autre bras étant en prise avec le mécanisme de serrure, le pivot de la bielle étant pa- rallèle à l'arbre de basculement (b) l'élément porte-contacts et la bielle oscillante sont pourvus de butées coopérantes qui, sous l'influence du ressort déclencheur, sont maintenues en prise, en opposi- 2 6 1 0760 tion à l'action du mécanisme de serrure; (c) lors de la commande d'enclenchement et avant que les con- tacts ne se touchent, l'élément porte-contacts se trouve stoppé par un cran d'arrêt qui, lors de la poursuite du mouvement de fermeture du levier de commande, provoque tout d'abord le dégagement des butées avec un accrois- sement de la tension du ressort déclencheur, et ensuite vers la fin du mouvement de fermeture, se libère de l'or- gane de commande, de sorte que le ressort déclencheur en ne se détendant que partiellement, pousse brusquement le porte-contacts en position de fermeture des contacts. L'interrupteur automatique multipolaire basse-tension supprime ainsi le problème évoqué au début lors de l'enclenche- ment, du fait que l'ensemble porte-contacts doté des éléments de contact mobiles n'est déplacé par l'intermédiaire du levier de commande que jusqu'à presque toucher les contacts fixes, après quoi il est provisoirement immobilisé tandis que le ressort dé- clencheur déjà bandé se trouve tendu davantage, afin que lorsque l'élément porte-contacts est libéré de nouveau, il soit poussé en position de fermeture par un déplacement bref et rapide des contacts mobiles. Lors de cette phase finale du mouvement de l'élément porte- contacts, la vitesse des éléments mobiles de contact est relativement faible au moment de la rencontre avec les éléments de contact fixes, et il ne se produit en conséquen- ce pratiquement pas de rebonds de contact. Un avantage particu- lier provient en outre de ce que l'utilisation du ressort dé- clencheur, en tant qu'accumulateur d'énergie transitoire pour le trajet final d'enclenchement des éléments de contact mobiles, supprime la nécessité d'un ressort d'enclenchement spécial, et de ce que au cours de la fermeture des contacts, l'usure de ceux- ci s'établissant aussi durant le service, se trouve compensée par le ressort déclencheur. Dans un -mode d'exécution avantageux de l'invention, le dispositif d'arrêt se présente sous forme d'un cran d'arrêt fixé à l'un des bras d'un levier coudé, dont l'autre bras peut être actionné par un poussoir relié ou accouplé au levier de commain- de. L'invention va être décrite avec plus de détails à l'aide des dessins annexés, dans lesquels les figures 1 à 6-représen- tent un exemple d'exécution du mécanisme de commande d'un inter- rupteur automatique basse-tension conforme à l'invention. sché- matisé en six différentes positions. Dans ces figures, 10 désigne un élément de contact fixe et 12 un élément de contact mobile, ceux-ci formant ensemble un contact d'interrupteur 14. Selon le nombre de conducteurs à cou- per par l'interrupteur automatique basse-tension, plusieurs de tels contacts d'interrupteur 14 sont disposés côte à côte dans un plan perpendiculaire à la figure. Dans le cas d'un réseau triphasé, trois ou quatre de tels contacts d'interrupteurs sont prévus, selon que le conducteur de terre passe également par l'interrupteur ou non. Les éléments de contact mobiles 12 sont fixés à des lames de contact 16 qui sont installées sur des saillies aigles 18 d'un ensemble portecontacts commun 20 basculant, et qui sont appuyées contre des butées 24 par des ressorts de compression des contacts 22. L'ensemble porte-contacts 20 peut tourner sur un axe 26 fixé dans le boîtier de l'interrupteur (non représenté) et qui, dans l'exemple proposé, est doté d'un bras de levier 28 orienté selon un angle aigu et présentant un support d'appui 30 servant aux ressorts de compression des contacts 22. Sur le bras de levier 28 est liée une bielle à deux bras 32 pouvant basculer autour d'un pivot 34 disposé parallèlement à une certaine distance de l'axe oscillant 26 de l'ensemble porte- contacts 20 solidaire du boîtier. La bielle 32 possède un pre- mier bras 36 orienté pour l'essentiel vers l'axe 26 solidaire du boîtier et prolongé au-delà de cet arbre. A l'extrémité du bras 36 est rattaché un ressort déclencheur 38 prévu sous forme de ressort de traction fixé au boîtier d'interrupteur (non repré- senté). Le second bras 40 orienté approximativement en sens op- posé sur la bielle 32 porte un tourillon d'articulation et d'en- trainement prisonnier dans une lumière 43 de l'élément porte- contacts 20, ce qui permet un déplacement limité relatif entre la bielle 32 et l'élément porte-contacts 20. Le tourillon d'en- trainement 42 et la lumière 43 forment dans l'une des positions extrêmes du tourillon d'entraînement des butées accouplées, gra.- ce auxquelles le bras de levier 28 de l'élément porte-contacts , sous tension du ressort déclencheur 38, est susceptible d'être entraîné en position d'ouverture des contacts d'inter- rupteur 14. Sur le tourillon d'articulation et d'entraînement 42 est fixé un bras d'accouplement 44, dont l'extrémité libre est arti- culée sur l'extrémité supérieure 46 d'un levier à cliquet 48. Ce dernier fait partie d'un mécanisme d'encliquetage et s'appuie à l'état non déclenché de l'interrupteur, par son extrémité infé- rieure 50, contre un loquet d'arrêt en forme de segment S2, le- quel en cas de court-circuit, de surintensité ou de courant de défaut peut pivoter, de manière connue en soi, pour le déclen- chement de l'interrupteur automatique basse-tension, afin de libérer l'extrémité inférieure 50 du levier à cliquet 48. Ce levier 48 présente en outre entre ses extrémités un tourillon de guidage et de pivotement 54 grâce auquel il est guidé dans une lumière 56 concentrique au point d'appui inférieur du levier 50 sur le loquet d'appui 52. Sur le tourillon de guidage et de pivotement 54, s'arti- cule un bras d'accouplement 58 dont l'extrémité libre sert de pivot au bras 60 d'un renvoi d'angle de commande 62. Le renvoi d'angle 62 émerge par son second bras 64 hors du boîtier d'in- terrupteur (non figuré), o un opérateur de service peut le sai- sir en vue d'actionner l'interrupteur. Au-dessus du bras de levier 28 de l'élément porte- contacts 20, se trouve un levier coudé 66 axé sur le boîtier et s'appuyant contre une butée fixe du boîtier 70, grâce à un res- sort de traction 68 tendu sur le boltier. Un cran d'arrêt 74 prévu sur l'un des bras 72 du levier coudé 66 fait saillie, dans cette position de butée, dans la trajectoire indiquée en traits mixtes du bras de levier 28, et arrête ce dernier comme expliqué plus en détail plus loin, lors de l'enclenchement à un moment o les contacts 10, 12 ne se touchent pas encore tout à fait entre eux. L'autre bras 76 (fig. 3-4) du levier coudé 66 sert à déga- ger le cran d'arrêt 74 au moyen du troisième bras 78 du levier de commande, lorsque ce dernier est basculé dans le sens des aiguilles d'une montre contre l'action du ressort de rappel 80. Le mécanisme d'interrupteur décrit plus haut fonctionne comme suit: Supposons tout d'abord que l'interrupteur se trouve en position déclenchée représentée sur la figure 1, dans laquelle le ressort déclencheur 38 maintient l'élément porte-contacts 20 en position de coupure des contacts 14 par l'intermédiaire de la bielle oscillante 32. Le levier de commande 62 est maintenu en position déclenchée désignée par '"0" par le ressort de rappel 80, position dans laquelle il a actionné le bras d'accouplement 58 du levier à cliquet 48 autour de l'articulation 46 jusqu'à ce que le tourillon de guidage et de pivotement 54 bute sur le côté gauche de la lumière 56, et que de ce fait l'extrémité inférieure 50 du levier à cliquet 48 s'éloigne du loquet d'appui 52. Si maintenant, comme dans la fig. 2, le bras de manoeuvre 64 du levier de commande 62 est déplacé vers le haut comme indi- qué par la flèche 82, le bras d'accouplement 58 pousse tout d'abord l'extrémité inférieure 50 du levier à cliquet 48 à l'ap- pui contre le loquet d'arrêt 52 et bascule ensuite le levier à cliquet 48 autour de ce point d'appui dans le sens des aiguilles d'une montre, dans la lumière 56, d'o apparition d'un couple de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre dO à l'action du bras d'accouplement 44 sur la bielle oscillante 32. Comme cette dernière est sollicitée d'autre part en sens contraire des aiguilles d'une montre par le ressort déclencheur 38 déjà sous prétension même dans la position déclenchée, le couple de rota- tion exercé par le bras d'accouplement 44 sur la bielle 32 se concrétise de telle sorte, que la bielle 32 avec appui du tou- rillon 42 sur le côté gauche de la lumière 43 fait pivoter l'élément porte-contacts 20 dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'arbre 26, et que de ce fait les éléments de contact mobiles 12 se déplacent en direction des éléments de contact fixes D0. Juste avant que les éléments de contact mobiles 12 at- teignent les éléments de contact fixes 10 (fig. 2), l'extrémité extérieure du bras de levier 28 de l'élément porte-contacts 20 se trouve retenu par le cran d'arrêt 74, ce qui empêche la poursuite de la rotation en direction de la fermeture. Ceci a pour conséquence que, comme représenté en fig. 3, le tourillon d'articulation et d'entraînement 42 se détache du bras de levier 28 lors de la poursuite du pivotement du levier de commande 62, tandis que la bielle oscillante 32 tourne autour du pivot 34 dorénavant maintenu fixe, d'o accroissement de la tension du 6 2610760 ressort déclencheur 38 qui accumule ainsi une énergie supplémen- taire. Cet accroissement de tension du ressort déclencheur 38 se poursuit jusqu'à ce que le troisième bras 78 du levier de commande 62 heurte le bras du levier 76 du levier coudé 66 et dégage ainsi le cran d'arrêt 74 de sa position d'arrêt du bras de levier 28 de l'élément porte-contacts 20. De ce fait, l'énergie supplémentaire du ressort déclencheur 38 se trouve libérée et le ressort fait pivoter brusquement l'élément porte- contacts 20 autour de l'arbre 26'solidaire du boîtier, comme visible en fig. 4, ce qui fait que les éléments de contact mobiles 12 sont projetés avec pleine pression contre les éléments de contact fixes, fermant ainsi les contacts 14. Ce dégagement du cran d'arrêt 74 s'opère peu avant que le levier de commande 62 atteint la position d'enclenchement "I", de sorte que la poursuite de son déplacement vers la position d'enclenchement "I" bande davantage les ressorts de compression des contacts 22, qui assurent alors la pression indispensable entre les contacts 14 de l'interrupteur. Grâce au déplacement résiduel du levier de commande 62 vers la position d'enclenchement "I", et comme visible sur la fig. 5, le renvoi d'angle 60 du levier de commande 62 et le bras d'accouplement 58 qui forment ensemble une genouillère, sont déplacés au-delà de la position alignée de la genouillère pour buter enfin contre un taquet 84 solidaire du bottier, d'o verrouillage de l'interrupteur dans sa position d'enclenchement sous l'action du ressort déclencheur 38. Lors du déclenchement manuel de l'interrupteur à l'aide du levier de commande 62, la genouillère 58, 60 est de nouveau redressée et le verrouillage précédent est supprimé, à la suite de quoi le ressort déclencheur 38 fait pivoter l'élément porte- contacts 20 en position de déclenchement, tout le mécanisme de l'interrupteur étant ramené dans la position illustrée dans la fig. 1. Ce mouvement de retour est assisté par le ressort de rappel 80, qui tend à basculer le levier de commande 62 en sens contraire des aiguilles d'une montre, et qui de ce fait exerce une action complémentaire sur le levier à cliquet 48 par l'in- termédiaire du tourillon de guidage et de pivotement 54, afin de déplacer le levier 48 vers le côté gauche de la lumière 56. 7 2610760 Si par contre l'interrupteur déclenche par suite de court- circuit, de surintensité ou de courant de défaut, le loquet d'arrét 52 pivote de façon connue en sens contraire des aiguil- les d'une montre et libère l'extrémité inférieure 50 du levier à cliquet 48, ce qui fait que l'élément porte-contacts 20 perd son appui dans le mécanisme d'encliquetage et, comme visible en fig. 6, ouvre les contacts d'interrupteur 14 par le pivotement du levier à cliquet 48 autour du tourillon de guidage et de pivote- ment 54. De ce fait, la force qui appuie par le ressort déclen- cheur 38 la genouillère 58, 60 contre le taquet 84 disparaît, et le ressort de rappel 80 ramène le levier de commande 62 et le levier, cliquet 48 dans la position de coupure indiquée dans la fig. 1. L'extrémité extérieure du bras de levier 28 peut être pourvue d'une languette 86 qui, lors de l'ouverture de l'inter- rupteur, évite que le bras de levier 28 ne bute contre le cran d'arrêt 74 au cours du mouvement d'ouverture de l'élément porte- contacts 20 et que cela gêne la poursuite du mouvement d'ouver- ture. 8 2610760 REVENDICATIONS 1. Interrupteur automatique multipolaire basse tension à commande manuelle, dont les contacts mobiles sont montés élasti- quement autour d'un axe solidaire du bottier, sur un porte- contacts commun, qui peut être basculé en position fermée par un levier de commande agissant sur un mécanisme de serrure déver- rouillable, contre la force d'au moins un ressort déclencheur, caractérisé en ce que: (a) Sur l'élément porte-contacts (20, 28) et à une cer- taine distance de son axe de pivotement (26), est articulée sur un pivot (34) parallèle à l'axe (26), une bielle oscillante à deux bras (32), dont l'un des bras (36) est soumis au ressort déclencheur (38) et dont l'autre bras (40) est en prise avec le mécanisme de serrure (44, 48, 52-58:); (b) l'élément porte-contacts (20, 28) et la bielle oscil- lante (32) sont pourvus de butées coopérantes (42, 43) qui sous l'influence du ressort déclencheur (38) sont maintenues en prise, en opposition à l'action du mécanisme de serrure (44, 48, 52-58); (c) lors de la commande d'enclenchement et avant que les contacts (1O, 12) ne se touchent, l'élément porte- contacts (20, 28) se trouve stoppé par un cran d'ar- rêt (66, 74) qui lors de la poursuite du mouvement de fermeture du levier de commande (62), provoque tout d'abord le dégagement des butées (42, 43) avec un accroissement de la tension du ressort déclencheur (:38) et ensuite vers la fin du mouvement de fermetu- re, se libère de l'organe de commande (62), de sorte que le ressort déclencheur (38) en ne se détendant que partiellement, pousse brusquement le porte- contacts (20, 28) en position de fermeture des con- tacts (10, 12). 2. Interrupteur automatique basse-tension selon la reven- dication l, caractérisé en ce que le dispositif d'arrêt se pré- sente sous la forme d'un cran d'arrêt (74) fixé à l'un des bras (72) d'un levier coudé (66), dont l'autre bras (76) peut être actionné par un poussoir (78:) relié ou accouplé au levier de commande (62).