Brevet FR2601495A1 — publié le 19880115

La présente invention concerne le domaine des commutateurs électriques, en particulier des commutateurs électriques pour véhicules automobiles. La présente invention concerne plus pré5 cisément les commutateurs électriques comportant un portecontact mobile par rapport à une plaque portant un jeu de lamelles électriquement conductrices pour déplacer au moins un plot de contact sur les lamelles et relier sélectivement des paires de celles-ci au cours de son déplacement. 10 De tels commutateurs électriques sont généralement dénommés "commutateurs à contact frottant". Un commutateur de ce type est par exemple décrit et représenté dans la demande de brevet FR-A2 395 587. De nombreux commutateurs de ce type ont déjà été commercialisés, notamment dans le cadre des applications aux véhicules automobiles. Ces commutateurs ont déjà rendu de grands services. Néanmoins, la demanderesse a constaté que certains de ces commutateurs à contact frottant présentent parfois une détérioration rapide des plots de contact et/ ou des lamelles associées. La présente invention a pour but de pro25 poser un nouveau commutateur à contact frottant qui élimine les inconvénients précités, tout en étant de conception simple et économique. Pour cela, la présente invention propose un commutateur électrique du type connu en soi indiqué précédemment comportant un porte-contact mobile par rapport à une plaque portant un jeu de lamelles électriquement conductrices pour déplacer au moins un plot de contact sur les lamelles et relier sélectivement des paires de celles-ci au cours de son déplacement, caractérisé par le fait qu'il comprend entre les paires de lamelles associées et au niveau des plages o le plot de contact est séparé d'au moins une lamelle, des structures en forme de rampes, solidaires de la plaque support, adaptées pour agir sur le plot de contact afin de contrôler la 10 séparation du plot de contact et du jeu de lamelles. Selon une caractéristique avantageuse de la présente invention, les structures en forme de rampes, solidaires de la plaque support, prévues entre les paires de lamelles associées, agissent sur le plot de contact sur une zone de surface de celui-ci différente de la zone de contact électrique définie entre le plot et les lamelles. Comme on le comprendra mieux à la lecture de la description détaillée qui va suivre, cette disposi20 tion évite de polluer la zone de contact électrique sur le plot de contact, par dépôt sur celui-ci de matériaux prélevés sur les structuresen forme de rampe, lorsque le plot de contact est chaud. Selon une première variante de réalisa25 tion conforme à la présente invention, les structures en forme de rampe sont adaptées pour séparer simultanément le plot de contact des deux lamelles associées. L'expérience montre que cette disposition est intéressante pour la commutation de courants faibles 30 ou selfiques. Selon une seconde variante de réalisation conforme à la présente invention, les structures en forme de rampe sont adaptées pour solliciter le plot de contact en appui permanent contre la lamelle reliée à la borne d'alimentation positive. L'expérience montre que cette disposition est intéressante pour la commutation des courants forts. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non 10 limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 représente une vue schématique en perspective d'un commutateur conforme à la présente invention, - la figure 2 représente une vue en plan d'un jeu de lamelles et des structures en forme de rampe d'un commuta15 teur conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention, - les figures 3, 4 et 5 représentent des vues en coupe de ce jeu de lamelles et de ces structures en forme de rampe selon des plans de coupe référencés respectivement 20 III-III, IV-IV et V-V sur la figure 2, - la figure 6 illustre une variante de réalisation des structures en forme de rampe selon un plan de coupe similaire au plan de coupe référencé V-V sur la figure 2, - la figure 7 représente une vue en plan d'un autre mode 25 de réalisation d'un jeu de lamelles et de structures en forme de rampe associées d'un commutateur électrique conforme à la présente invention, - les figures 8 et 9 représentent des vues en coupe de ce jeu de lamelles et des structures en forme de rampe selon des plans de coupe référencés respectivement VIIIVIII et IX-IX sur la figure 7, - la figure 10 illustre selon une vue en plan similaire aux figures 2 et 7 un autre mode de réalisation du jeu de lamelles et des structures en forme de rampe conformes à la présente invention, - la figure 11 illustre une vue en coupe de ce jeu de lamelles et des structures en forme de rampe selon un plan de coupe référencé XI-XI sur la figure 10, et - la figure 12 représente une vue similaire à la figure 11, mais à échelle agrandie. On a représenté sur la figure 1, un portecontact 10 mobile en regard d'une plaque 50 portant un jeu de lamelles électriquement conductrices 51, 53, 54, 55, 56,-57. Selon la représentation de la figure 1, 15 le porte-contact 10 est mobile à pivotement par rapport à la plaque 50 autour d'un axe 12 s'étendant perpendiculairement à ladite plaque 50. En variante, le porte-contact 10 pourrait être mobile à translation par rapport à la plaque 50, 20 parallèlement à celle-ci. Le cas échéant, les commutateurs électriques conformes à la présente invention peuvent encore comprendre un porte-contact fixe et une plaque 50 portant les lamelles électriquement conductrices mobile en regard de celui-ci. 25 Le porte-contact 10 possède deux alésages borgnes 14, 16 qui débouchent sur sa face dirigée vers la plaque 50. Les axes des alésages borgnes 14, 16 sont généralement perpendiculaires à la plaque 50. Les alésages 14, 16 logent des plots de contact 18, 20. Des ressorts 22, 30 24 intercalés entre le fond des alésages 14, 16 et les plots de contact 18, 20 sollicitent ces derniers contre 5. les lamelles électriquement conductrices 51 et 53, à 57 portées par la plaque 50. De préférence, un plot d!indexage (non représenté sur les figures pour simplifier l'illustra5 tion) est logé dans un alésage borgne 26 ménagé dans le porte-contact 10 parallèlement à la plaque 50 et débouchant sur l'extrémité libre de celui-ci. Comme indiqué précédemment, selon une caractéristique essentielle de la présente invention, 10 il est prévu sur la plaque support 50 des structures 52 en forme de rampe adaptées pour agir sur les plots de contact 18, 20 afin de contrôler la séparation des plots de contact 18, 20 etdu jeu de lamelles associées. On va dans un premier temps décrire le mode de réalisation illustré sur les figures 2 à 5.On aperçoit sur la figure 2 deux lamelles 51, 53, en forme de couronnes, concentriques, centrées sur l'axe 12 de pivotement du porte-contact 10. 20 Sur des plages angulaires, référencées a sur la figure 2, de son déplacement en rotation autour de l'axe 12, un plot de contact 18 ou 20 porté par le porte-contact 10 relie les lamelles 51 et 53 pour former un contact fermé. Par contre, sur des plages angulaires, référencées sur la figure 2 de son déplacement en rotation autour de l'axe 12, le plot de contact précité 18 ou 20 est séparé de l'une au moins des lamelles 51; 53 pour former un contact ouvert. Au niveau des secteurs angulaires a précités, les lamelles 51, 53 présentent des bords adjacents 58, 59 circulaires et centrés sur l'axe 12. Les bords adjacents 58 et 59 des lamelles 51 et 53 prévus au niveau des secteurs angulaires a sont séparés d'une distance 1 constante, considérée dans une direction radiale par rapport à l'axe 12. Cette distance 1 est de plus inférieure au diamètre du grain de contact 28 porté par le plot 18 ou 20 de telle sorte que le grain de contact 28 puisse relier les lamelles 51 et 53. Par ailleurs, au niveau des secteurs angulaires B, les lamelles 51 et 53 présentent des découpes 60, 62 telles que leurs bords adjacents 63, 64 soient à ce niveau séparés d'une distance L supérieure au diamètre du grain de contact 28 précité. De plus, au niveau des secteurs angulaires B la plaque 50 porte une structure 52 adaptée pour agir sur le plot de contact 18 ou 20 afin de contrôler la séparation du plot de contact et des lamelles 51 et 53. Selon la représentation donnée sur les figures 2 à 5, la structure 52 est formée d'une nervure en saillie sur la plaque 50, en forme d'un secteur de couronne d'ouverture angulaire 8 centrée sur l'axe 12. La nervure 52 est placée entre les lamelles 51 et 53. 25 La surface supérieure de la nervure 52 sur laquelle repose le grain de contact 28 porté par le plot 18 ou 20 est formée de deux surfaces tronconiques 66, 68 délimitant un canal concave généralement circulaire centré sur l'axe 12. Les surfaces tronconiques 66 et 68 sont délimitées par la révolution, autour de l'axe 12, de deux génératrices rectilignes symétriques par rapport à une normale à la plaque 50. Lesdites surfaces tronconiques 66,68 convergent en rapprochement de la plaque 50 et se rejoignent au niveau d'une génératrice circulaire 70, 5 centrée sur l'axe 12. Cette génératrice circulaire 70 délimite le fond du canal concave précité. Par ailleurs, la génératrice 70 est située à une distance de l'axe 12 qui est égale à la distance séparant ce même axe d'une génératrice circu10 laire située à midistance des bords 58, 59 des lamelles au niveau des plages de contact a. La figure 3 représente un plot de contact 20 au niveau d'une plage a de son déplacement angulaire. Le grain de contact 28 repose contre les lamelles 51 et 15 53 pour relier celles-ci. On notera que de préférence les lamelles 51 et 53 sont biseautées en 72, 74 au niveau de leurs bords adjacents 58, 59 pour faciliter le contact entre le grain 28 et les lamelles 51, 53. Par ailleurs, pour éviter que le grain 28 ne repose contre la plaque 50 et soit ainsi séparé des lamelles 51, 53, au niveau des plages angulaires a, la plaque 50 est de préférence munie d'une rainure annulaire 76 centrée sur l'axe 12 et placée entre les la25 melles 51 et 53. Comme représenté sur la figure 4, lorsque le plot de contact 20 atteint la nervure 52, il glisse sur les surfaces 66, 68 formant rampe, de celle -ci. Le plot de contact 20 est ainsi éloigné 30 de la plaque 50 comme illustré par la flèche référencée H sur la figure 4 et le grain de contact 28 est séparé des lamelles 51 et 53. Le fait de soulever le plot de contact 20 par rapport à la plaque 50 permet d'augmenter la zone d'entrecontact entre le plot 20 et les lamelles 51 et 53. Cette disposition est notamment intéressante pour des commutateurs à faible cours de déplacement. L'homme de l'art comprendra aisément que grâce à la disposition précédemment décrite de la nervure 52 et en particulier de la position de la gé10 nératrice 70 délimitant le fond du canal de cette nervure, génératrice située à mi-distance des bords adjacents 58, 59 des lamelles, le grain de contact 28 quitte simultanément les deux lamelles 51 et 53. La figure 5 représente le plot de 15 contact 20 au niveau de sa plage angulaire 8 de déplacement, en position séparée des lamelles 51 et 53. Les essais réalisés par la demanderesse ont montré que les dispositions précédemment décrites et représentées sur les figures 2 à 5 conviennent tout 20 particulièrement pour la commutation de courants faibles ou selfiques. On a illustré sur la figure 6 une variante de réalisation de la nervure 52. Selon cette variante de réalisation la nervure 52 prolonge au niveau des plages 25 - angulaires 3 le contact établi au niveau des plages a entre le grain de contact 28 et les lamelles 51, 53. En d'autres termes, lors du passage des plages angulaires a aux plages angulaires B, le plot de contact 20 n'est pas éloigné de la plaque 50 mais reste 30 à une même distance de celle-ci. Par contre, la nervure 52 délimitée de façon similaire au mode de réalisation représenté sur les figures 3 à 5 par deux surfaces tronconiques 66, 68 qui se rejoignent au niveau d'une génératrice 70 située à mi-distance des bords adjacents 58, 59 des lamelles, guide le plot de contact 20 au niveau de la plage angulaire et garantit que le grain de contact 28 soit séparé simultanément des deux lamelles 51 et 53, lorsque le plot 20 atteint les découpes 60 et 62. La variante de réalisation représentée sur la figure 6 convient également pour la commutation de courant faible ou selfique. Cette variante de réalisation illustrée sur la figure 6 exige bien entendu que des découpes 60, 62 soient réalisées dans les lamelles 51, 53 au niveau des plages angulaires $. On va maintenant décrire la variante de réalisation illustrée sur les figures 7 à 9. On retrouve sur ces figures 7 à 9 deux lamelles 51, 53 en forme de couronnes, concentriques, centrées sur l'axe 12 de pivotement du portecontact. Selon la variante de réalisation illustrée sur les figures 7 à 9, la distance 1 (considérée dans une direction radiale par rapport à l'axe 12) séparant les bords adjacents 58 et 59 des lamelles 51 et 53 reste constante quelle que soit la plage angu20 laire a ou considérée. Les lamelles 51 et 53 sont également biseautées en 72, 74. Au niveau des plages a ou le grain de contact 28 relie les lamelles 51 et 53 la plaque 50 25 présente,entre les lamelles 51 et 53 une rainure annulaire 76, comme illustré sur la figure 8. Par contre, au niveau des plages B la plaque 50 porte entre les lamelles 51 et 53 une nervure en saillie 52 similaire à celle illustrée sur les 30 figures 4 et 5 et décrite précédemment. La surface supérieure de la nervure 52 sur laquelle repose le plot de contact est formée de deux surfaces tronconiques 66, 6,8 délimitant un canal concave généralement circulaire centré sur l'axe 12. Les surfaces tronconiques 66, 68 sont formées par la révolution autour de l'axe 12 de deux génératrices rectilignes symétriques par rapport à une normale à la plaque 50. Ces deux surfaces tronconiques 66, 68 convergent vers la plaque 50 et se rejoignent au niveau d'une génératrice circulaire 70 centrée sur l'axe 10 12 délimitant le fond du canal précité. La distance séparant la génératrice 70 de l'axe 12 est égale à la distance séparant le même axe 12 d'une génératrice circulaire située à midistance entre les bords 58 et 59 des lamelles. La hauteur de la nervure 52 par rapport à la plaque 50 est adaptée pour soulever le plot de contact 20 lors de son passage d'une plage angulaire a de cQntact avec les lamelles 51 et 53 à une plage angulaire 6 o le contact entre le plot 20 et les 20 lamelles 51 et 53 est interrompu. La variante de réalisation illustrée sur les figures 7 à 9 convient également pour la commutation de courants faibles ou selfiques. On va maintenant décrire la variante de 25 réalisation illustrée sur les figures 10 et 11. On retrouve sur ces figures deux lamelles électriquement conductrices 51, 53, en forme de couronnes concentriques,centres sur l'axe 12 de pivotement du portecontact. Sur des plages angulaires a de son déplacement en rotation autour de l'axe 12, un plot de contact porté par le porte-contact 10 relie les lamelles 51 et 53 1 1 pour former un contact fermé. Par contre, au niveau de plages angulaires B de son déplacement en rotation autour de l'axe 12, le même plot de contact est séparé de la lamelle 51 pour former un contact ouvert. Selon l'illustration donnée sur les figures, la distance 1 séparant les bords circulaires adjacents 58, 59 des lamelles 51 et 53 reste constante quelle que soit la plage angulaire a ou B considérée. 10 Au niveau des plages angulaires B la plaque 50 porte entre les lamelles 51, 53, une structure en saillie 52 adaptée pour solliciter le plot de contact en appui permanent contre la lamelle 53 reliée à la borne d'alimentation positive. Cette structure 52 est formée d'une nervure en saillie sur la plaque 50 en forme d'un secteur de couronne d'ouverture angulaire S. La surface supérieure de la nervure 52 sur laquelle repose le plot 20 est formée d'une surface tronconique 78 de révolution autour de l'axe 12 et convergeant vers la plaque 50 en rapprochement de la lamelle 53 reliée à la borne d'alimentation positive. Au niveau de sa plage angulaire a de déplacement le plot de contact 20 relie les lamelles 25 51 et 53. Par contre, comme illustré sur la figure 11, lorsque le plot de contact 20 atteint sa plage angulaire e de déplacement, il repose contre la surface tronconique 78 de la nervure 52 et est ainsi 30 sollicité en éloignement de la lamelle 51, en appui constant contre la lamelle 53 reliéeà la borne d'alimentation positive. La disposition illustrée sur les figures 10 et 11 convient tout particulièrement pour la commutation de courants forts. Grâce au contact permanent déterminé entre le grain de contact 28 et la lamelle 53, on évite que des cations métalliques prélevés sur la lamelle 53 ne se déplacent vers le grain de contact 20. Ainsi, on évite toute détérioration des lamelles de contact portées par la plaque 50. Par contre, un léger affaiblissement du grain de contact 28 par déplacement de cations métalliques vers la lame 51 peut être toléré sans inconvénient. Sur la figure 12 on a référencé schématiquement sous la référence 30 et sous forme d'une bande 15 hachurée croisée la zone de contact définie entre le grain de contact 28 et les lamelles électriquement conductrices 51, 53. On notera que de façon avantageuse, les structures 52 en forme de rampe solidaires de la plaque support 50 agissent sur le grain de contact 28 20 sur une zone de surface 32 du grain différente de la zone 30 de contact électrique définie entre le grain et les lamelles. Ainsi, on évite toute pollution du grain de contact 28 par dépôt sur celui-ci de matière prove25 nant des structures en forme de rampe 52 lorsque le grain de contact 28 est porté à température élevée après avoir assuré le transfert de courant sous intensité élevée entre les lamelles 51 et 53. Cette disposition est particulièrement 30 avantageuse lorsque les structures formant rampe 52 sont formées en matière plastique, d'une pièce avec la plaque support 50 électriquement isolante. Les dispositions illustrées sur les figures 2 à 12 sont adaptées à un porte-contact 10 porté à pivotement autour d'un axe 12 par rapport à la plaque support 50. Comme indiqué précédemment la présente invention trouve notamment application dans le cas d'un dépassement relatif en translation entre le portecontact 10 et la plaque support 50. Dans un tel cas, les lamelles 51, 53 portées par la plaque 50 doivent être formées de bandes rectilignes parallèles à la direction de translation relative. De même, les structures 52 en forme de rampe sont formées de barrettes rectilignes disposées entre les bandes électriquement conductrices 51 et 53. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. De préférence, comme cela est illustré 20 sur les figures, sur leurs bords libres, au niveau des transitions entre les plages a et B, les structures 52 en forme de rampe sont biseautées en rapprochement de la plaque support 50 pour faciliter le franchissement desdites structures 52 par les plots de contact. Par ailleurs, dans le cadre de la variante de réalisation illustrée sur la figure 10, la lamelle 51 peut être munie, au niveau de la plage angulaire B, d'une découpe similaire à la découpe référencée 60 sur la figure 2. REVENDICATIONS 1. Commutateur électrique du type comportant un porte-contact (10) mobile par rapport à une plaque (50) portant un jeu de lamelles électriquement conductrices (51,53-56) pour déplacer au moins un plot de contact (18, 20) sur les lamelles et relier sélectivement des paires de celles-ci au cours de son déplacement, caractérisé par le fait qu'il comprend entre les paires de lamelles associées, et au niveau de plages)o le plot de contact (20) est séparé d'au moins une lamelle, des structures (52) en forme de rampe solidaires de la plaque support (50), adaptées pour agir sur le plot de contact (20) afin de contrôler la séparation du plot de contact (20) et du jeu de lamelles (51, 53). 2. Commutateur électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les structures en forme de rampe (52) solidaires de la plaque support (50) entre les paires de lamelles associées (51, 53) agissent sur le plot de contact (20) sur une zone de 20 surface (32) de celui-ci, différente de la zone (30) de contact électrique définie entre le plot (20) et les lamelles (51, 53). 3. Commutateur électrique selon l'une des revendications 1 ou -2, caractérisé par le fait que 25 les structures (52) en forme de rampe sont adaptées pour séparer simultanément le plot (20) des deux lamelles (51, 53) associées. 4. Commutateur électrique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les structures en forme de rampe (52) sont adaptées pour solliciter le plot de contact (20) en appui permanent contre la lamelle (53) reliée à la borne d'alimentation positive. 5. Commutateur électrique selon l'une 5 des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les structures (52) en forme de rampe sont réalisées en matière plastique d'une pièce avec la plaque support (50). 6. Commutateur électrique selon la re10 vendication 3, caractérisé par le fait que le portecontact (10) et la plaque support (50) sont susceptibles de pivotement relatif et par le fait que les structures (52) en forme de rampe sont formées de secteur de couronne présentant un canal concave incurvé délimité par deux 15 surfaces tronconiques (66, 68) centrées sur l'axe de pivotement relatif porte-contact - plaque support. 7. Commutateur électrique selon la re- vendication 3, caractérisé par le fait que le portecontact (10) et la plaque support (50) sont susceptibles 20 de translation relative et.par le fait que les structures en forme de. rampe (52) sont formées de barrettes rectilignes présentant un canal concave délimité par deux plans inclinés parallèles à la direction de translation relative. 8. Commutateur électrique selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé par le fait que les surfaces délimitant le canal concave des structures (52) en forme de rampe convergent en direction de la plaque support (50) vers une génératrice située à mi30 distance des bords libres (58, 59) des lamelles (51, 53). 9. Commutateur électrique selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le portecontact (10) et la plaque support (50) sont susceptibles de pivotement relatif et par le fait que les structures en forme de rampe (52) sont formées de secteur. de couronne présentant une surface d'appui tronconique (78) convergeant en direction de la lamelle (53) reliée à la borne d'alimentation positive, vers la plaque support (50). 10. Commutateur électrique selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le portecontact (10) et la plaque support (50) sont susceptibles 10 de translation relative et par le fait que les structures en forme de rampe (52) sont formées de barrettes rectilignes possédant une surface d'appui (78) plane et convergeant vers la lamelle (53) reliée à-la borne d'alimentation positive en direction de la plaque support. 15 11. Commutateur électrique selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que les structures (52) en forme de rampe sont adaptées pour éloigner le plot de contact par rapport à la plaque support (50) lorsque le plot de contact passe d'une plage 20 (a)d'appui contre les lamelles électriquement conductrices (51, 53) à une plage (;3)de séparation par rapport aux lamelles (51, 53). 12. Commutateur électrique selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que les lamelles électriquement conductrices (51, 53) possèdent des découpes (60, 62) au niveau des plages ()o le plot de contact (20) est séparé de l'une au moins des lamelles (51, 53).