Brevet FR2617331A1 — publié le 19881230

BLOC DE CONTACT AUXILIAIRE UTILISABLE SUR DES APPAREILS ELECTROMECANIQUES DE TAILLES DIFFERENTES. La présente invention concerne un bloc de contact auxiliaire à force d'entraînement réduite, utilisable sur des appareils électromécaniques de tailles différentes tels que, par exemple, des contacteurs, des contacteurs auxiliaires, des disjoncteurs, des interrupteurs, des contacteurs inverseurs ou même des contacteurs protégés. Elle s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement aux contacteurs à commande électromagnétique dont l'un des usages les plus fréquents est la commande des moteurs électriques, qu'ils soient monophasés ou polyphasés. Bien entendu, la taille ou le calibre de ces contacteurs doit être adapté à la puissance des moteurs à commander : on conçoit aisément que la puissance et la course de l'électroaimant qui manoeuvre les éléments de contact de ces contacteurs puissent être très différentes en fonction des moteurs à commander. Par ailleurs-, il est fréquent que ces contacteurs soient munis de contacts auxiliaires plus ou moins nombreux, notamment pour satisfaire aux besoins des schémas d'automatismes dans lesquels ils sont utilisés. Ces contacts auxiliaires servent habituellement à fournir une information représentative de l'état "TRAVAIL" ou "REPOS" des contacteurs sur lesquels ils sont-montés. A l'origine, ces contacts auxiliaires étaient incorporés aux contacteurs et étaient donc spécifiquement conçus en fonction de ces contacteurs. Toutefois, dans le but de permettre une plus grande souplesse d'utilisation de ces contacteurs et une meilleure adaptation de leurs coûts en fonction des configurations recherchées par les utilisateurs, on tend à utiliser, de plus en plus fréquemment des contacts auxiliaires se présentant sous la forme de blocs modulaires aptes à venir se monter, à titre d'accessoires, sur des contacteurs éventuellement nus, c'est-à-dire réalisés à l'origine sans contact auxiliaire incorporé. Ainsi, l'utilisateur peut, selon le besoin, utiliser le contacteur nu ou bien équiper ce contacteur avec un nombre de contacts auxiliaires juste nécessaire au type d'application considéré. Ces blocs de contact auxiliaire se présentent généralement sous la forme d'un boîtier plat apte à venir s'accoupler de façon amovible sur le contacteur, et renfermant au moins un dispositif interrupteur comprenant au moins un élément de contact fixe qui coopère avec un élément de contact mobile solidaire d'un poussoir. Ce poussoir est alors agencé de manière à être entraîné par l'équipage mobile du contacteur sur lequel il se trouve monté, grâce à une prise de mouvement habituellement constituée par un doigt d'entraînement. En dépit des avantages qu'elle procure, cette solution présente cependant un grave inconvénient dû au fait que, pour les raisons précédemment mentionnées (puissance, course), un même bloc de contact auxiliaire ne convient que pour un type particulier de contacteur, de sorte qu'il devient nécessaire de prévoir une gamme importante de ces contacts auxiliaires. Un autre inconvénient des blocs de contact auxiliaire résulte du fait que l'effort résistant qu'ils exercent à l'encontre de l'action de l'effort moteur produit par l'équipage mobile du contacteur est en général non linéaire et s'accroît au moment où l'effort résistant exercé par les éléments de contact du contacteur atteint sa valeur maximum. Ainsi, dans le cas où le bloc de contact auxiliaire ne comprend qu'un seul dispositif interrupteur, cet effort résistant sera faible dans une portion de la course du contact mobile dudit dispositif voisine de sa position ouverte (elle se limite en effet à des forces de frottement). Par contre, en fin de course de fermeture, cette force va augmenter, en particulier lorsque le contact mobile, généralement mqnté sur ressort, vient s'écraser sur le contact fixe (la force augmentant alors avec la compression dudit ressort jusqu'à un maximum lorsque le poussoir qui sert à l'entraînement du contact mobile est arrivé en bout de course). De même, lorsque le bloc comprend deux dispositifs interrupteurs agencés de manière à fonctionner à l'inverse l'un de l'autre sous l'action d'un même poussoir, la force nécessaire pour entraîner ce poussoir sera faible dans la partie centrale de la course et importante aux deux extrémités de cette course. De ce fait, le nombre de blocs de contact auxiliaire utilisable sur un même actionneur sans en altérer le fonctionnement se trouve forcément limité. Dans ce type d'application, l'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients grâce à une solution permettant d'utiliser un même type de bloc de contact auxiliaire sur un maximum de types de contacteurs de tailles ou de calibres différents, et d'augmenter le nombre des blocs admissibles sur un même contacteur. Ceci implique donc tout d'abord que les blocs de contact auxiliaire aient un encombrement et un fonctionnement adaptés au plus petit contacteur à équiper. Ils doivent en outre ne nécessiter qu'une force d'entraînement aussi faible que possible et être cependant compatibles avec les contacteurs des plus gros calibres dont l'équipage mobile aura généralement une plus grosse puissance disponible pour l'entraine- ment des fonctions auxiliaires et surtout une course plus importante du point de prise de mouvement. Pour parvenir à ces résultats, l'invention propose un bloc de contact auxiliaire comprenant un boîtier apte à venir se monter sur un contacteur équipé d'une prise de mouvement entraînée par l'équipage mobile de ce contacteur et, à l'intérieur de ce boîtier, au moins un dispositif interrupteur comportant au moins un élément de contact fixe apte à coopérer avec un élément de contact mobile et des moyens d'ent-raînement de ce contact mobile à partir de la prise de mouvement de l'actionneur. Selon l'invention, ce bloc de contact auxiliaire est plus particulièrement caractérisé en ce que les susdits moyens d'entraînement comprennent un ensemble de moyens de transmission dont ~l'un au moins est non linéaire, cette non linéarité étant prévue de telle sorte que la force d'entraînement à fournir par le contacteur pour actionner le bloc-de contact auxiliaire soit minimisée et que sa course d'entraînement puisse varier dans des proportions importantes. Avantageusement, les susdits moyens de transmission pourront comprendre un dispositif de transmission non linéaire à rapport variable, apte à assurer, en fin de course de fermeture du dispositif interrupteur, une démultiplication du mouvement d'entraînement de l'élément de contact mobile. Ainsi, en fin de course de fermeture, un mouvement de forte amplitude de la prise de mouvement se traduira par un mouvement de faible amplitude de l'élément de contact mobile, et ce, avec une réduction dans les mêmes proportions de l'effort résistant exercé sur la prise de mouvement par le dispositif de transmission. Compte tenu de cette démultiplication et du fait que les éléments de contact mobiles utilisés dans les blocs de contact auxiliaire sont montés sur ressort, il devient possible d'utiliser un même bloc de contact auxiliaire sur différents types de contacteurs dont les prises de mouvement ont des courses différentes, en utilisant seulement le jeu admissible autorisé par les ressorts. En effet, grâce à l'effet de démultiplication, ce jeu correspond à une plage importante de la course desdites prises de mouvement. Il convient de noter que l'invention ne se limite pas à un type particulier de prise de mouvement : celle-ci pourrait en effet aussi bien engendrer un mouvement linéaire ou un mouvement de reptation. Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ciaprès, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est un schéma de principe d'un bloc de contact auxiliaire selon l'invention utilisant un dispositif de transmission dans lequel la non linéari té est assurée par une came La figure 2 est une représentation cinématique permet tant d'illustrer le principe du dispositif de trans mission utilisé dans l'exemple de la figure 1 ; La figure 3 est une représentation partielle d'un mode de réalisation préféré d'un bloc de contact auxiliaire selon l'invention ;; La figure 4 est une vue en coupe du bloc de contact auxiliaire représenté sur la figure 3 Les figures 5 et 6 sont des représentations schémati ques de variantes d'exécution de dispositifs de trans mission utilisables dans un bloc de contact auxiliaire selon l'invention La figure 7 est le schéma de principe d'un dispositif de transmission dans lequel la non linéarité est assu rée à l'aide d'une bielle ; La figure 8 représente une variante du mode de réali sation représenté sur la figure 3, cette variante étant utilisable dans le cas de prises -de mouvement rotatives ; et La figure 9 est une vue en coupe du bloc de contact auxiliaire représenté sur la figure 8. Tel que représenté sur la figure 1, le bloc de contact auxiliaire comporte - un curseur 1 monté coulissant sur un guide 3 et muni d'un doigt 2 destiné à coopérer avec la prise de mouvement d'un contacteur (non représenté) ; - un moyen d'engrènement linéaire ou crémaillère 4 solidaire du curseur et orienté parallèlement à sa direction de coulissement sur le guide 3 - un ensemble rotatif comprenant un engrenage circulaire ou pignon5 entraîné par la crémaillère 4 et portant une came 6 montée décentrée sur ledit engrenage - un axe fixe 7 sur lequel est monté rotatif le pignon 5 ; et - un poussoir porte-contact 8, monté coulissant sur des moyens de guidage 11 et muni de deux doigts 9, 10 formant une fourchette, entre lesquels la came 6 est disposée et peut tourner, les surfaces 23, 24 sur lesquelles vient porter la came au cours de sa rotation étant de préférence perpendiculaires à la direction de coulissement du pous soir. Le poussoir 8 porte les contacts mobiles 15 et 16 montés flottants dans des ouvertures 13 et 14 percées dans le poussoir. Ces contacts sont maintenus en pression à l'une des extrémités desdites ouvertures par des ressorts 21 et 22 selon les règles de l'art. I1 est clair que dans la structure précédemment décrite, un déplacement linéaire de l'équipage mobile du contacteur entraînera par le doigt 2 un déplacement identique du curseur 1 qui entraînera en rotation et proportionnellement l'engrenage 5 et la came 6. L'angle Y dont tournera le pignon 5 sous l'effet d'un déplacement Cm du curseur sera si r est le rayon primitif du pignon 5 Y = 180 Cm en degré (1) ou Y = Cm en radian (2) r La rotation de la came 6, du fait de son décentrement entraînera un déplacement du poussoir 8 qui sera une fonction trigonométrique simple de la rotation de l'ensemble tournant et donc de l'équipage mobile du contacteur. La figure 2 représente géométriquement la relation entre la rotation Y du pignon 5 et le déplacement Cp du poussoir 8. Sur cette figure 2, l'origine des mouvements est la position extrême vers la gauche du poussoir porte-contacts 8, correspondant à une position de la came 6 qui soit telle que son centre B et l'axe 7 du pignon 5 situé au point I soient sur une droite OI parallèle à l'axe du mouvement du poussoir 8. Dans cette position, le point de contact de la came avec le doigt 10 du poussoir se trouve précisément au point O. Le cercle 25 représente la position de la came 6 la plus basse correspondant à la position médiane du poussoir 8 et le cercle 26, la position extrême de la came 6 vers la droite. Le cercle 27 représente une position quelconque de la came 6 pour laquelle la droite B'I, qui joint le centre B' de la came dans cette position 27 avec le centre I du pignon 5, fait l'angle Y avec la droite OI, repère d'origine. Dans cette position, le doigt 10 s'est déplacé et se trouve représenté par la droite 28 qui touche la came au point C. La droite B'C est évidemment parallèle à.la droite de référence Oui et coupe la perpendiculaire en I à OI au point A. O'C représente la course Cp du poussoir porte-contacts 8 depuis sa position origine. Si - R est le rayon de la came 6, - r est le rayon primitif du pignon 5, - d est la distance séparant le centre B de la came 6 du centre I de l'engrenage 5, la course Cp du poussoir porte-contacts 8 s'exprime en fonction de l'angle y par Cp = O'C = O'A - CA = OI - CA = (R+d) - (R+d cos Y) (3) Cp = d (1 - cos Y) (4) et en utilisant la formule (2) Cp = d (1 - cos Cm (5) r Cm On comprend aisément que lorsque r s'approche de O ou de tuf, le déplacement relatif Cp du poussoir 8 par rapport au déplacement Cm du curseur 1 diminue et devienne nul lorsque rnm est égal à O ou . r Si l'on appelle Y1 et Y2, (Y1 pouvant être différent de O et Y2 pouvant être différent de tuf), les positions angulaires du pignon 5 pour les deux positions extrêmes du curseur 1 et de l'équipage mobile du contacteur, la course totale Y2 - Y1 du pignon sera différente en fonction du calibre du contacteur sur lequel le bloc de contacts auxiliaires est monté puisque les courses des équipages mobiles varient avec les'calibres. Si maintenant on appelle Cpl, la position du poussoir portecontacts 8 située du côté gauche et pour laquelle-l'enfoncement du ressort 21 assure une garde d'usure et une pression suffisante aux contacts 19, 20 et 16, on peut déterminer un angle Y3 tel que Si l'on fait en sorte que quel que soit le calibre du contacteur sur lequel on monte le bloc de contacts auxiliaires objet de l'invention, Y1 soit toujours compris entre les deux angles +Y3 et -Y3, la fermeture du contact auxiliaire sera toujours bien assurée. Si Cpl est convenablement ajusté, l'intervalle 2Y3 sera suffisamment grand pour que cela soit possible. I1 en sera bien entendu de même à l'autre extrémité de la course du poussoir pour des valeurs de Y situées de part et d'autre de Tf. En corollaire de l'avantage ci-dessus décrit concernant l'atténuation de la course du poussoir porte-contacts 8 vers les extrémités, l'invention présente un deuxième avantage qui concerne l'atténuation des efforts résistants vus par l'électroaimant qui commande l'équipage mobile du contacteur et ceci au voisinage des positions TRAVAIL et REPOS. En effet, en se référant toujours aux figures 1 et 2 - lorsque le contact 19, 16, 20, par exemple, est fermé, le ressort 21 exerce une force résistante F1 sur le poussoir 8. Cette force est appliquée sur la came 6 par le doigt 10. Elle exerce par rapport à l'axe 7 un moment égal à M1 = F1 . d . sin Y (7) - le pignon 5 exerce sur le curseur 1 une force F2 dont le moment M2 M2 = F2. r (8) par rapport au point 7 est égal à celui de F1 et par conséquent F2 . r = F1 d sin y (9) d'où il résulte que l'effort résistant F2 transmis au curseur 1 et à l'équipage mobile du contacteur est d.sin&gamma; F2 = F1 . r (10) Si la force F1 était constante, la force F2 serait maximale à mi-course pour Y = 900 et s'annulerait pour Y = 0 et Y = Tf. En réalité, si l'on considère que les forces de frottement sont toujours faibles devant les forces des ressorts 21 et 22, la force F1 est proportionnelle à l'écrasement desdits ressorts et n'existe donc que pendant la course dite d'"écrasement" ou de garde d'usure des contacts qui correspond à des valeurs faibles de Y (ou de Tf - Y). I1 en résul-te que l'effort résistant F2 du bloc auxiliaire est minimisé pour toute la course de l'équipage mobile du contacteur. Cet avantage est très important car le bloc de contacts auxiliaires ainsi réalisé ne vient pas modifier les tensions d'enclenchement et de relachement de l'électroaimant du contacteur sur lequel il est monté et il peut, grâce à cela, permettre le montage d'autres additifs directs tels notamment que des contacts temporisés. Les figures 3 et 4 présentent, en vue de face et en vue en coupes, un mode de réalisation préféré de l'invention où l'on retrouve les éléments qui ont déjà été décrits mais dans une configuration qui minimise l'encombrement. A cet effet Le curseur 1 est placé à côté et derrière le poussoir portecontacts 8 qui lui sert de guide. I1 est maintenu et guidé sur ledit poussoir par ses parties 29 et 30 qui viennent l'enserrer. La partie 30 porte la crémaillère 4. La fourchette 42 composée des doigts 9 et 10 est déportée sur le côté du poussoir 8 comme le montre bien la figure 4. L'inclinaison du doigt 10 par rapport à la direction de coulissement du poussoir 8 est prévue pour optimiser l'adaptation du bloc de contacts auxiliaires aux différents calibres des contacteurs sur lesquels il sera monté. La came 6 est fixée sur le pignon 5. Le pignon 5 est monté sur l'axe 7 qui traverse également la came 6 et est fixé sur une platine 31 qui sert de support à l'ensemble et constitue préférentiellement le boîtier du bloc de contacts auxiliaires. Les guides ll dans lesquels se déplace le poussoir 8 et qui ne sont pas représentés sur la vue en coupe 4, pour la clarté du dessin, sont également fixés sur la platine 31. La prise de mouvement sur le contacteur est assurée par le doigt 2, solidaire du curseur 1, et qui traverse la platine 31 par une fente 32 dont la longueur est adaptée à la course la plus longue. Les contacts 15 et 16, non représentés sur les figures 3 et 4 sont montés sur le poussoir 8 par l'intermédiaire de systèmes d'écrasement de préférence du type autonettoyant ainsi que l'homme de l'art le comprendra aisément. A noter que l'un des deux doigts, 10 par exemple, peut être supprimé à condition de placer, comme le montre la figure 5, un ressort 38 entre la platine 31 et le poussoir 8 pour maintenir en pression sur la came 6 le doigt 9 restant. On pourra bien entendu adopter toute autre forme ou disposition des moyens ci-dessus décrits sans sortir du cadre de l'invention. On pourra notamment modifier les profils de la came 6 ou de la fourchette 42 pour adapter différemment les forces à transmettre et les rapports des courses entre le poussoir et la prise de mouvement 2, sans sortir du cadre de l'invention. On pourra en particulier, comme le montre la figure 6, réduire le diamètre de la came 6 pour qu'il ne soit plus qu'un doigt 43, fixé sur le pignon 5 ou en haut d'un bras 45 solidaire dudit pignon 5, et coulissant dans une fente ou lumière 44 de largeur préférentiellement égale à celle dudit doigt 43. Cette fente 44 peut bien entendu prendre toute sorte de forme pour optimiser les déplacements relatifs du poussoir 8 et du curseur 1. La figure 7 présente un autre mode de réalisation de l'invention où la non-linéarité de transmission du mouvement est créée par une bielle 36. A cet effet - le pignon 5 porte un maneton 33 soit directement, soit par l'intermédiaire d'un bras solidaire du pignon et non représenté, - le poussoir 8 porte lui aussi un maneton 34 placé au bout d'un bras de décentrement 35 de sorte que la droite 46 qui joint l'axe 7 du pignon 5 et l'axe du maneton 34 soit préférentiellement parallèle à la direction de déplace ment du poussoir et du curseur, - une bielle 36 relie les deux manetons. Comme dans les réalisations précédentes, et bien que les formules théoriques soient légèrement différentes, on pourra adapter les divers éléments pour optimiser le système et l'employer sur des contacteurs de divers calibres. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation précédemment décrits. Ainsi, on pourra avantageusement remplacer le doigt d'entraînement 2 solidaire du curseur 1 et qui réalise la prise de mouvement par une lumière ou un trou percé dans ce curseur et dans lequel viendra se loger un doigt d'entraînement solidaire de l'équipage mobile du contacteur. La forme de la lumière pourra être adaptée aux déplacements des divers équipages mobiles des contacteurs envisagés. Elle pourra notamment être allongée de façon à introduire un jeu qui permettent d'augmenter la course possible des équipages mobiles des contacteurs de calibre important. Pour cette même lumière, le doigt d'entraînement des contacteurs de petit calibre pourra être élargi pour supprimer ledit jeu. Dans les exemples précédemment décrits, la prise de mouvement du contacteur, sur lequel est monté le bloc de contact auxiliaire, engendre un mouvement d'entraînement rectiligne. I1 convient de noter à ce sujet que l'invention ne se limite pas à ce type de mouvement d'entraînement. Ainsi, dans le cas d'un mouvement d'entraînement rotatif, engendré, par exemple, par une armature pivotante d'électroaimant ou d'un autre organe rotatif d'un appareil électrique quelconque, il serait possible de coupler la prise de mouvement directement ou non au pignon 5 pour lui imprimer un- mouvement de même nature. Les figures 8 et 9 montrent un exemple d'exécution d'un tel bloc de contact auxiliaire qui consiste en fait en une simple adaptation de celui représenté sur les figures 3 et 4. Dans cet exemple, le curseur 1 a été supprimé, tandis que le pignon 5 est monté rotatif grâce à un tourillon 5' qui passe au travers d'un perçage réalisé dans la platine 31 et comprend, de l'autre côté, un élément mâle d'accouplement 5' qui est formé par deux méplats. Cet élément d'accouplement 5' est destiné à venir s'engager dans un élément d'accouplement femelle d'une prise de mouvement rotative. Revendications 1. Bloc de contact auxiliaire pour appareils électromécaniques, du type comprenant un boîtier apte à venir se monter sur un appareil électromécanique équipé d'une prise de mouvement entrainée par l'équipage mobile de cet appareil et, a' l'intérieur de ce boîtier, au moins un dispositif interrupteur comportant au moins un élément de contact fixe apte à coopérer avec un élément de contact mobile et des moyens d'entraînement de ce contact mobile à partir de ladite prise de mouvement, caractérisé en ce que les susdits moyens d'entraînement comprennent un ensemble de moyens de transmission (1 à 11) dont l'un au moins est non linéaire, cette non linéarité étant prévue de telle sorte que la force d'entraînement à fournir par ledit appareil pour actionner le bloc de contact auxiliaire soit minimisée et que sa course d'entraînement puisse varier dans des proportions importantes. 2. Bloc de contact auxiliaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les susdits moyens d'entraînement comprennent un dispositif de transmission non linéaire à rapport variable (4, 5, 6, 9, 10) apte à assurer, en fin de course de fermeture du dispositif interrupteur, une démultiplication du mouvement d'entraînement de l'élément de contact mobile (15). 3. Bloc de contact auxiliaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que les susdits moyens de transmission comprennent - un curseur (1) coulissant sur un guide (3) et muni d'un doigt d'entraînement (2) et d'un engrenage droit formant crémaillère (4), - un ensemble tournant autour d'un axe (7) fixe composé, d'une part, d'un pignon (5) centré sur ledit axe (7) et entraîné par la crémaillère (4) du curseur (1) et, d'autre part, d'une came (6), préférentiellement circulaire, solidaire du pignon (5) et décentrée par rapport à l'axe dudit pignon, - un poussoir (8) portant le susdit élément de contact mobi le (15) et, monté coulissant dans au moins un guide (11) fixe, muni d'au moins un doigt (9) et préférentiellement deux doigts (9) et (10) formant fourchette et disposés de préférence perpendiculairement à l'axe de déplacement dudit poussoir (8), 4.Bloc de contact auxiliaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que le curseur (5) coulisse sur le poussoir porte-contacts qui lui sert de guide préférentiellement grâce à des glissières constituées par les parties (29) et (30) dudit curseur. 5. Bloc de contact auxiliaire selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'un au moins des doigts (9, 10) de la fourchette est incliné par rapport à la perpendiculaire à la direction de déplacement du poussoir. 6. Bloc de contact auxiliaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en qu'il comprend un boitier muni d'une fente traversée par le doigt d'entraînement (2). 7. Bloc de contact auxiliaire selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le poussoir porte-contacts (8) ne possède qu'un seul doigt (9) sur lequel la came (6) vient appuyer, un ressort (38), assurant le rappel dudit poussoir et maintenant le contact entre le doigt (9) et la came (6). 8. Bloc de contact auxiliaire selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les susdits moyens de transmission comprennent une bielle (36) articulée entre deux manetons dont l'un (33) est solidaire du pignon (5) et l'autre (34) est solidaire du poussoir porte-contacts (8) de préférence par l'intermédiaire d'un bras de décentrement (35). 9. Bloc de contact auxiliaire selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le doigt d'entraînement (2) solidaire du curseur est remplacé par une lumière creusée dans ce curseur et dans laquelle viendra se loger un doigt d'entrai- nement solidaire de l'équipage mobile de l'appareil, la forme de ladite lumière étant adaptée aux déplacements des équipages mobiles des appareils concernés. 10. Bloc de contact auxiliaire selon ltune des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la susdite prise de mouvement engendre un mouvement d'entraînement rotatif et en ce que cette prise de mouvement est prévue pour venir se coupler, directement ou non, au susdit pignon (5).