Brevet FR2620562A1 — publié le 19890317

"Contacteur électrique à action brusque" La présente invention concerne un contacteur électrique à action brusque. Plus particulièrement, cette invention se rapporte à un contacteur dans lequel la commande d'ouverture et/ou de fermeture d'un contact électrique à course faible est réalisée, à partir de moyens fournissant une information de commande, par l'intermédiaire d'un diaphragme déformable élastiquement et pouvant occuper deux positions bombées avec des concavités de sens opposés, à savoir une position de repos qui est la position "naturelle" du diaphragme, et une position de travail qui est maintenue seulement lorsque le diaphragme est sollicité par les moyens fournissant l'information de commande.Cette information peut être notamment la pression d'un fluide pneumatique ou hydraulique, agissant directement sur une face du diaphragme, auquel cas le contacteur constitue un dispositif du genre "mcnocontact"; la sollicitation du diaphragme peut aussi être assurée par des moyens mécaniques. Dans tous les cas, la sollicitation du diaphragme, ou l'interruption de cette sollicitation, provoque le passage brusque d'une position à l'autre du diaphragme, ce qui entraîne l'ouverture ou la fermeture quasi-instantanée du contact électrique commandé par l'intermédiaire du diaphragme. Ce genre de contacteur électrique est utilisé notamment pour des fonctions de contrôle et de sécurité, et il fait par exemple partie de l'équipement de véhicules automobiles. Dans un tel contacteur électrique, I'élément le plus délicat est le diaphragme, qui subit de fréquents passages d'une position bombée à la position bombée en sens inverse, et qui dans de nombreux cas doit aussi assurer une séparation étanche entre un premier milieu fournissant l'information de commande, ce milieu étant notamment un circuit de fluide pneumatique ou hydraulique pouvant être agressif, et un second milieu contenant les moyens de commutation électrique, qui doivent être maintenus dans une ambiance propre et neutre. Les réalisations actuellement connues pour ce genre de contacteur comportent un diaphragme métallique dont la partie périphérique, de forme annulaire, est encastrée entre des éléments rigides. En raison de cet encastrement, le fonctionnement du contacteur entraîne des phénomènes de fatigue du diaphragme, et il existe un risque sérieux de fissuration de ce diaphragme après un certain nombre de cycles de fonctionnement. L'encastrement de la périphérie du diaphragme conduit aussi à un positionnement de celui-ci imposé au montage, et si le positionnement du diaphragme est imprécis ou de mauvaise qualité, les performances du dispositif ne peuvent être maintenues constantes et risquent d'être diminuées. Même les variations thermiques peuvent influer sur la "réponse" du contacteur à une information d'entrée, dans le cas d'un diaphragme encastré a sa périphérie. La présente invention vise à remédier à l'ensemble des inconvénients précédemment mentionnés, en fournissant un contacteur à action brusque du genre considéré, perfectionné de manière à obtenir, pour le diaphragme, une endurance accrue par suppression du risque de fissuration, et aussi des caractéristiques de fonctionnement dont la contance et la reproductibilité soient améliorées, de manière à aboutir à une augmentation très sensible de la longévité et de la fiabilité de l'ensemble du contacteur. A cet effet, dans le contacteur électrique à action brusque objet de l'invention, le diaphragme est maintenu, par sa périphérie, entre deux joints annulaires en matière souple, eux-mêmes montés à l'intérieur d'un logement ménagé dans le corps du contacteur. Ainsi, la périphérie du diaphragme n'est plus encastrée, mais se trouve au contraire montée avec un degré de liberté supplémentaire, entre deux joints toriques ayant à l'état libre une section ronde ou autre. Le montage ici proposé permet à la région périphérique du diaphragme de jouer angulairement et radialement. Il en résulte une suppression des contraintes précédemment rencontrées dans la zone d'encastrement, d'où une élimination du risque de fissuration. En outre, la liberté de mouvement supplémentaire, procurée par le montage du diaphragme entre deux joints annulaires souples, permet à ce diaphragme d'occuper toujours une même position correcte relativement aux autres parties du contacteur, ce qui assure une constance des caractéristiques de fonctionnement.Le montage du diaphragme entre deux joints permet encore un passage plus rapide de ce diaphragme d'une position vers l'autre, sous l'effet d'une sollicitation, la brusque inversion de concavité du diaphragme pouvant s'effectuer avant même que ce diaphragme n'atteigne le plan médian situé entre ses positions de repos et de travail, ce qui permet d'actionner encore plus rapidement le contact électrique, et d'augmenter la course d'ouverture ou de fermeture de ce contact. Par ailleurs, les deux joints annulaires sont parfaitement appropriés pour assurer, de façon étanche, la séparation entre les milieux situés de part et d'autre du diaphragme. Dans une forme de réalisation simple de l'invention, le diaphragme est constitué par une seule pièce métallique mince ayant la forme générale d'un petit disque, dont la périphérie est maintenue entre les deux joints annulaires souples. Pour obtenir des caractéristiques de fonctionnement particulières, il peut aussi être intéressant de prévoir, dans certains cas, un diaphragme constitué par deux pièces métalliques minces accolées, ayant chacune la forme générale d'un petit disque, I'ensemble de ces deux pièces étant maintenu par sa périphérie entre les deux joints annulaires souples. Les deux pièces métalliques accoléés peuvent avoir la même épaisseur, ou encore être d'épaisseurs différentes auquel cas la pièce la plus mince, donc la plus facilement déformable, est située de préférence du côté où le diaphragme est sollicité par les moyens fournissant l'information de commande.Une telle variante avec "double diaphragme" ne modifie en rien le montage de ce diaphragme entre deux joints, et elle permet une meilleure maîtrise des caractéristiques de fonctionnement, alors que l'utilisation d'un diaphragme unique trop épais présenterait des difficultés. Dans le cas d'un contacteur fonctionnant comme un "manocontact", lors d'applications particulières et notamment dans le cas d'un double diaphragme, on peut être amené à obtenir des pressions de mise en contact et de rupture de contact correspondant à des plages de pression bien précises il est alors possible d'ajuster le retour du diaphragme par un élément élastique tel que ressort ou pièce en élastomère qui, comprimé par le diaphragme ou un élément solidaire de celui-ci, vient favoriser le retour à l'état stable de l'ensemble sous la pression voulue, en exerçant un effort de rappel complémentaire. La périphérie du diaphragme, et les deux joints annulaires souples sont avantageusement logés dans une cavité annulaire délimitée, d'une part, par le corps du contacteur et, d'autre part, par une entretoise annulaire disposée entre l'un des joints et une bague de réglage. L'entretoise peut être sertie sur le corps du contacteur, cette entretoise pressant les joints de manière que ceux-ci maintiennent le diaphragme et assurent simultanément l'étanchéité. Dans le cas d'un contacteur fonctionnant comme un "manocontact", le corps de ce contacteur comporte simplement, d'un côté du diaphragme maintenu entre les deux joints annulaires souples, un passage permettant l'arrivée d'un fluide pneumatique ou hydraulique sous pression jusqu'à une face du diaphragme. S'il s'agit d'un contacteur commandé mécaniquement, le corps du contacteur comporte, d'un côté du diaphragme, un évidement coaxial à ce diaphragme, dans lequel est monté coulissant un poussoir de commande agissant, par son extrémité, sur la partie centrale du diaphragme. Avantageusement, le poussoir comprend un organe de commande directement monté coulissant dans le corps du contacteur, et un doigt de poussée qui est lui-même monté coulissant en direction axiale dans l'organe de commande et qui agit sur la partie centrale du diaphragme, un ressort travaillant en compression étant monté entre l'organe de commande et le doigt de poussée, de manière à pouvoir absorber une éventuelle "surcourse" de l'organe de commande. Le contact électrique sera lui-même un contact à course faible et à fermeture ou ouverture très rapide, pour ne-pas retarder l'action provoquée par le passage brusque du diaphragme d'une position à l'autre. Le contact électrique pouvant posséder son propre ressort de rappel, notamment en forme de lame, il convient que l'effet de ce ressort de rappel soit moins fort que l'effet de ressort de sens opposé produit par le diaphragme lui-même, lors de son passage de la position de repos à la position de travail, de manière à ne pas s'opposer au fonctionnement normal du diaphragme; le ressort de rappel doit cependant assurer le retour du diaphragme à sa position de repos.Un petit poussoir, éven,uellement pourvu d'un compensateur, est disposé entre la partie centrale du diaphragme et une partie mobile du contact électrique de manière à transmettre à cette partie mobile le déplacement axial de la partie centrale du diaphragme, lorsque ce dernier passe de sa position de repos à sa position de travail. De toute façon, I'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, quelques formes d'exécution de ce contacteur électrique à action brusque Figure I est une vue en coupe passant par l'axe d'un contacteur électrique conforme à l'invention, constituant un "manocontact" Figure 2 est un schéma illustrant le montage du diaphragme du contacteur selon l'invention, dans le cas où ce diaphragme est constitué par une seule pièce Figure 3 montre un autre diaphragme, constitué par deux pièces accolées Figure 4 est une vue en coupe passant par l'axe d'un contacteur conforme à l'invention, avec commande mécanique. La figure I montre un "manocontact", avec un corps évidé I de forme générale cylindrique ou prismatique, dont l'axe est indiqué en 2. Le corps 1 comporte un passage axial 3 percé d'un côté et débouchant dans un évidement de ce corps 1 qui renferme, d'une part, un diaphragme 4 et, d'autre part, un contact électrique 5. Le passage 3 est raccordé à un circuit non représenté rempli d'un fluide pneumatique ou hydraulique sous pression, agissant sur l'une des faces du diaphragme 4 de manière à commander, par l'intermédiaire de ce diaphragme 4, la fermeture ou l'ouverture du contact électrique 5. Le corps 1 présente extérieurement, du côté du passage 3, un filetage 6 pour le raccordement au circuit de fluide pneumatique ou hydraulique. Le diaphragme 4, utilisé dans ce contacteur, est représenté d'une manière isolée sur la figure 2. Ce diaphragme 4, réalisé en métal de faible épaisseur et ayant l'allure générale d'un petit disque, comprend une partie périphérique annulaire 8, sensiblement plane, et une partie centrale 9 qui présente une forme bombée. Lorsque le diaphragme 4 n'est pas sollicité, il occupe une position dite "de repos", qui est la position indiquée sur la figure 2 par le tracé en traits continus ; la concavité de la partie centrale 9 du diaphragme 4 est alors tournée dans un sens déterminé.Lorsque le diaphragme 4 est sollicité par un effort F orienté parallèlement à l'axe 2, et s'appliquant sur la face qui est convexe au repos, ce diaphragme 4 se déforme élastiquement et de façon brusque, notamment dans sa partie centrale 9 qui, après passage par une position intermédiaire instable sensiblement plane, vient dans une position finale bombée avec une concavité de sens opposé à celle de sa position de repos. Le diaphragme 4 occupe alors une position dite "de travail", indiquée par le tracé en traits mixtes de la figure 2. Dès que l'effort F cesse de s'exercer, ou devient trop faible, le diaphragme 4 revient de lui-même à sa position de repos précédemment définie, en repassant par la position intermédiaire instable. Selon l'invention, la partie périphérique 8 du diaphragme 4 est maintenue entre deux joints souples toriques 10 et 11, qui présentent l'un et l'autre à l'état libre une section ronde comme indiqué sur la figure 2. En se référant de nouveau à la figure 1, les deux joints toriques 10 et 11 assurant le maintien du diaphragme 4 sont montés et comprimés dans une cavité annulaire 12, délimitée d'une part par le corps 1 du contacteur, d'autre part par une entretoise annulaire 13 retenue sur le corps 1 au moyen d'un sertissage 14. Le diaphragme 4 est monté ainsi dans un sens tel qu'en position de repos, sa face convexe soit tournée vers le passage 3. Une bague de réglage 15 avec rampe, montée dans l'évidement du corps 1, est appliquée contre l'entretoise 13. Le contact électrique 5 comprend deux bornes 16 et 17, qui sont portées par un socle isolant 18 et qui traversent ce socle 18, lequel est immobilisé à une extrémité du corps I avec interposition d'un joint d'étanchéité torique 19. La première borne 16 porte un grain de contact fixe 20, tandis que la seconde borne 17 porte une lame conductrice recourbée 21, déformable élastiquement, qui porte elle-même, à son extrémité libre, un grain de contact mobile 22 placé en regard du grain de contact fixe 20. Entre la partie centrale du diaphragme 4 et la lame porte-contact 21, il est prévu un petit poussoir 23, monté coulissant suivant l'axe 2 du contacteur, en étant guidé dans l'ouverture centrale de l'entretoise 13. Le poussoir 23 s'appuye d'un côté sur le diaphragme 4 et il est pourvu, sur son côté opposé, d'un compensateur 24 appuyé sur la lame 21. Lorsque le diaphragme 4 se trouve en position de repos, le poussoir 23 reste dans sa position la plus à gauche (par référence à la figure 1). Par l'effet de sa propre élasticité, la lame 21 maintient alors le grain de contact mobile 22 à distance du grain de contact fixe 20 ; le contact 5 est alors ouvert, aucun passage de courant électrique ne pouvant se faire entre les deux bornes 16 et 17. Lors du passage brusque du diaphragme 4 vers sa position de travail, le poussoir 23 est déplacé brusquement vers la droite (toujours par référence à la figure 1), et il vient exercer sur la lame 21, par l'intermédiaire du compensateur 24, une poussée qui déforme cette lame 21 et qui amène ainsi le grain de contact mobile 22 contre le grain de contact fixe 20. Le contact 5 se trouve alors fermé, le courant électrique pouvant passer de la borne 16 à la borne 17, en parcourant la lame conductrice 21. Dès que le diaphragme 4 n'est plus sollicité et revient dans sa position de repos, le contact électrique 5 s'ouvre par l'effet de ressort de la lame 21, laquelle ramène le poussoir 23 vers la gauche. Il peut être adjoint facultativement un élément élastique 32, constitué à titre d'exemple par un joint torique comme montré sur la figure 1. L'élément élastique 32 permet, suivant les caractéristiques d'ouverture du contact 5, d'ajuster le retour du diaphragme 4 à l'état stable de repos sous la pression désirée. Cet élément élastique 32 est comprimé par le poussoir 23, lui-même en liaison avec le diaphragme 4, et il vient en appui sur I'entretoise annulaire 13. L'effort de rappel de l'élément élastique 32 s'ajoute à l'effort de rappel exercé par la lame 21 formant ressort qui porte le grain de contact mobile 22. La figure 3 illustre une variante, concernant la structure du diaphragme. Deux pièces métalliques minces 4a et 4b, en forme de petits disques de même diamètre, sont ici disposées suivant le même axe 2 et accolées de manière à constituer le diaphragme. L'ensemble des deux pièces 4a et 4b est maintenu, par sa périphérie, entre deux joints toriques 1G et 11 selon la disposition exposée plus haut en référence aux figures I et 2. Si les deux pièces 4a et 4b possèdent des épaisseurs distinctes, respectivement désignées par e et E, la pièce 4a de plus petite épaisseur e forme la face convexe, tandis que la pièce 4a de plus grande épaisseur E forme la face concave, lorsque le diaphragme occupe sa position de repos, qui est la position représentée sur la figure 3. La figure 4, sur laquelle les éléments correspondant à ceux décrits précédemment sont désignés par les mêmes repères, montre un contacteur avec commande mécaniique, toujours pourvu d'un diaphragme 4 maintenu par sa périphérie entre deux joints toriques 15 et 11. Le corps 1 du contacteur comporte ici, du côté du diaphragme 4 opposé au contact électrique 5, un évidement 25 creusé suivant l'axe 2 du corps 1, et recevant un poussoir de commande 26 monté mobile en translation dans la direction de l'axe 2. Dans la forme particulière d'exécution représentée à la figure 4, le poussoir 26 comprend un organe de commande 27 directement monté coulissant dans le corps 1, et servant lui-même de guide de coulissement pour un doigt de poussée 28 agissant sur la partie centrale du diaphragme 4. Un ressort 29, travaillant en compression, lie élastiquement le doigt de poussée 28 à l'organe de commande 27, de manière à pouvoir absorber un éventuelle "surcourse" de l'organe de commande 27. II est encore prévu, de l'autre côté du diaphragme 4, un petit poussoir 23 agissant sur une lame porte-contact 21. Le socle isolant 18, portant les deux bornes 16 et 17, est prolongé ici en direction du diaphragme 4 pour s'appliquer lui-même contre l'un des joints toriques 11 maintenant ce diaphragme 4, le petit poussoir 23 étant monté coulissant dans une pièce 30 qui ne sert plus d'entretoise. La lame 21, portant le grain de contact mobile 22, est sollicitée dans le cas de la figure 4 par un ressort de rappel 31, dont l'effet doit être moins fort que l'effet de ressort de sens opposé produit par le diaphragme 4, lors de son passage de la position de repos à la position de travail, donc lorsque ce diaphragme 4 est déplacé par le poussoir de commande 26. Des contacteurs électriques à action brusque, tels que décrits ci-dessus, peuvent faire partie de l'équipement de véhicules automobiles, notamment pour assurer des fonctions de contrôle, de sécurité ou de signalisation, le mode de montage du diaphragme 4 permettant d'effectuer de très nombreux cycles de fonctionnement sans incidents, tout en assurant une parfaite étanchéité. En particulier, un contacteur du genre "manocontact" selon la figure I peut être monté sur le circuit hydraulique de freinage d'un véhicule automobile pour commander l'allumage des feux arrière de "stop", tandis qu'un contacteur à commande mécanique, selon la figure 4, est utilisable comme contacteur de commande des feux de marche arrière (feux de recul) sur un véhicule automobile. Bien entendu, I'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce contacteur électrique à action brusque qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe, et en particulier l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention en modifiant le type ou les détails constructifs du contact électrique, pourvu que ce contact soit à faible course et que sa commande soit assurée par l'intermédiaire d'un diaphragme ayant les caractéristiques décrites. REVENDICATIONS 1. Contacteur électrique à action brusque, dans lequel la commande d'ouverture et/ou de fermeture d'un contact électrique (5) à course faible est réalisée, à partir de moyens fournissant une information de commande (3 ; 26), par l'intermédiaire d'un diaphragme (4) déformable élastiquement et pouvant occuper deux positions bombées avec des concavités de sens opposés, à savoir une position de repos qui est la position "naturelle" du diaphragme (4), et une position de travail qui est maintenue seulement lorsque le diaphragme (4) est sollicité par les moyens fournissant l'information de commande (3 ; 26), caractérisé en ce que le diaphragme (4) est maintenu, par sa périphérie (8), entre deux joints annulaires (15,11) en matière souple, eux-mêmes montés à l'intérieur d'un logement (12) ménagé dans le corps (I) du contacteur. 2. Contacteur électrique à action brusque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diaphragme (4) est maintenu entre deux joints toriques (10,11), ayant à l'état libre une section ronde. 3. Contacteur électrique à action brusque selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le diaphragme est constitué- par une seule pièce métallique mince ayant la forme générale d'un petit disque (4), dont la périphérie (8) est maintenue entre les deux joints annulaires souples (10,11). 4. Contacteur électrique à action brusque selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que le diaphragme est constitué par deux pièces métalliques minces accolées (4a,4b), ayant chacune la forme d'un petit disque, I'ensemble de ces deux pièces (4a,4b) étant maintenu par sa périphérie entre les deux joints annulaires souples (10,11). 5. Contacteur électrique à action brusque selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux pièces métalliques accolées (4a,4b), constituant le diaphragme, sont d'épaisseurs différentes (e, E), la pièce la plus mince (4a) étant située de préférence du côté où le diaphragme est sollicité par les moyens fournissant l'information de commande (3 ; 26). 6. Contacteur électrique à action brusque selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la périphérie du diaphragme (4) et les deux joints annulaires souples (10, 11) sont logés dans une cavité annulaire (12) délimitée, d'une part, par le corps (1) du contacteur et, d'autre part, par une entretoise annulaire (13) disposée entre l'un des joints (Il) et une bague de réglage (15). 7. Contacteur électrique à action brusque selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce qu'il comprend encore un élément élastique (32) exerçant un effort de rappel complémentaire, favorisant le retour du diaphragme (4) à son état stable de repos. 8. Contacteur électrique à action brusque selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce qu'il constitue un dispositif du genre "manocontact", le corps (I) de ce contacteur comportant, d'un côté du diaphragme (4) maintenu entre les deux joints annulaires souples (10,11), un passage (3) permettant l'arrivée d'un fluide pneumatique ou hydraulique sous pression jusqu'à une face du diaphragme (4). 9. Contacteur électrique à action brusque selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce qu il est commandé mécaniquement, le corps (I) de ce contacteur comportant, d'un côté du diaphragme (4), un évidement (25) co-axial à ce diaphragme (4), dans lequel est monté coulissant un poussoir de commande (26) agissant, par son extrémité, sur la partie centrale du diaphragme (4). 10. Contacteur électrique à action brusque selon la revendication 9, caractérisé en ce que le poussoir (26) comprend un organe de commande (27) directement monté coulissant dans le corps (1) de ce contacteur, et un doigt de poussée (28) qui est lui-même monté coulissant en direction axiale dans l'organe de poussée (27) et qui agit sur la partie centrale du diaphragme (4), un ressort travaillant en compression (29) étant monté entre l'organe de commande (27) et le doigt de poussée (28), de manière à absorber une éventuelle "surcourse" de l'organe de commande (27). 11. Contacteur électrique à action brusque selon l'une quelconque des revendications I à 10, caractérisé en ce que le contact électrique (5) possède son propre ressort de rappel (31), notamment en forme de lame, I'effet de ce ressort de rappel (31) étant moins fort que l'effet de ressort de sens opposé produit par le diaphragme (4) lui-même, lors de son passage de la position de repos à la position de travail, tout en assurant le retour du diaphragme (4) à sa position de repos.. 12. Contacteur électrique à action brusque selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'un petit poussoir (23), éventuellement pourvu d'un compensateur (24), est disposé entre la partie centrale (9) du diaphragme (4) et une partie mobile (21) du contact électrique (5), de manière à transmettre à cette partie mobile (21) le déplacement axial de la partie centrale (9) du diaphragme (4), lorsque ce dernier passe de sa position de repos à sa position de travail.