Brevet FR2660109A1 — publié le 19910927

MECANISME DE COMMANDE D'UN INTERRUPTEUR A TROIS POSITIONS L'invention est relative à un mécanisme de commande d'un interrupteur électrique à arbre principal portant ou actionnant des contacts et susceptible d'être sélectivement amené en trois positions stables, une position centrale d'ouverture et de part et d'autre de cette position centrale, respectivement une position de fermeture de l'interrupteur et une position de fermeture de la mise à la terre, ledit arbre principal étant relié par des leviers à genouillères, d'une part à un premier dispositif de commande de fermeture et d'ouverture de l'interrupteur et d'autre part à un deuxième dispositif de commande de fermeture et d'ouverture de la mise à la terre. Un mécanisme de commande connu du genre mentionné comporte deux dispositifs de commande indépendants, l'un de fermeture et d'ouverture de l'interrupteur et l'autre de fermeture et d'ouverture de la mise à la terre Chacun de ces dispositifs du genre Tumbler dispose d'un ressort et des systèmes d'inter- verrouillage interdisent toute fausse manoeuvre, notamment une fermeture de la mise à la terre lorsque l'interrupteur est fermé. Ces dispositifs sont compliqués et d'une fiabilité incertaine. L'invention à pour but de permettre la réalisation d'un mécanisme de commande simplifié à autoverrouillage incorporé et à manoeuvre brusque. Le mécanisme de commande selon l'invention est caractérisé en ce que lesdits premier et deuxième dispositifs de commande coopèrent avec un ressort imposant des manoeuvres brusques dudit arbre principal et que lesdits leviers à genouillères transmettent à l'arbre principal un couple croissant à partir de ladite position centrale vers les positions de fermeture de l'interrupteur et de la mise à la terre pour venir en ces dernières positions au point mort de verrouillage stable de l'arbre principal. Le mécanisme peut commander un interrupteur tripolaire du type décrit dans le brevet français 2 606 209 dans lequel l'arbre principal porte trois ponts de contact qui coopèrent avec des contacts fixes répartis sur la périphérie de l'enveloppe de l'interrupteur La position centrale de l'arbre principal correspond à l'ouverture de l'interrupteur qui peut être fermé par une rotation de cet arbre principal dans un sens prédéterminé Une rotation inverse de l'arbre principal à partir de la position d'ouverture de l'interrupteur correspond à la mise à la terre, d'une manière bien connue des spécialistes. Selon la présente invention, la manoeuvre de fermeture et d'ouverture de l'interrupteur est commandée par une rotation alternée du premier arbre de commande, notamment par un levier de commande, tandis que la manoeuvre de fermeture et d'ouverture du dispositif de mise à la terre est commandée par le deuxième arbre, notamment au moyen d'un levier de commande La rotation de l'arbre de commande provoque l'armement du ressort, lequel déplace brusquement l'arbre principal dès le franchissement du point mort pour réaliser une manoeuvre brusque Chaque arbre de commande porte un plateau avec un maneton excentré et le ressort est intercalé entre les deux manetons pour réaliser sélectivement l'entraînement du plateau dès le franchissement du point mort La liaison entre l'arbre de commande et le plateau comporte une lumière pour permettre une course morte de désaccouplement du plateau de l'arbre de commande pendant la phase de mouvement brusque engendrée par la détente du ressort. L'arbre principal porte une manivelle dont l'extrémité est reliée par deux bielles à des secteurs montés coaxialement à rotation sur les deux arbres de commande Chaque secteur coopère avec le plateau associé par une liaison à course morte permettant un entraînement positif du secteur par le plateau pendant la course de détente du ressort La bielle ou levier articulé constitue -avec le secteur associé une genouillière dont les leviers sont sensiblement perpendiculaires en position d'ouverture de l'interrupteur, ces leviers venant en position de point mort dans la position de fermeture assurant un verrouillage positif de l'arbre principal La rotation du secteur dans le sens de fermeture est limitée par une butée La manivelle constitue avec chaque bielle une genouillère, l'ensemble étant agencé de telle manière que dans la position de fermeture par exemple de l'interrupteur, toute action exercée sur l'arbre de commande de mise à la terre tend à accentuer la fermeture de l'interrupteur et réciproquement Dans la position d'ouverture de l'interrupteur chaque plateau coopère avec une butée de limitation de la rotation sous l'action du ressort Les plateaux portent des cames de commande de leviers de verrouillage agencés pour verrouiller l'arbre principal en position d'ouverture pendant la phase d'armement du ressort En fin de course d'armement du ressort la came correspondante actionne le levier de verrouillage de manière à autoriser une rotation de l'arbre principal dans la direction imposée par le ressort après le franchissement du point mort Ce dispositif de verrouillage empêche toute rotation imtempestive de l'arbre principal pendant les phases d'armement Ce dispositif de verrouillage empêche également tout rebondissement lors de l'ouverture de l'interrupteur Le mécanisme comporte une sécurité additionnelle constituée par un fléau d'inter- verrouillage interdisant la manoeuvre de la mise à la terre lorsque l'interrupteur est fermé et inversement Ce fléau d'inter-verrouillage coopère avec les arbres de commande par exemple en empêchant la mise en place du levier de manoeuvre Le mécanisme peut être motorisé en accouplant à l'arbre de commande de l'interrupteur un moteur à sens de rotation alterné, cette motorisation étant favorisée par des courses mortes autorisant un arrêt progressif du moteur après la phase d'armement du ressort. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un mécanisme selon l'invention, le flasque avant étant représenté par son contour en traits discontinus et l'interrupteur étant en position ouvert; la figure 2 est une vue éclatée du mécanisme selon la figure 1 montrant les positions respectives des différents composants; les figures 3, 4, 5, et 6 sont des vues analogues à celles de la figure 2 montrant le mécanisme respectivement en cours d'armement du ressort pour la fermeture de l'interrupteur; en position fermé de l'interrupteur; en cours d'armement du ressort pour la mise à la terre; la position de mise à la terre. Sur les figures un arbre principal 1 O est monté à rotation entre deux flasques 11,12 solidarisés par des entretoises 13. L'arbre principal 10 peut être accouplé ou constitué l'arbre porte contact d'un interrupteur à trois positions par exemple du type décrit dans le brevet français N O 2 606 209 L'arbre principal 10 peut occuper trois positions distinctes stables, en l'occurrence une position centrale Cl correspondant à la position ouvert et de part et d'autre une position C 2 de fermeture de l'interrupteur et une position C 3 de mise à la terre Les positions C 2 et C 3 sont symétriques de Cl avec un écart angulaire de 600 mais d'autres valeurs sont utilisables L'arbre principal 10 est relié mécaniquement d'une part à un dispositif de commande 14 de fermeture et d'ouverture de l'interrupteur et d'autre part à un dispositif de commande 15 de fermeture et d'ouverture de la mise à la terre Le dispositif de commande 1-4 de l'interrupteur comporte un arbre de commande 16 sur lequel sont montés à rotation un entraîneur 17, une paire de plateaux 18 et un secteur 19 D'une manière analogue le dispositif de commande de mise à la terre 15 comporte un arbre de commande 20 sur lequel sont montés à rotation un entraîneur 21, une paire de plateaux 22 et un secteur 23 Un maneton excentré 24 est intercalé et solidarisé à la paire de plateaux 18 de commande de l'interrupteur tandis qu'un maneton excentré 25 est intercalé et solidarisé à la paire de plateaux 22 de la commande de mise à la terre Une tige télescopique 26, articulée par ses extrémités aux manetons 24,25, porte un ressort de compression 27 sollicitant les manetons 24,25 en position écarté L'entraîneur 17 du dispositif de commande de l'interrupteur porte à son extrémité libre un coupleur 28 d'un levier de manoeuvre (non représenté) et à son extrémité adjacente au plateau 18 deux doigts d'entraînement 29, 30 qui encadrent avec jeu un axe 31 porté par la paire de plateaux 18 L'extrémité opposée de l'axe 31 est engagée dans une lumière circulaire 62 ménagée dans le secteur 19 Le secteur 19 est relié mécaniquement à une manivelle 32, clavetée sur l'arbre principal 10, par un levier 33 articulé à la manivelle 32 par une genouillère 34 et articulé au secteur 19 par une genouillère 35 Il est facile de voir qu'une rotation de l'entraîneur 17 provoque le déplacement avec jeu de l'axe 31 et des plateaux associés 18 ainsi qu'une rotation du secteur 19 transmise par le levier articulé 33 à la manivelle 32 et à l'arbre principal 10. D'une manière analogue à celle décrite ci-dessus l'entraîneur 21 du dispositif de mise à la terre 15 porte à son extrémité libre un coupleur 36 d'un levier de manoeuvre (non représenté). L'extrémité opposée de l'entraîneur 21 porte deux -butées 37,38 encadrant avec jeu un axe 39 porté par la paire de plateaux 22. L'extrémité opposée de l'axe 39 est intercalée avec jeu entre deux surfaces de butée 40,41 portées par le secteur 23 Le secteur 23 est relié mécaniquement à la manivelle 32 par un levier articulé 42 dont l'une des extrémités est reliée à la genouillère 34 de la manivelle 32 et dont l'autre extrémité est articulée à la genouillère 43 du secteur 23 La rotation de l'entraîneur 21 provoque le déplacement de l'axe 39 avec les plateaux 22 et celui du secteur 23 dont la rotation est transmise par le levier 42 à la manivelle 32 et à l'arbre principal 10. Dans la position ouvert de l'interrupteur, représentée à la figure 2, le ressort 27 sollicite la paire de plateaux 1 8 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre en appui d'une butée fixe 44 La ligne d'action du ressort 27 est sensiblement perpendiculaire au rayon du plateau 18 passant par le maneton 24. Le ressort 27 sollicite d'une manière analogue la paire de plateaux 22 du dispositif de mise à la terre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre d'appui de l'axe 39 contre une butée fixe 45 L'axe 31 en fond de lumière 62 empêche toute rotation du secteur 19 dans le sens des aiguilles d'une montre et de ce fait toute rotation de la manivelle 32 et de l'arbre principal dans le sens inverse des aiguilles d'une montre Le secteur 23 en butée contre l'axe 39 est empêché de tourner dans le sens des aiguilles d'une montre et de ce fait entrave toute rotation de la manivelle 32 et de l'arbre principal 10 dans le sens des aiguilles d'une montre Le doigt 30 de l'entraîneur 17 coopère avec une butée fixe 46 tandis que la rotation de l'entraîneur 21 est limitée par un ergot 47 coopérant avec deux butées fixes 48,49. Le maneton 34 de la manivelle 32 coopère avec un dispositif de verrouillage constitué par un premier levier 50 pivotant sur un axe fixe 51, dont l'une des extrémités porte un galet 52 coopérant avec la surface externe du plateau 18 agencé en came 53 et dont l'extrémité opposée porte une surface de butée 54 empêchant la rotation de la manivelle 32 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre Le maneton 34 coopère avec un deuxième levier de verrouillage 55 pivotant sur un axe fixe 56 et l'une des extrémités du deuxième levier 55 porte un galet 57 engagé par la surface externe du plateau 22 agencé en came 58 L'extrémité opposée du levier 55 porte une surface de butée 59 empêchant en position de verrouillage une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre de la manivelle 32. Le mécanisme fonctionne de la manière suivante Fermeture de l'interrupteur (figure 1 à 4). Le mécanisme étant dans la position ouvert, représentée aux figures 1 et 2, le levier de manoeuvre est accouplé à l'entraîneur 17 de l'arbre de commande 16 de l'interrupteur Une rotation du levier de manoeuvre et de l'entraîneur 17 dans le sens des aiguilles d'une montre provoque le déplacement de l'axe 31 et une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre de la paire de plateaux 18 amenant une compression du ressort 27 pendant la phase d'armement de ce dernier représentée à la figure 3 Pendant cette phase d'armement l'axe 31 se déplace dans la lumière 62 sans déplacer le secteur 19, la manivelle 32 restant en position centrale en étant verrouillée par les surfaces de butée 54,59 encadrant le maneton 34 dans la position Cl En fin de phase d'armement du ressort 27, correspondant à l'alignement de l'arbre 16 et des manetons 24,25, le ressort 27 devient moteur et dès le franchissement du point mort entraîne en rotation brusque la paire de plateaux 18 indépendamment de l'entraîneur 17 Cette rotation brusque de la paire de plateaux 18 est transmise par l'axe 31, qui a atteint de fond de la lumière 62 au secteur 19 dont le pivotement dans le sens des aiguilles d'une montre est transmis par le levier articulé 33 à la manivelle 32 et à l'arbre principal 10 qui pivote dans le sens inverse des aiguilles d'une montre vers la position C 2 de fermeture de l'interrupteur, représentée à la figure 4 Ce pivotement a été autorisé par effacement de la surface de butée 54 dû à l'action de la came 53 sur le galet 52 en fin de course d'armement du ressort 27 (figure 3) Pendant la course de fermeture les leviers articulés par la genouillère 35, en l'occurrence le rayon du secteur 19 passant par la genouillère 35 et le levier articulé 33, passent d'une position quasi perpendiculaire à une position d'alignement représentée à la figure 4 Le pivotement du secteur 1 9 est de plus limité par une butée 60 Le couple transmis à la manivelle 32 augmente avec le pivotement vers la position de fermeture de l'interrupteur Pendant cette course de fermeture le levier articulé 42 du dispositif de mise à la terre pivote légèrement et transmet au secteur associé 23 un déplacement limité du fait des positions relatives du secteur 23 et du levier articulé 42. Ce déplacement limité est compensé par le jeu entre les surfaces de butée 40,41 et l'axe 39 Le dispositif de mise à la terre 15 n'est autrement pas affecté par la manoeuvre de fermeture de l'interrupteur. Ouverture de l'interrupteur: En partant de la position de fermeture représentée à la figure 4 il suffit d'actionner l'entraîneur 1 7 par le levier de manoeuvre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour entraîner l'axe 31 par le doigt 29 en provoquant une rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre de la paire de plateaux 18 vers la position d'armement du ressort 27 représentée à la figure 3 Pendant cette phase d'armement l'axe 31 coulisse dans la lumière 62 sans déplacement du secteur 19 Dès le franchissement du point mort le ressort 27 devient actif et fait tourner le plateau 18 qui entraîne par l'axe 31 le secteur 19 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre Cette rotation est transmise par le levier articulé 33 à la manivelle 32 et à l'arbre principal qui revient à la position illustrée à la figure 2 Dès la fin de la phase d'armement du ressort 27 la came 53 libère le levier de verrouillage 50 qui revient par tout moyen approprié par exemple par un ressort non représenté dans la position de verrouillage pour emprisonner le maneton 34 revenu dans la position d'ouverture Ce dispositif de verrouillage empêche tout rebondissement à l'ouverture de l'interrupteur. Fermeture de la mise à la terre: En partant de la position ouverte représentée à la figure 2 il suffit d'accoupler le levier de manoeuvre à l'entraîneur 21 et de tourner ce dernier dans le sens des aiguilles d'une montre pour déplacer l'axe 39 et la paire de plateaux 22 dans le sens des aiguilles d'une montre (figure 5) Pendant la phase d'armement du ressort 27 l'axe 39 n'agit pas sur le secteur 23, la surface de butée 41 n'étant engagée qu'à la fin de la phase d'armement Dès le franchissement du point mort le ressort 27 devient moteur et entraîne brusquement la paire de plateaux 22 et par l'intermédiaire de la l'axe 39 en appui sur la surface de butée 41 le secteur 23 dans le sens des aiguilles d'une montre Cette rotation est transmise par le levier articulé 42 à la manivelle 32 et à l'arbre principal 10 qui pivotent ensemble dans le sens des aiguilles d'une montre vers la position de mise à la terre représentée à la figure 6 Ce pivotement est autorisé par le retrait de la surface de verrouillage 59, intervenu en fin de phase d'armement du ressort 27 par l'action de la came 58 sur le galet 57 Dans la position de fermeture de la mise à la terre les leviers à genouillère 43 sont quasiment alignés et la rotation du secteur 23 est limitée par une butée 61 Cet alignement empêche tout pivotement inverse de la manivelle 32 et il est facile de voir que de la manière décrite ci-dessus le couple transmis à la manivelle 32 est allé en croissant au cours du mouvement de fermeture de la mise à la terre Le levier articulé 33 a transmis au secteur 19 un mouvement limité autorisé par la lumière 62 les autres composants du dispositif de fermeture de l'interrupteur restant dans leur position originale Dans la position de mise à la terre représentée à la figure 6 une action sur le secteur 19 du dispositif de commande de l'interrupteur ne peut qu'accentuer la fermeture de la mise à la terre. Ouverture de la mise à la terre Une rotation de l'entraîneur 21 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre provoque l'entraînement de l'axe 39 par la surface de butée 37 et un armement du ressort 27 par rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre de la paire de plateaux 22 Dès le franchissement du point mort le ressort 27 entraîne brusquement en rotation la paire de plateaux 22 et le secteur 23 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre ramenant la manivelle 32 dans sa position ouvert Le dispositif de verrouillage revient dans la position originale d'encadrement dumaneton 34 en évitant de la manière indiquée ci- dessus tout rebondissement Les butées 46,48,49 limitent les mouvements des entraîneurs 17,21 afin d'éviter toute fausses manoeuvres. La commande d'ouverture et de fermeture de l'interrupteur peut être automatisée en accouplant à l'entraîneur 17 un moteur par exemple électrique capable de déplacer en rotation dans un sens ou dans l'autre l'entraîneur 17 Il est facile de voir que 1 O l'action du moteur s'arrête à la fin de la phase d'armement du ressort 27 lors de la course de fermeture reprèsentée-àla figure 3 et qu'après interruption de l'alimentation du moteur à ce moment là, celui-ci peut poursuivre par inertie sa rotation sans rattraper l'axe 31 déplacé brusquement par le ressort 27 De la même manière lors d'une course d'ouverture le moteur tourne en sens inverse et amène le ressort 27 en position armée avant d'être arrêté par interruption de l'alimentation tout en poursuivant sa course par inertie sans entraver le mouvement d'ouverture. Un inter-verrouillage additionnel est avantageusement réalisé par un fléau empêchant la mise en place simultanée de leviers de manoeuvre sur les arbres 16,20 En allongeant la lumière 62 ou en écartant les surfaces de butées 40,41 il est possible d'obtenir un effet de choc pouvant rompre les forces de soudage ou d'inertie du mécanisme. L'invention est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre particulièrement décrit, mais elle s'étend à toute variante de réalisation, notamment à celle dans laquelle les surfaces de butée 40,41 seraient remplacées par une lumière analogue à la lumière 62 Inversement la lumière pourrait être remplacée par des surfaces de butée et l'arbre de commande pourrait être solidaire de l'entraîneur ou d'une des autres pièces montées à rotation sur cet arbre. REVENDICATIONS 1 Mécanisme de commande d'un interrupteur électrique à arbre principal ( 10) portant ou actionnant des contacts et susceptible d'être sélectivement amené en trois positions stables (Cl,C 2,C 3), une position centrale (Cl) d'ouverture et de part et d'autre de cette position centrale respectivement une position de fermeture de l'interrupteur (C 2) et une position de fermeture de la mise à la terre (C 3), ledit arbre principal ( 10) étant relié par des leviers à genouillères ( 19,33,23,42) d'une part à un premier dispositif de commande ( 14) de fermeture et d'ouverture de l'interrupteur et d'autre part à un deuxième dispositif de commande ( 15) de fermeture et d'ouverture de la mise à la terre, caractérisé en ce que lesdits premier ( 14) et deuxième ( 15) dispositifs de commande coopèrent avec un ressort ( 27) imposant des manoeuvres brusques dudit arbre principal ( 10) et que lesdits leviers à genouillères ( 19,33,23,42) transmettent à l'arbre principal un couple croissant à partir de ladite position centrale (Cl) vers les positions (C 2,C 3) de fermeture de l'interrupteur et de la mise à la terre pour venir en ces dernières positions au point mort de verrouillage stable de l'arbre principal. 2 Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un premier arbre ( 16) de commande de fermeture et d'ouverture de l'interrupteur par une rotation alternée de ce premier arbre et un deuxième arbre ( 20) de commande de fermeture et d'ouverture de la mise à la terre par une rotation alternée de ce deuxième arbre. 3 Mécanisme selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier arbre ( 16) de commande porte un premier plateau ( 18) ayant un maneton ( 24) excentré, que le deuxième arbre ( 20) de commande porte un deuxième plateau ( 22) ayant un maneton excentré et que ledit ressort ( 27) est intercalé entre les deux manetons ( 24,25). 4 Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits arbres ( 16,22) de commande est relié au plateau associé par un accouplement ( 29,30,31; 37,38,39) à course morte pour la transmission positive au plateau du mouvement d'armement du ressort ( 27) et pour une détente brusque de ce dernier avec une rotation correspondante du plateau indépendante de l'arbre de commande. Mécanisme selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit accouplement ( 22,30,31; 37,38,39) à course morte comporte deux butées encadrant avec jeu un ergot ( 31,39). 6 Mecanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque plateau ( 18,22) associé à un arbre de commande ( 1 6,20) présente une butée ( 44,45) définissant la position détendue du ressort ( 27) intercalé entre les manetons ( 24,25) des deux plateaux et que dans ladite position détendue la ligne d'action du ressort est sensiblement perpendiculaire au rayon du plateau passant par le maneton ( 24,25). 7 Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun desdits leviers à genouillères comporte un premier ( 19,23) et un deuxième levier ( 33,42), ledit premier levier étant constitué par un secteur ( 19,23) monté à rotation sur l'arbre de commande ( 16,20) et que la liaison entre le plateau ( 18, 22) et ledit secteur ( 19,23) associé, présente une course morte ( 31,62; 39,40,41) de désacouplement du secteur ( 19,23) pendant la course du plateau correspondant à l'armement du ressort ( 27) et d'accouplement positif pendant la course de détente du ressort pour entraîner le secteur ( 19,23) et l'arbre principal ( 10) porte-contacts. 8 Mécanisme selon la revendication 7 caractérisé en ce que ledit arbre principal ( 10) porte une manivelle ( 32) à l'extrémité ( 34) de laquelle sont articulées les deuxièmes leviers ( 33,42) desdits leviers à genouillères ( 19,33,23,42), que chaque secteur ( 19,23) coopère avec une butée ( 60,61) de fin de course définissant les positions de fermeture (C 2,C 3) respectivement de l'interrupteur et de la mise à la terre et que dans lesdites positions de fermeture la genouillère constituée par la manivelle et le deuxième levier correspondant ( 33,42) est en position de dépassement du point mort pour constituer un auto- verrouillage. 9 Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque plateau ( 18,22) porte une came de commande ( 53,58) d'un verrou ( 54,59) de verrouillage dans les deux directions de l'arbre principal ( 10) dans la position centrale d'ouverture (Cl) et que la rotation du plateau à la fin de la phase d'armement provoque la libération du verrou correspondant pour autoriser la rotation de l'arbre principal sous l'action du ressort ( 27) dans la direction correspondante.