Brevet FR2652947A1 — publié le 19910412

-- i -- La présente invention concerne un appareil interrupteur à commande électromagnétique du genre contacteur, comprenant dans un bottier: - un électro-aimant composé d'une bobine d'excitation et d'un circuit magnétique formé d'une armature fixe et d'une armature mobile sollicitée par un ressort de rappel; - une pluralité de pôles à ouverture munis chacun d'un pont de contacts mobiles coopérant avec des contacts fixes; un bloc porte-contacts présentant une rangée d'évidements identiques parallèles, en nombre égal ou supérieur au nombre de pôles à ouverture, dans lesquels sont engages les ponts de contacts mobiles assujettis chacun à un ressort de pression de contact, le porte-contacts étant solidaire de l'armature mobile de l'électro-aimant et étant déplaçable en translation entre une position de repos dans laquelle les contacts sont normalement fermés et une position de travail dans laquelle les contacts s'ouvrent par attraction de l'armature mobile par l'arma- ture fixe lors de l'excitation de la bobine. Un tel appareil interrupteur à plusieurs pôles à ouverture, par exemple au nombre de quatre, est décrit dans le brevet FR - 1 523 839. D'après ce brevet, les évidements du porte- - 2 - contacts ont une forme rectangulaire et logent, pour chaque pôle à ouverture, une pièce auxiliaire fixe par rapport au bottier et sur laquelle est appliquée l'une des extrémités du ressort de pression de contact, l'autre extrémité dudit ressort étant appliquée sur le pont de contacts mobiles. Ces pièces auxiliaires ont pour fonction de constituer des appuis fixes pour les ressorts associés de pression de contact et donc de caler les ponts de contacts de façon à annihiler, au départ du déplacement du porte-contacts actionné par l'électro-aimant et avant ouverture des contacts, les efforts résistants dus aux ressorts de pres- sion de contact. Toutefois, ces pièces auxiliaires individuelles en nombre égal au nombre de pôles à ouverture, sont généralement montées manuellement une à une dans les évidements du porte- contacts, d'o un temps de montage global relativement long. De plus, le montage des pièces auxiliaires ainsi que celui des ressorts de pression de contact et des ponts de contacts mobiles dans des logements de forme rectangulaire consti- tuent à chaque fois une opération particulièrement difficile à exécuter. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de réaliser un interrupteur à plusieurs pôles à ouverture du type rappelé ci-dessus en l'équipant d'une même pièce de structure simple qui est commune à tous les pôles à ouvertu- re pour servir d'appui fixe aux ressorts de pression de contact associés aux ponts de contacts mobiles à ouverture, et qui permet, par sa conception et celle du porte-contacts, un montage aisé, susceptible d'automatisation, des ponts de contacts à ouverture et de leurs ressorts respectifs dans les évidements du porte-contacts. Selon l'invention, un appareil interrupteur à commande élec- tromagnétique du type décrit précédemment, est plus particu- lièrement caractérisé en ce que: - 3 - - les évidements du porte-contacts sont en forme de U débouchant vers l'extérieur, du côté de l'armature mobile de l'électro-aimant, ces évidements en U formant entre eux des cloisons d'isolement; - une plaquette de calage des ponts de contacts mobiles est interposée entre le porte-contacts et l'armature mobile de l'électro-aimant, de manière à chapeauter les évidements en U du porte-contacts, cette plaquette étant montée fixe- ment dans le boîtier afin de constituer un appui fixe pour les ressorts de pression de contact logés dans les évide- ments et placés en soutien des ponts de contacts mobiles associés, et étant percée d'alvéoles permettant le passage des cloisons d'isolement du porte-contacts lors du dépla- cement de ce dernier, lequel porte-contacts étant lié à l'armature mobile de l'électro-aimant par des moyens appropriés d'assemblage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa- raîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exem- ple et dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective du boîtier d'un contacteur multipolaire selon l'invention; La figure 2 est une vue en perspective éclatée, après retrait du couvercle du boîtier, des constituants du contacteur; La figure 3 est une vue schématique en élévation de face du contacteur en position de repos, un pôle à fermeture étant représenté en tirets; La figure 4 est une vue en élévation latérale de l'ensemble porte-contacts/électro-aimant, dans la position de repos du contacteur de la figure 3; - 4 - Les figures 5 et 6 sont des vues identiques respecti- vement aux figures 3 et 4, le contacteur étant en position de travail; La figure 7 est une vue en perspective éclatée à plus grande échelle de l'ensemble porte-contacts/plaquette de calage des ponts de contacts à ouverture; La figure 8 est une vue schématique en élévation du boitier du contacteur dans la phase d'assemblage de son couvercle avec son socle; et La figure 9 montre, en fonction de la course de l'armature mobile de l'électro-aimant, le diagramme des efforts résistants dans le cas des contacts à ouverture une fois calés et pour un couple moteur donné de l'électro-aimant. Dans un exemple de réalisation, l'appareil interrupteur à commande électromagnétique illustré sur les figures est un contacteur tétrapolaire à deux pôles à ouverture et deux p8ôles à fermeture. Dans un souci de clarté pour la suite de l'exposé, on décri- ra tout d'abord la constitution des deux pôles à ouverture et des deux pôles à fermeture en se reportant aux figures 3 et 4. Chacun des deux pôles à ouverture se compose d'un pont de contact noté PR et constitué par une barrette 1 sollicitée par un ressort de pression de contact 2 et portant en pont deux contacts mobiles à ouverture R occupant une position dite normalement fermée avec deux contacts fixes R' lorsque le contacteur est à l'état de repos (électro-aimant non excité). Quant aux deux pôles à fermeture, chacun d'eux se compose d'un pont de contact noté PP et constitué par une barrette 3 -5- sollicitée par un ressort de pression de contact 4 et portant en pont deux contacts mobiles à fermeture P occupant une position dite normalement ouverte avec deux contacts fixes P' lorsque le contacteur est à l'état de repos. Le contacteur tétrapolaire illustré sur la figure 1 comporte un boîtier modulaire 10 composé d'un socle 11 et d'un couvercle 12 moulés en matière plastique et mutuellement encliquetables. Le socle 11 du bottier comprend un fond 13 doté de moyens propres au montage notamment sur un profilé normalisé. Le bottier 10 est, par ailleurs, doté de bornes de puissance A1 - A4 et B1 - B4, et de bornes de commande A5, B5. Sur la figure 2, le couvercle 12 a été 8té et l'on voit les divers éléments constituants du contacteur, à savoir princi- palement un électro-aimant de commande 15 et un bloc porte- contacts mobiles 16. Les bornes de puissance A1 - A4 et B1 - B4 et de commande A5, B5 présentent des pièces de serrage à vis 17 solidari- sées avec des pièces de contacts fixes 18 (figures 3 et 5) et séparées entre elles par des cloisonnements 20 du socle 11. Comme on le voit figure 2, l'électro-aimant 15 est composé d'une bobine 22 enroulée sur une carcasse moulée 23 et d'un circuit magnétique formé d'une armature fixe 24 et d'une armature mobile 25. Les deux armatures 24, 25 sont identi- ques, ont une forme en E et sont formées de tôles magnéti- ques découpées et assemblées, par exemple par des rivets. Un ressort de rappel spiralé 26 est monté entre l'armature mobile 25 et la carcasse porte-bobine 23. Le bloc porte-contacts 16, mieux visible aux figures 4, 6 et 7, comprend une cage isolante moulée 28 de forme approxima- tivement parallélépipédique présentant deux rangées super- -- 6 - posées d'évidements ou fenêtres, au nombre de quatre par rangée dans ce mode de réalisation. Les évidements de la rangée inférieure, repérés en 30 sur les figures 4, 6 et 7, ont une forme rectangulaire et sont destinés à recevoir les deux ponts de contacts mobiles à fermeture PP. Dans cet exemple, les deux ponts de contacts PP sont engagés respectivement dans les deux évidements intermédiaires 30 de ladite rangée, contacts P dirigés vers le haut, et sont soutenus chacun par le ressort de pression de contact associé 4 accroché sur un téton 31 prévu à la base de l'évidement 30. Par contre, les évidements de la rangée supérieure, repérés en 34 sur les figures 4, 6 et 7, sont en forme de U débou- chant vers l'extérieur, comme visible à la figure 7, et sont destinés à recevoir les deux ponts de contacts mobiles à ouverture PR. Dans cet exemple, les deux ponts de contacts PR sont engagés respectivement dans les deux évidements extrêmes 34 de ladite rangée, contacts R dirigés vers le bas, et supportent chacun, par leur face opposée aux contacts, le ressort de pression de contact associé 2. Comme le montre la figure 7, la cage 28 du porte-contacts 16 est bordée latéralement de deux parois externes 35 s'éten- dant verticalement et comporte des cloisons internes verti- cales d'isolement 36, ici au nombre de trois, séparant entre eux les évidements 34 en U. La forme en U de ces évidements 34 du porte-contacts présen- te l'avantage de faciliter le montage, par simple descente, des ponts de contacts mobiles à ouverture PR et des ressorts de compression 2 dans ces évidements, comme on peut le voir à la figure 7. Conformément à l'invention, une plaquette isolante 39, par exemple de forme rectangulaire, est disposée sous forme de coiffe ou chapeau pardessus les évidements 34 en U du -7- porte-contacts 16 et est montée fixement dans le bottier 10, de manière que les ressorts de pression de contact 2 asso- ciés aux ponts de contacts mobiles à ouverture PR prennent chacun appui, d'une part, sur le pont de contacts PR, d'autre part, sur la face inférieure 39a de la plaquette fixe 39. Comme on le voit sur la figure 7, la plaquette 39 est percée d'alvéoles 40, ici au nombre de trois, de même forme que les cloisons d'isolement 36 du porte-contacts 16 et destinées à permettre le libre passage de celles-ci lors d'un déplace- ment en translation du porte-contacts 16 sous l'action de l'électroaimant. Comme le montrent les figures 3 et 5, la plaquette ajourée 39 s'étend de part et d'autre du porte-contacts 16 et est appliquée à plat par sa face inférieure 39a sur des appuis fixes 42 prévus dans le socle du boîtier. Dans un mode d'exécution, le couvercle 12 du bottier, figure 8, est doté intérieurement de pattes verticales de maintien 44 qui vien- nent s'appliquer sur la face supérieure 39b de la plaquette 39 lors de la pose du couvercle de façon à maintenir en place la plaquette 39, voir figures 3 et 5. Il convient de noter que la plaquette 39 pourrait être rendue solidaire du socle du bottier à l'aide d'autres moyens appropriés de fixation tels que, par exemple, des vis, sans s'écarter pour autant de l'esprit de l'invention. La plaquette 39 constitue donc une pièce simple servant d'appui fixe commun aux ressorts de pression de contact associés aux ponts de contacts mobiles à ouverture PR, lesquels ponts de contacts à ouverture se trouvent ainsi calés, afin de permettre une diminution des efforts résis- tants au départ du déplacement du porte-contacts. Lors de l'assemblage du contacteur, figure 2, l'armature mobile 25 en E de l'électro-aimant 15 est montée par-dessus - 8 - la plaquette 39 en étant orientée dans le sens de la longueur du socle ll du bottier et est rendue solidaire du porte-contacts 16 à l'aide de moyens appropriés d'assembla- ge. Dans un exemple de réalisation illustré aux figures 3, 4, 5 et 6, ces moyens d'assemblage comportent une clavette trans- versale 46 (figures 3, 5) qui est montée solidairement dans une rainure 47 prévue au pied de la branche centrale de l'armature mobile 25 en E et qui est dotée de deux conforma- tions appropriées d'appui 48 (figures 4, 6) faisant saillie de part et d'autre de l'armature 25 et se logeant en butée sous deux ailes de retenue 49 surmontant respectivement deux cloisons d'isolement 36 du porte-contacts 16. Il est à noter qu'un film isolant (non figuré) peut être interposé entre l'armature mobile 25 de l'électro-aimant et la plaquette 39 dans le but d'augmenter les lignes de fuite. Comme le montre la figure 2, la plaquette 39 comporte de plus, de part et d'autre du porte-contacts 16, des orifices de retenue 51 destinés à recevoir des pattes d'encliquetage 52 venues de moulage avec la carcasse porte-bobine 23. Ainsi, la plaquette 39 fait également office de support de fixation de la carcasse porte-bobine 23. Sur la figure 2, on a représenté en 54 un levier pivotant de visualisation ayant un bras portant en extrémité un élément de visualisation 55 susceptible d'apparaître en regard d'une fenêtre 56 (figure 1) formée dans une partie centrale proéminente ou nez 12a du couvercle 12 et destinée à indi- quer l'état de fonctionnement du contacteur. Le levier pivotant 54, figure 2, est monté, d'une part, au moyen de deux tourillons 58 sur une pièce en forme de fourchette 59 solidaire de la clavette d'assemblage prévue sur l'armature mobile 25 et, d'autre part, au moyen de deux tenons 60, dont un seul est visible sur la figure 2, sur une pièce d'accro- chage 61 à deux griffes 61a surmontant verticalement la - 9 - plaquette 39 en étant solidaires de celle-ci; le levier pivotant 54 est conformé de façon qu'un déplacement en translation de l'armature mobile 25 de l'électro-aimant du contacteur entraîne une rotation de l'élément de visualisa- tion 55 afin de le porter en regard de la fenêtre 56 ou de le dégager de cette fenêtre. De préférence, la pièce d'accrochage 61 solidaire de la plaquette ajourée 39 vient de moulage avec cette dernière. Ainsi, la plaquette 39 sert donc aussi, par sa pièce d'accrochage 61, de support pour le levier de visualisation 54. Lors de l'assemblage du contacteur, le porte-contacts 16 logeant les ponts de contacts mobiles à fermeture PP et à ouverture PR associés à leurs ressorts respectifs de compression est chapeauté par la plaquette ajourée 39, laquelle est immobilisée par la solidarisation de l'armature mobile 25 en E avec le porte-contacts 16 à l'aide de la clavette d'assemblage 46; le levier pivotant de visualisa- tion 54 est monté sur les pièces 59, 61 et le ressort de rappel spiralé 26 est engagé autour de la branche centrale de l'armature mobile 25 en E, voir figure 2. Le sous-ensemble ainsi constitué est ensuite introduit dans son logement du socle 11, la plaquette 39 reposant à plat sur les appuis fixes 42 du socle (figures 3 et 5); la carcasse porte-bobine 23, figure 2, est posée sur le ressort 26 puis est encliquetée à l'aide des éléments 51, 52 sur la plaquette 39 avec compression du ressort 26. Après pose de l'armature fixe 24 en E sur la carcasse 23, la branche centrale du E étant introduite dans un évidement 63 (figure 2) prévu dans la carcasse 23, et introduction des pièces de contacts fixes 18 et des pièces de serrage 17 dans leurs logements du socle, le couvercle 12 est posé comme l'indique la flèche A de la figure 8 avec les pattes de - 10 - maintien 44 s'appliquant sur la plaquette 39 (figures 3 et ); en fin de montage du couvercle sur le socle, l'armature fixe 24 en E se trouve logée dans le nez 12a du couvercle 12. On indiquera que la plaquette 39 peut également comporter des jupes isolantes (non figurées) faisant office de cloi- sonnements entre chambres de coupure afin d'établir un effet de chicane au niveau de celles-ci. Dans la position de repos illustrée à la figure 3, les contacts R, R' sont normalement fermés avec une pression de contact exercée par les ressorts 2, et les contacts P, P' sont normalement ouverts. Le contacteur parvient à la position de travail représentée figure 5 lorsqu'on excite la bobine 22 de l'électro-aimant 15. Par cette excitation, l'armature fixe 24 du circuit magnétique attire vers elle l'armature mobile 25 qui monte et entraîne, en translation, le portecontacts 16 et donc les ponts PR et PP, les cloisons 36 du porte-contacts passant dans les alvéoles 40 de la plaquette fixe 39, jusqu'à l'ouverture des contacts R, R' et la fermeture des contacts P, P', puis l'écrasement des ressorts 2, 4 associés respectivement aux ponts PR, PP. La figure 9 montre, en fonction de la course C de l'armature mobile de l'électroaimant, les efforts F à vaincre pour faire passer le contacteur de sa position de repos (figure 3) à sa position de travail (figure 5) en s'attachant uniquement aux contacts mobiles à ouverture R, et ce, pour un couple moteur donné de l'électro-aimant tel que représen- té en I sur la figure 9. Sur cette même figure 9, on a représenté en II le diagramme correspondant des efforts résistants à vaincre par l'élec- tro-aimant qui se décomposent tout d'abord en un premier effort F1 dû uniquement au ressort spiralé 26 au départ du déplacement du portecontacts entraîné par l'armature - il - mobile, et ce, jusqu'à l'ouverture des contacts R, R' au point noté O sur la figure 9; les ponts de contacts mobiles à ouverture étant calés, c'està-dire soutenus par les ressorts de pression de contact montés en appui fixe sur la plaquette, les efforts dus à ces ressorts sont totalement annihilés au départ du déplacement du porte-contacts. I1 convient de noter que, grace à la plaquette fixe de calage des contacts mobiles à ouverture, on obtient au départ de l'électro-aimant un effort résistant qui est strictement identique à celui d'un contact mobile à fermetu- re, ce qui permet d'utiliser un seul ressort de rappel de l'électroaimant quelle que soit la composition des contacts retenue pour le contacteur. Après ouverture des contacts R, R', l'électro-aimant doit ensuite vaincre un second effort noté F2 sur la figure 9 et égal à la somme de l'effort dû au ressort spiralé 26 et des efforts dus aux ressorts de compression 2 associés aux ponts de contacts mobiles à ouverture PR. Il va de soi que l'invention décrite ci-dessus ne se limite pas à un contacteur tétrapolaire à deux pôles à ouverture et deux pôles à fermeture. Elle s'applique également à un contacteur tétrapolaire à quatre p8les à ouverture et, d'une manière plus générale, à tout interrupteur électromagnéti- que multipolaire comprenant plusieurs pôles à ouverture avec ou sans mixité de pôles à fermeture. - 12 - Revendications 1. Appareil interrupteur à commande électromagnéti- que, comprenant dans un boîtier: - un électro-aimant (15) composé d'une bobine d'excitation (22) et d'un circuit magnétique formé d'une armature fixe (24) et d'une armature mobile (25) sollicitée par un ressort de rappel (26); - une pluralité de pôles à ouverture munis chacun d'un pont de contacts mobiles (PR) coopérant avec des contacts fixes (R'); - un bloc porte-contacts (16) présentant une rangée d'évide- ments (34) identiques parallèles, en nombre égal ou supé- rieur au nombre de pôles à ouverture, dans lesquels sont engagés les ponts de contacts mobiles (PR) assujettis chacun à un ressort de pression de contact (2), le porte- contacts (16) étant solidaire de l'armature mobile (25) de l'électroaimant et étant déplaçable en translation entre une position de repos dans laquelle les contacts (R, R') sont normalement fermés et une position de travail dans laquelle les contacts (R, R') s'ouvrent pas attraction de l'armature mobile (25) par l'armature fixe (24) lors de l'excitation de la bobine (22); caractérisé en ce que: - les évidements (34) du porte-contacts (16) sont en forme de U débouchant vers l'extérieur, du côté de l'armature mobile de l'électro-aimant, ces évidements en U formant entre eux des cloisons d'isolement (36); - une plaquette (39) de calage des ponts de contacts mobiles (PR) est interposée entre le porte-contacts (16) et l'armature mobile (25) de l'électro-aimant, de manière à chapeauter les évidements (34) en U du porte-contacts, cette plaquette (39) étant montée fixement dans le boîtier afin de constituer un appui fixe pour les ressorts de pression de contact (2) logés dans les évidements (34) et - 13 - placés en soutien des ponts de contacts mobiles associés (PR), et étant percée d'alvéoles (40) permettant le passa- ge des cloisons d'isolement (36) du porte-contacts (16) lors du déplacement de ce dernier, lequel porte-contacts étant lié à l'armature mobile de l'électro-aimant par des moyens appropriés d'assemblage. 2. Appareil interrupteur selon la revendication 1, pour lequel le bottier se compose d'un socle (11) et d'un couvercle (12), caractérisé en ce que la plaquette (39) s'étend de part et d'autre du porte-contacts (16), dans un plan perpendiculaire au sens de déplacement du porte-contacts, que le socle (11) du bottier présente des appuis fixes (42) sur lesquels est appliquée à plat, de part et d'autre du porte-contacts, une première face (39a) de la plaquette (39) située du c6té des contacts, et que le couvercle (12) possède intérieurement des pattes de maintien (44) s'appliquant sur une seconde face (39b) de la plaquette (39) opposée à la première. 3. Appareil interrupteur selon la revendication 2, dans lequel les armatures fixe (24) et mobile (25) de l'électro-aimant sont en forme de E, caractérisé en ce que les armatures (24, 25) en E sont disposées dans le sens de la longueur du socle (11), et que les moyens d'assemblage de l'armature mobile (25) en E avec le porte-contacts (16) comportent une clavette transversale (46) qui est montée solidairement dans une rainure (47) prévue au pied de la branche centrale de l'armature (25) en E et qui est dotée de deux conformations appropriées (48) faisant saillie de part et d'autre de l'armature (25) et se logeant en butée sous deux ailes de retenue (49) surmontant respectivement deux cloisons d'isolement (36) du porte- contacts (16). 4. Appareil interrupteur selon la revendication 3, dans lequel le couvercle (12) du bottier présente une face - 14 - frontale (12a) pourvue d'une fenêtre (56) de visualisation de l'état de l'appareil, caractérisé en ce qu'un levier pivotant de visualisation (54), connu en soi, est porté par deux organes d'accrochage (59, 61) dont l'un (59) est solidaire de l'une des conforma- tions de la clavette (46) de l'armature mobile (25) en E et dont l'autre (61) est solidaire de la plaquette (39), ledit levier (54) étant muni d'un élément de visualisation (55) susceptible d'être porté en regard de la fenêtre (56) ou d'être dégagé de celle-ci. 5. Appareil interrupteur selon l'une des revendica- tions 2 à 4, dans lequel la bobine d'excitation (22) est portée par une carcasse (23), caractérisé en ce que la plaquette (39) comporte en outre, de part et d'autre du porte-contacts, des orifices de retenue (51) dans lesquels sont introduites des pattes d'encliquetage (52) formées sur la carcasse porte-bobine (23), de sorte que la plaquette (39) sert également de support de fixation de la carcasse (23). 6. Appareil interrupteur selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la plaquette ajourée (39) ainsi que l'organe d'accrochage (61) qui lui est solidaire, consti- tuent une seule pièce réalisée par moulage en une matière isolante.