Brevet FR2651066A1 — publié le 19910222

i INTERRUPTEUR THERMOSENSIBLE La présente invention concerne un interrupteur thermosensible ou thermostat dans lequel un contact mobile vient porter contre un contact fixe et s'en dégage par déformation d'un élément thermosensible bimé- tallique ou trimétallique de manière à ouvrir et à fer- mer ainsi un circuit électrique et elle a trait, plus particulièrement, à un interrupteur thermosensible de ce type convenant pour protéger les moteurs électriques des compresseurs confinés utilisés dans les réfrigérateurs, les climatiseurs et autres appareils analogues. Les interrupteurs thermosensibles font l'objet des demandes de brevets japonais publiés N 45-40818. et 49 24744. Toutefois, ces interrupteurs présentent chacun un problème d'étalonnage pour régler la température de commande ou d'actionnement de l'élément thermosensible. D'une façon générale, dans les interrupteurs ther- mosensibles, une partie faiblement bombée est-formée par emboutissage dans la portion centrale de l'élément bimé- tallique thermosensible de manière que la courbure de cet élément s'inverse, par une action brusque, en réponse à la chaleur. Dans l'état o l'élément thermo- sensible ne subit aucune force restrictive à son extré- mité libre, il inverse sa courbure, par une action brus- que, à une température prédéterminée, par exemple 140 C, puis reprend l'état initial à une température prédéter- minée, par exemple 80 C, tandis que dans le mécanisme d'interrupteur dans lequel l'élément thermosensible est assujetti à une de ses extrémités à un élément fixe et porte un contact mobile à son autre extrémité ou extrémité libre et dans lequel le contact mobile porte contre un contact fixe assujetti à un élément fixe, cela avec une pression de contact prédéterminée à la température normale, l'élément thermosensible a plus tendance à inverser sa courbure quand la pression de contact entre les contacts mobile et fixe se trouve accrue. Par exem- ple, si l'élément thermosensible inverse sa courbure, par une action brusque, à 140 C dans l'état mentionné ci-dessus, il inverse sa courbure à 130 C pour dégager. ainsi le contact mobile du contact fixe lorsque la pres- sion du contact est augmentée, grâce à quoi on obtient un interrupteur thermosensible idéal dans lequel l'opé- ration de fermeture-ouverture de cet interrupteur est effectuée instantanément sans hystérésis. Dans l'étalon- nage de l'interrupteur thermosensible, quand la tempéra- ture de commande de l'élément thermosensible, dans l'état dans lequel le contact mobile ne subit aucune force imposée par le contact fixe pour être déplacé jus- qu'à la position d'ouverture, se trouve dans la plage comprise entre 135 C et 150.C, conformément à un grand nombre d'échantillons, on ajuste dans la plage de 130 C C, par exemple, la température de commande à laquelle le contact mobile se dégage du contact fixe par une action brusque. Cette opération est appelée opéra- tion d'étalonnage de température de commande. Plus spé- cifiquement, au cours de l'opération d'étalonnage de température de commande, on courbe soit l'élément sur lequel le contact fixe est assujetti, soit l'élément sur lequel l'extrémité fixe de l'élément thermosensible est assujettie de manière à imposer la pression de contact. Du fait que les températures de commande des éléments thermosensibles solides diffèrent les unes des autres, le degré de déformation par flexion diffère d'un élément thermosensible à un autre, ce qui a pour effet que le degré de ce qu'on appelie la mémoire élastique diffère d'un élément thermosensible à un autre. Ii en résulte que les températures de commande étalonnées des éléments thermosensibles deviennent imprécises. C'est pourquoi, un objet principal de la présente invention est de réaliser un interrupteur thermosensible dans lequel on peut régler avec précision la température de commande de cet interrupteur. L'interrupteur thermosensible de la présente inven- tion comprend des premier et second organes métalliques jouant le rôle de deux bornes électriques isolées élec- triquement l'une de l'autre, un contact fixe assujetti au premier organe métallique, un bras de support assu- jetti à une de ses extrémités, d'une façon conductrice de l'électricité, au second organe métallique, et un élément thermosensible monté sur l'autre extrémité du second organe métallique dans une disposition en porte- à-faux. Un contact mobile est supporté par l'extrémité libre de l'élément thermosensible. Une partie bombée est formée dans une portion appropriée de l'élément thermo- sensible en vue d'un fonctionnement d'inversion par action brusque. L'interrupteur thermosensible de l'invention comprend, en outre, des première et seconde branches métalliques maintenues sur un organe fixe avec le bras de support interposé entre elles et une bande d'étalonnage sensiblement intégrée à la première branche de manière à s'étendre à partir de cette dernière et comportant une partie pouvant fléchir. La bande d'éta- lonnage est interposée entre le bras de support et la seconde branche dans une structure à action de coin, de manière que cette bande d'étalonnage soit disposée de façon coulissante à proximité immédiate d'un des côtés du bras de support et que son extrémité libre porte, de façon coulissante, contre la seconde branche, grâce à quoi le bras de support subit une déformation par fle- xion dont le degré de déformation correspond à celui de la déformation par flexion de la bande d'étalonnage accompagnée d'un mouvement de coulissement, de telle sorte que la pression de contact entre les contacts mobile et fixe se trouve réglée. Dans une variante de réalisation, le bras de sup- port et la bande d'étalonnage sont formés d'une plaque métallique qui fait corps avec la première branche. Dans une autre variante, les première et seconde branches, le bras de support et la bande d'étalonnage sont solidaires les uns des autres et forment une seule plaque métallique. Dans l'interrupteur thermosensible décrit ci- dessus, la bande d'étalonnage est interposée entre le bras de support et la première branche de manière à for- mer avec ce dernier la structure à action de coin. Dans cet état de la bande d'étalonnage, le bras de support se déforme en fonction du degré de flexion de la bande d'étalonnage de sorte que la pression de contact entre les contacts mobile et fixe se trouve ajustée, la tempé- rature de commande de l'élément thermosensible étant ainsi fixée à une valeur prédéterminée. Grâce à l'interposition de la bande d'étalonnage entre le bras de support et la seconde branche de manière à former la structure à action de coin, on peut obtenir un étalonnage précis de l'interrupteur thermo- sensible pour régler la température de commande de l'élément thermosensible car le degré de flexion de la bande d'étalonnage prend une valeur importante par rap- port à la légère déformation de flexion du bras de sup- port. En outre, la déviation que subit la température de commande sous l'effet du recul élastique de la partie ayant fléchi peut être limitée à une valeur minimale. Dans une autre variante de réalisation encore, une lame de contact fixe est assujettie de façon conductrice à une de ses extrémités au premier organe métallique et un contact fixe est assujetti à son autre extrémité. La lame de contact fixe comprend une première pièce de sup- port qui est conductrice de l'électricité et à laquelle le contact fixe est assujetti, une seconde pièce de sup- port qui est conductrice de l'électricité et qui est assujettie au premier organe métallique, une céramique ou autre isolant accouplant de façon isolée les première et seconde pièces de support conductrices, et un élément chauffant conducteur disposé le long de l'isolant pour relier électriquement les première et seconde pièces de support. Dans l'interrupteur thermosensible décrit ci- dessus, du fait qu'il n'est pas nécessaire que l'élément de chauffage conducteur présente une résistance mécani- que suffisamment élevée pour qu'il puisse supporter le contact fixe, sa configuration peut être choisie libre- ment. Par conséquent, la gamme de valeurs ohmiques de l'élément de chauffage peut être plus large de façon à faire face à la valeur d'un courant anormal pouvant apparaître. D'autres objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront dans la description détaillée que l'on va donner ci-après en se référant aux dessins anne- xés, sur lesquels: la Figure 1 est une vue en coupe transversale d'un interrupteur thermosensible selon un premier mode de réalisation de l'invention; la Figure 2 est une vue en coupe longitudinale de l'interrupteur thermosensible; la Figure 3 est une vue en plan de dessus d'un sup- 26 5 1 0 6 6 port utilisé dans l'interrupteur thermosensible; la Figure 4 est une vue en coupe suivant IV-IV de la Figure 2; et la Figure 5 est une vue similaire à la Figure 2 mais montrant un interrupteur thermosensible selon un second mode de réalisation. En se référant tout d'abord aux Figures 1 et 2, on voit que la référence 1 désigne une plaque-support, elliptique dans son ensemble, d'un interrupteur thermo- sensible d'un des modes de réalisation de l'invention. La plaque-support 1 est une plaque en acier relativement épaisse. Une broche 3, formant borne, en alliage fer- nickel est insérée dans une ouverture circulaire cen- trale 1A formée dans la plaque-support 1 et est ensuite fixée dans cette dernière par une matière isolante 2 de scellement hermétique. Un bilame thermosensible 4 est monté sur une partie ou bras de support 5A dans une dis- position en porte-à-faux. Une branche 5C est munie d'une bande d'étalonnage 5B. Une autre branche 5E comporte une partie réceptrice 5D destinée à recevoir l'extrémité distale de la bande d'étalonnage 5B. Les branches 5C et E sont reliées l'une à l'autre et sont fixées, à l'endroit de la partie de pied 5F, à l'extrémité gauche de la broche 5, telle que vue sur les Figures 1 et 2; Dans le mode de réalisation, les deux extrémités des branches respectives 5C et 5E sont reliées l'une à l'autre dans le but d'augmenter la résistance mécanique de chaque branche. Bien que, dans le mode de réalisa- tion, les branches 5C et 5E soient formées d'une seule pièce dans une plaque métallique, elles peuvent être formées de façon indépendante et rendues solidaires l'une de l'autre par soudage. A des fins de description, les branches 5C et 5E solidaires l'une de l'autre seront appelées par la suite: le support 5. Le support 5 com- prend, à l'extrémité gauche, une partie formant butée 5G limitant à une valeur prédéterminée un intervalle entre contacts dans le cas o l'élément thermosensible 4 inverse sa courbure par une action brusque à une tempé- rature prédéterminée afin de dégager le contact mobile 4A du contact fixe 6A. Le côté fixe ou extrémité droite de l'élément thermosensible 4 est fixé par soudage par points à des saillies 5Al à 5A5 (représentées sur les Figures 1 et 3) en relief vers le bas sur la partie de support 5A du support 5. Le contact mobile 4A est fixé. à l'extrémité libre de l'élément thermosensible 4 par sou- dage par points de manière à venir porter contre le con- tact fixe 6A et à s'en dégager. Le contact fixe 6A est fixé à une des extrémités d'une première pièce de sup- port métallique 6B par soudage, cette pièce de support 6B constituant une lame de contact fixe 6 avec une seconde pièce de support 6D et un joint céramique 6C servant d'isolant. L'autre extrémité de la première pièce de support 6B est accouplée rigidement au joint céramique 6C et à une des extrémités de la seconde pièce de support 6D par un adhésif 6E, tel qu'une céramique ou un verre dont le point de fusion est légèrement infé- rieur à celui du joint 6C, en étant isolée électrique- ment vis-à-vis de la seconde pièce de support 6D; L'autre extrémité de la seconde pièce de support 6D est fixée à la plaque-support 1 par soudage par points, par l'intermédiaire de rebords 6G et 6H constituant des pro- longements de cette pièce, comme on peut le voir sur la Figure 4. La seconde pièce de support 6D est reliée électriquement à la première pièce de support 6B, com- portant le contact fixe 6A, par un conducteur dé chauf- fage 6F servant d'élément chauffant et présentant des valeurs choisies de résistance, de superficie de section et de longueur naturelles respectives. Plus spécifique- ment, le conducteur de chauffage 6F est disposé le long du joint 6C et l'extrémité gauche 6F1 de ce conducteur est reliée à la première pièce de support 6B par soudage par points, l'extrémité droite 6F2 étant reliée de façon conductrice à la seconde pièce de support 6D de la même manière. En particulier, quand il est nécessaire de faire fonctionner l'élément thermosensible 4 avec un courant électrique de faible intensité, il est néces- saire d'augmenter la valeur ohmique du conducteur de chauffage 6F. Toutefois, on peut obtenir le même effet en accolant un film métallique ou un film de carbone sur le joint 6C de manière à former ainsi le conducteur de chauffage. Du fait que la lame de contact fixe 6 est constituée par le joint céramique 6C et par les première et seconde pièces de support 6B et 6D fixées avec une résistance mécanique suffisante au joint 6E par l'adhé- sif 6E insensible à la chaleur, la résistance mécanique que doit nécessairement présenter le conducteur de chauffage 6F est suffisante pour empêcher celui-ci de se séparer du joint 6C ou de se déformer. Par conséquent, on peut choisir la valeur ohmique du conducteur de chauffage 6F dans une large plage afin de faire face, dans des conditions anormales, à un courant qui circule, dans le cas o le rotor est bloqué, dans le circuit du moteur auquel l'interrupteur thermosensible est con- necté. Dans chacune des Figures 1 et 2, les positions de la bande d'étalonnage 5B et de la partie de support 5A montrent que l'interrupteur thermosensible a été éta- lonné de manière à prendre une température de commande prédéterminée. La position de la bande d'étalonnage 5B sur la Figure 3 montre l'état dans lequel se trouve l'interrupteur thermosensible avant un tel étalonnage. Une comparaison des Figures 3 et 4 contribue à-compren- dre la façon selon laquelle est étalonné l'interrupteur thermosensible. Pour que la bande d'étalonnage 5B flé- chisse en sens inverse des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire dans la direction de la flèche B sur la Figure 3, au voisinage de sa partie de pied représentée par une flèche A, on prolonge la bande d'étalonnage 5B d'un rebord 5B1 s'élevant vers le haut perpendiculaire- ment à la bande et s'étendant sur toute la longueur de cette dernière. On peut effectuer l'étalonnage de l'interrupteur facilement en courbant la bande d'étalon- nage 5B autour de la partie A avec un outil d'étalonnage analogue à un tournevis et comportant une rainure dans laquelle on peut insérer le rebord 5B1. Il est préféra- ble que la partie A de la bande d'étalonnage 5B ait une configuration de section susceptible d'être déformée. Dans une configuration préférable de la partie A, cette partie A a une épaisseur et une largeur plus faibles que les deux parties latérales adjacentes, comme on peut le voir sur la Figure 2. Pour permettre à coup sûr l'éta- lonnage, la partie du support 5 o le premier bras 5C se trouve à l'opposé de la partie réceptrice 5D du second bras 5E, avec la partie de support 5A interposée entre ces bras, est légèrement épaulée et la partie réceptrice D est inclinée de manière que sa face de dessous se rapproche du plan du support 5 à mesure qu'on se déplace de l'extrémité 5D1, o la bande d'étalonnage 5B empiète sur la zone de dessous de la partie réceptrice 5D, en direction de son extrémité opposée. Au fur et à mesure que la bande d'étalonnage 5B fléchit dans la direction de la flèche B, l'extrémité distale de la bande d'éta- lonnage 5B empiète pur la zone de dessous de la partie réceptrice 5D et sa partie centrale, o le rebord 5B1 est formé, glisse sur le bras de support 5A en faisant ainsi fléchir dans une direction perpendiculaire à son plan ce bras de support 5A à l'endroit de la partie 5A6 dont la configuration de section est déformable. Par conséquent, l'élément thermosensible 4 fixé au bras de support 5A est amené à être poussé dans la direction o son extrémité gauche est abaissée, ce qui a pour effet d'augmenter la pression de contact entre les contact mobile et fixe 4A et 6A. La pression de contact entre les contacts 4A et 6A augmente à mesure que s'accroit le degré de flexion de la bande d'étalonnage 5B dans la direction de la flèche B, selon l'inclinaison de la par- tie réceptrice 5D par rapport au bras de support 5A, en abaissant ainsi la température de commande de l'élément thermosensible 4. Quand le travail d'étalonnage décrit ci-dessus est achevé, on enferme tous les composants dans un boîtier métallique 7 d'interrupteur et on fixe ensuite à son extrémité ouverte la plaque-support 1, en fermant ainsi hermétiquement le boîtier 7. L'interrupteur thermosensible décrit ci-dessus est caractérisé par le fait que la bande d'étalonnage 5B est interposée entre le bras de support 5A, auquel est fixé :'élément thermosensible 4, et la partie réceptrice 5D de manière à former avec ces derniers une structure à action de coin. Dans une telle réalisation, du fait que la bande d'étalonnage 5B nécessite un degré important de flexion tandis que le bras de support 5A ne nécessite qu'un faible degré de flexion, il est possible d'étalon- ner l'interrupteur thermosensible de manière que la tem- pérature de commande de l'élément thermosensible 4 puisse être fixée avec précision. de plus, il est possi- ble de rendre la déviation que subit la température de commande établie par suite du recul élastique si faible qu'elle est négligeable. La Figure 5 montre un second mode de réalisation de l'invention. Dans le second mode de réalisation, un bras de contact fixe 10 est formé d'un conducteur qui engen- dre de la chaleur quand un courant important y circule. Il est bien entendu que la description qui précède n'est donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes et des modifications peu- vent y être apportées dans le cadre de la présente invention. Revendications 1. Interrupteur thermosensible dans lequel un con- tact fixe (6A) est assujetti à un premier organe métal- lique (1) servant de borne électrique et un bras de sup- port (5A) est assujetti, de façon conductrice de l'élec- tricité, à une de ses extrémités à un second organe métallique (3) servant de borne électrique et isolé électriquement du premier organe métallique (1) sur l'autre extrémité duquel est monté un élément thermosen- sible (4) dans une disposition en porte-à-faux, l'élé- ment thermosensible (4) comportant une extrémité libre sur laquelle un contact mobile (4A) est supporté et une partie bombée est formée dans une portion appropriée de cette extrémité en vue d'une opération d'inversion par action brusque, caractérisé par des première et seconde branches métalliques (5C, 5E) maintenues sur un organe fixe approprié avec le bras de support (5A) interposé entre elles et une bande d'étalonnage (5B) sensiblement intégrée à la première branche (5C) de manière à s'éten- dre depuis cette dernière et comportant une partie pou- vant fléchir, cette bande d'étalonnage étant interposée entre le bras de support (5A) et la seconde branche (5E), en formant une structure à action de coin, de manière que la bande d'étalonnage (5B) soit adjacente, de façon coulissante, à un des côtés du bras de support (5A) et que son extrémité libre porte, de façon coulis- sante, contre la seconde branche (5E), grâce à quoi le bras de support (5A) subit une déformation par flexion dont le degré correspond à celui de la déformation par flexion de la bande d'élonnage (5B) avec un mouvement de coulissement, de sorte que la pression de contact entre les contacts mobile et fixe (4A, 6A) se trouve réglée. 2. Interrupteur thermosensible selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait que le bras de support (5A) et la bande d'étalonnage (5B) sont formés par une seule plaque métallique faisant corps avec la première branche (5C). 3. Interrupteur thermosensible selon la revendica- tion 2, caractérisé par le fait que les première et seconde branches (5C, 5E) sont formées d'une seule pièce par une plaque métallique. 4. Interrupteur thermosensible dans lequel un bras de support de contact comporte une extrémité fixée,, de façon conductrice de l'électricité, à un premier organe métallique (1) servant de borne électrique et une autre extrémité à laquelle un contact fixe (6A) est assujetti et à un bras de support '(5A) fixé, de façon conductrice de l'électricité, à une de ses extrémités à un second organe métallique (3) servant de borne électrique et isolé électriquement du premier organe métallique (1), un élément thermosensible (4) étant monté sur l'autre extrémité de ce bras de support dans une disposition en porte-à-faux, cet élément thermosensible (4) comportant une extrémité libre supportant un contact mobile (4A> et une partie bombée formée dans une portion appropriée de cet élément en vue d'une opération d'inversion par action brusque, caractérisé par des première et seconde branches métalliques (5C, 5E) maintenues sur un organe fixe approprié avec le bras de support (5A) interposé entre ces branches et une bande d'étalonnage (5B) fai- sant sensiblement corps avec la première branche (5C) de manière à s'étendre à partir de cette dernière et com- portant une partie o elle peut fléchir, le bras de con- tact fixe comprenant une première pièce de support (6B) conductrice de l'électricité et à laquelle le contact fixe est assujetti, une seconde pièce de support (6D) conductrice de l'électricité et fixée à la première branche métallique, une céramique ou autre isolant (6C) accouplant de façon isolée les première et seconde piè- ces de support (6B, 6D), et un élément chauffant conduc- teur (6F) disposé le long de l'isolant (6C) pour relier électriquement les première et seconde pièces de support (6B, 6D), la bande d'étalonnage (5B) étant interposée entre le bras de support (5A) et la seconde branche (5E) dans une structure à action de coin de manière que ladite bande d'étalonnage (5B) soit adjacente de façon coulissante à un des côtés du bras de support (5A) et de manière que son extrémité libre porte de façon coulis- sante contre la seconde branche (5E), grâce à quoi le bras de support (5A) subit une déformation par flexion dont le degré correspond à celui de la déformation par flexion de la bande d'étalonnage (5B) sous l'effet du déplacement de façon coulissante, de sorte que la pres- sion de contact entre les contacts mobile et fixe (4A, 6A) se trouve réglée.