Brevet FR2663779A1 — publié le 19911227

La présente invention concerne le domaine des commutateurs électriques, notamment des commutateurs électriques pour véhicules automobiles. La présente invention s'applique en particulier aux commutateurs à courant fort et plus particulièrement aux commutateurs d'éclairage du type utilisé à bord des véhicules automobiles pour commuter les circuits d'éclairage. Les commutateurs électriques, en particulier les commutateurs électriques pour véhicules automobiles, comprennent généralement des éléments de contact mobiles adaptés pour relier sélectivement deux à deux des pistes conductrices. La solution idéale serait, comme représenté sur la figure 1 annexée, de réaliser les éléments de contact mobiles sous forme de barrettes 10 sollicitées par un ressort central 20 vers des pistes 30, 32, pour relier sélectivement celles-ci. Cependant, cette solution idéale est très incombrante et peu utilisée dans la pratique. Elle est généralement remplacée par l'une des dispositions connues représentées sur les figures 2 et 3. Les dispositifs de commutation connus représentés sur ces figures 2 et 3 comprennent au moins une paire de pistes conductrices 30, 32, un équipage mobile 40, un élément de contact 10 porté par l'équipage 40 pour relier sélectivement les pistes conductrices 30, 32, et un ressort 20 intercalé entre l'équipage 40 et l'élément de contact 10 pour solliciter cet élément de contact 10 vers les pistes 30, 32. Plus précisément, les éléments de contact 10 connus représentés sur les figures 2 et 3 sont généralement constitués par des corps cylindriques électriquement conducteurs placés dans un alésage borgne 42 ménagé dans l'équipage 40. Par ailleurs, les plots 10 connus comprennent généralement un alésage borgne 12 qui débouche vers le fond de l'alésage 42 précité et reçoit le ressort de sollicitation 20. Ainsi le ressort 20 est placé entre le fond 43 de l'alésage borgne 42 prévu dans l'équipage 40 et le fond 13 de l'alésage borgne 12 prévu dans le plot conducteur 10. La surface extérieure 14 des plots 10 reposant contre les pistes électriquement conductrices 30, 32 est convexe. Plus précisément, selon le mode de réalisation connu représenté sur la figure 2, la surface extérieure 14 du plot 10 est conique, tandis que selon le mode de réalisation connu représenté sur la figure 3, cette surface extérieure 14 du plot 10 est sphérique. Les parties coniques ou sphériques précitées peuvent former partie intégrante des plots 10 ou être rapportées sur le corps de ceux-ci à l'aide de tous moyens classiques appropriés connus de l'homme de l'art. On notera que selon les modes de réalisation connus représentés sur les figures 2 et 3, le fond 13 des chambres borgnes 12 ménagées dans les plots 10 est plan et perpendiculaire à l'axe 16 des plots. La forme exercée par le ressort 20 sur le plot 10 est donc axiale, c'est-à-dire parallèle à l'axe 16. Les dispositifs de commutation connus représentés sur les figures 2 et 3 annexées ont déjà rendu de grands services. Cependant, ils ne donnent pas totalement satisfaction. En effet, les dispositifs de commutation connus représentés sur les figures 2 et 3 annexées présentent des problèmes de fiabilité dus soit au fait que les pistes 30, 32 n'étant pas parfaitement coplanaires, le plot n'assure pas un contact simultané avec les deux pistes, soit au fait qu'en raison d'une usure dissymétrique du plot 10, la pression de contact ne peut être assurée avec des valeurs égales sur les deux pistes 30, 32. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients de la technique antérieure. Ce but est atteint selon la présente invention grâce à un dispositif de commutation du type connu en soi comprenant - au moins une paire de pistes électriquement conductrices, - un équipage mobile, - un élément de contact porté par l'équipage mobile pour relier sélectivement les pistes électriquement conductrices, - un ressort intercalé entre l'équipage et l'élément de contact pour solliciter l'élément de contact vers les pistes électriquement conductrices, et - caractérisé par le fait que l'élément de contact comprend un bossage interne sur lequel repose le ressort. Selon une caractéristique avantageuse de la présente invention, le bossage prévu sur la surface interne de l'élément de contact est délimité par une calotte d'allure sphérique. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, les pistes électriquement conductrices sont pourvues de chanfreins. D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés sur lesquels - les figures 1, 2 et 3 précédemment décrites illustrent trois solutions connues de l'état de la technique, - la figure 4 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de commutation conforme à la présente invention, selon un plan de coupe référencé IV-IV sur la figure 5, - la figure 5 représente une vue latérale du même dispositif de commutation, - la figure 6 représente une vue de dessous de l'élément de contact conforme à la présente invention placé dans l'équipage, selon la vue référencée schématiquement VI sur la figure 5, et - la figure 7 représente une vue en coupe similaire à la figure 4 d'une variante de réalisation conforme à la présente invention. On retrouve sur les figures 4 à 7 annexées, un dispositif de commutation comprenant au moins une paire de pistes électriquement conductrices 300, 320, un équipage mobile 400, un élément de contact 100 porté par l'équipage 400 pour relier sélectivement les pistes électriquement conductrices 300, 320 et un ressort 200 intercalé entre l'équipage 400 et l'élément de contact 100 pour solliciter l'élément de contact 100 vers les pistes électriquement conductrices 300, 320. Les pistes électriquement conductrices 300, 320 peuvent faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. Selon un mode de réalisation préférentiel, les pistes 300, 320 sont formées de lames de cuivre fixées sur un support commun en matériau électriquement isolant, par exemple en matière plastique. Ce support n'est pas représenté sur les figures annexées pour simplifier l'illustration. Le plan moyen des lames 300, 320 est perpendiculaire au plan des figures 4, 5 et 7 et parallèle au plan de la figure 6. L'équipage 400 peut être relié structurellement ou fonctionnellement à une manette actionnée par un utilisateur. Le plus souvent l'équipage 400 est réalisé par moulage en matériau plastique. Selon le mode de réalisation particulier mais non limitatif représenté sur les figures annexées, l'équipage 400 est déplacé à translation dans la direction représentée par les flêches 401 sur la figure 5. La direction 401 de translation de l'équipage 400 est parallèle au plan de la figure 5 et perpendiculaire au plan des figures 4 et 7. L'élément de contact 100 est placé dans un alésage borgne 420 ménagé dans l'équipage 400. Le fond de l'alésage 420 est référencé 430. I1 est généralement parallèle au plan moyen des lames 300, 320. L'élément de contact 100 émerge cependant de l'alésage 420 pour reposer sur les pistes 300, 320. De préférence, l'élément de contact 100 est formé d'un corps généralement symétrique de révolution autour d'un axe 160. Cet axe 160 est généralement perpendiculaire au fond 430 de l'alésage 420. La section droite de l'alésage borgne 420 est de préférence oblongue comme représenté sur la figure 6, de sorte que l'élément de contact 100 puisse se débattre librement perpendiculairement à son axe 160 dans une direction transversale à sa direction de translation 401, comme cela est visible sur la figure 4, mais qu'en revanche, l'élément de contact 100 soit guidé pratiquement sans jeu par l'équipage 400, dans la direction de translation 401 comme représenté sur la figure 5. Pour cela la plus grande dimension de la section oblongue de l'alésage borgne 420 s'étend transversalement à la direction de translation 401 de l'équipage 400. L'élément de contact 100 est formé en matériau électriquement conducteur, de préférence en métal. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 4 et suivantes annexées, l'élément de contact 100 comprend un corps 110 cylindrique de révolution autour de l'axe 160, prolongé par une partie tronconique 140 qui repose contre les pistes électriquement conductrices 300, 320. Plus précisément, le corps cylindrique de révolution 110 est formé d'un fût cylindrique centré sur l'axe 160 et obturé à une extrémité par la partie tronconique 140. Ainsi, l'élément de contact 100 défini une chambre interne 120 généralement cylindrique de révolution centrée sur l'axe 160. La chambre borgne 120 est ouverte en direction de l'équipage 400, soit à l'opposé des pistes électriquement conductrices 300, 320. Le contour d'ouverture de la chambre 120 est référencé 122. Sur sa surface extérieure 112, et à proximité de son contour d'ouverture 122, le fût 110 est muni d'une collerette annulaire externe 114. Par ailleurs, comme représenté sur les figures 5 et 6, l'alésage borgne 420 ménagé dans l'équipage 400 est muni au niveau de son bord d'ouverture de deux nervures opposées 422, 424. Les nervures 422, 424 sont placées au niveau des zones de plus faible rétrécissement du bord d'ouverture de l'alésage 420. Elles s'étendent donc transversalement à la direction de translation 401. La distance d séparant les deux nervures 422, 424 est inférieure au diamètre de la collerette 114. Ainsi les nervures 422, 424 délimitent une section droite d'ouverture inférieure à la section droite de la collerette 114. L'homme de l'art comprendra aisément que élément de contact 100 peut être inséré à force dans l'alésage borgne 420 de l'équipage 400 par déformation élastique des parois de l'équipage 400 de sorte que par la suite, les nervures 422, 424, servent la butée à la collerette 114 afin d'éviter toute séparation de l'élément de contact 100 et de l'équipage 400. De préférence, la distance d séparant les- deux nervures 422, 424, et référencée sur la figure 6 est égale au diamètre du fût 110. La partie tronconique 140 est délimitée extérieurement par une paroi 142 d'allure conique centrée sur l'axe 160, et une paroi d'extrémité 144 transversale à l'axe 160. L'angle d'ouverture de la paroi conique 142 est référencé Al sur les figures annexées. Un ressort 200 est intercalé entre le fond 430 de l'alésage borgne 420 ménagé dans l'équipage 400 et le fond de la chambre 122 formée dans l'élément de contact 100. Le fond de cette chambre 122 est délimité par la surface interne 146 de la partie tronconique 140. Comme indiqué précédemment selon la présente invention, la surface interne de la partie tronconique 140 sur laquelle repose le ressort 200 est formé d'un bossage. Ce bossage est centré sur l'axe 160. Plus précisément, il s'agit de préférence d'un bossage délimité par une calotte sphérique connexe. Le centre de la calotte sphérique 146 est référencé 141 sur la figure 4 annexée. Selon un mode de réalisation préférentiel, le ressort 200 est un ressort spiral. Une première extrémité 202 du ressort 200 s'appuie sur le fond 430 de l'alésage borgne 420. La seconde extrémité 204 du ressort 200 s'appuie sur la calotte sphérique formée par le fond 146 de la chambre 120. La section droite du ressort 200 est référencée à la section droite de la chambre 120. On notera que selon l'invention l'effort exercé par le ressort 200 comprend une composante passant par le centre 141 de la surface 146. De préférence, les bords adjacents 302, 322 des pistes 300, 320 sur lesquels repose l'élément de contact 100 sont pourvus de chanfreins 304, 324. Les chanfreins 304, 324 sont formés des surfaces qui convergent entre elles et donc se rapprochent de l'axe 160 en éloignement de l'équipage 400. De tels chanfreins 304, 324 peuvent être formés soit par pliage de lames électriquement conductrices, comme représenté sur les figures 4 et 7, soit par usinage dans la masse des pistes 300, 320. L'élément de contact 100 peut être réalisé par matriçage comme représenté sur la figure 4 ou par emboutissage comme représenté sur la figure 7. Le matriçage permet de rendre la zone de l'extrémité du contact, c'est-à-dire la partie tronconique 140 plus massive, ce qui abaisse de façon favorable la résistance électrique que le plot présente aux lignes de courant. Les chanfreins 304, 324 forment un angle d'ouverture référencé A2 sur les figures annexées. Selon une caractéristique préférentielle de la présente invention l'angle d'ouverture Al de la partie tronconique 140 de l'élément de contact est légèrement plus grand que l'angle d'ouverture A2 délimité par les chanfreins 304, 324 de sorte que le contact de l'élément 100 sur les pistes 300, 320 se produise sur un diamètre important de la partie conique 140 de l'élément de contact 100. Par ailleurs, on obtient ainsi que, comme représenté sur la figure 4 annexée, une normale 310 aux chanfreins 304, 324, dressée à partir du point de contact entre élément 100 et les pistes 300, 320 passe au-dessus du centre 141 de la surface sphérique 146, c'est-à-dire passe entre le centre 141 et l'équipage 400. Ainsi, si le plot 100 est déplacé latéralement vers une piste 300, l'effort de réaction F1 exercé par cette piste 300 sur l'élément de contact 100 et l'effort antagoniste F2 exercé par le ressort 200 sur le plot 100, et passant par le centre 141 tendent à faire pivoter cet élément de contact 100 vers l'autre piste 320, afin d'assurer un contact fiable et permanent entre le plot 100 et chacune des deux pistes 300, 320. Ainsi, grâce aux dispositions conforment à la présente invention, on obtient un contact beaucoup plus sûr entre le plot 100 et les pistes électriquement conductrices 300, 320, quels que soient les efforts latéraux appliqués au plot 100, le défaut éventuel d'alignement des pistes 300, 320 et/ou l'usure du plot 100 ou des pistes 300, 320. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. Ainsi par exemple on peut envisager de réaliser un plot 100 comprenant une surface extérieure de contact 142 sphérique et non point tronconique. On peut également envisager de réaliser le bossage 146 sous forme d'un tronc de cone et non point d'une calotte sphérique. Selon les modes de réalisation précédemment décrits, l'équipage 400 et le plot 100 associé sont déplacés à translation dans la direction 401. Bien entendu la présente invention peut trouver application dans les dispositifs de commutation comprenant un équipage 400 et un plot 100 déplacés non point à translation mais à rotation. Dans ce cas, les pistes électriquement conductrices 300, 320 ne sont plus réalisées sous forme de pistes de contact rectilignes, mais sous forme de couronne centrée sur l'axe de rotation de l'équipage 400. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commutation du type connu en soi comprenant: - au moins une paire de pistes électriquement conductrices (300, 320), - un équipage mobile (400), - un élément de contact (100) porté par l'équipage mobile (400) pour relier sélectivement les pistes électriquement conductrices (300, 320), - un ressort (200) intercalé entre l'équipage (400) et l'élément de contact (100) pour solliciter l'élément de contact (100) vers les pistes électriquement conductrices, et - caractérisé par le fait que l'élément de contact (100) comprend un bossage interne (146) sur lequel repose le ressort (200). 2. Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bossage prévu sur la surface interne de l'élément de contact (100) est délimité par une calotte (146) d'allure sphérique. 3. Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bossage prévu sur la surface interne de l'élément de contact (100) est délimité par une calotte d'allure tronconique (146). 4. Dispositif de commutation selon l'une des revendications I à 3, caractérisé par le fait que les pistes électriquement conductrices (300, 320) sont pourvues de chanfreins (304, 324) s'étendant parallèlement à la direction de déplacement (401) du plot (100). 5. Dispositif de commutation selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les chanfreins (304, 324) sont réalisés par usinage dans la masse des pistes (300, 320). 6. Dispositif de commutation selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les chanfreins (304, 324) sont formés par pliage des pistes électriquement conductrices (300, 320). 7. Dispositif de commutation selon l'une des revendications I à 6, caractérisé par le fait que l'élément de contact (100) repose sur les pistes électriquement conductrices (300, 320) par l'intermédiaire d'une surface convexe tronconique (142). 8. Dispositif de commutation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'élément de contact (100) repose sur les pistes électriquement conductrices (300, 320) par l'intermédiaire d'une surface convexe sphérique (142). 9. Dispositif de commutation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'élément de contact (100) est réalisé par matriçage. 10. Dispositif de commutation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'élément de contact (100) est réalisé par emboutissage. 11. Dispositif de commutation selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que l'angle d'ouverture de la surface convexe d'appui (142) formée sur l'élément de contact est supérieur à l'angle d'ouverture A2 des surfaces de contact (304, 324) prévues sur les pistes électriquement conductrices (300, 320). 12. Dispositif de commutation selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que l'élément de contact (100) est formé d'un fût cylindrique (110) définissant une chambre (120) apte à recevoir le ressort de sollicitation (200) et prolongé par une embase délimitée par une surface convexe de contact (142) apte à reposer contre les pistes électriquement conductrices (300, 320).