Brevet FR2682532A1 — publié le 19930416

PROCEDE DE FABRICATION D'UN DECLENCHEUR ELECTROMAGNETIQUE A PERCUTEUR SURMOULE ET DECLENCHEUR AINSI OBTENU La présente invention concerne de façon générale un procédé de fabrication d'un déclencheur électro- magnétique pour disjoncteur L'invention concerne aussi un tel déclencheur électromagnétique pour disjoncteur. Les disjoncteurs sont généralement constitués par un interrupteur comprenant un contact mobile et un contact fixe et par un déclencheur qui vient actionner l'interrupteur pour l'ouvrir lorsque l'intensité de courant électrique qui traverse le disjoncteur dépasse un seuil prédéterminé Le disjoncteur comporte généra- lement un déclencheur thermique et un déclencheur électromagnétique Un tel déclencheur électromagnétique constitue une pièce relativement encombrante, chère et délicate, en particulier lorsqu'il est utilisé dans un disjoncteur miniaturisé destiné à être fabriqué en très grande série à faibles coûts. Le déclencheur électromagnétique est difficile à réaliser parce qu'il comporte des pièces mécaniques mobiles qui peuvent être à l'origine de problèmes de fiabilité, d'usure, de dérive du réglage, etc. Un déclencheur électromagnétique très répandu comprend une culasse sur laquelle est monté un noyau fixe Un fourreau est monté autour du noyau fixe qui est généralement de forme cylindrique et ce fourreau forme dans le prolongement du noyau fixe une cavité cylindrique dans laquelle vient se loger de façon à pouvoir coulisser axialement un noyau mobile Une bobine entoure le fourreau, et le courant électrique traversant le disjoncteur traverse cette bobine Le noyau mobile est poussé en permanence par un ressort dans le sens d'éloignement par rapport au noyau fixe de telle sorte qu'un entrefer est créé entre une face plane perpendiculaire du noyau mobile et une face plane perpendiculaire en regard du noyau fixe, cet entrefer étant situé sensiblement dans la partie centrale médiane du fourreau Une tige de déclenchement est fixée par l'une de ses extrémités au noyau mobile et traverse de part en part le noyau fixe au travers d'un alésage ménagé axialement dans le noyau fixe, de façon à ce que son autre extrémité se projette à l'extérieur du déclencheur électromagnétique Lorsqu'un courant électrique intense traverse la bobine, la force d'attraction du noyau mobile vers le noyau fixe dépasse la force de rappel du ressort et le noyau mobile se déplace brusquement vers le noyau fixe et entraîne dans son déplacement la tige de déclenchement qui sort davantage du déclencheur en venant actionner l'interru- pteur du disjoncteur afin d'ouvrir brusquement le circuit, c'est à dire d'écarter le contact mobile du contact fixe de l'interrrupteur. Pour des disjoncteurs fabriqués à moindre coût en très grande série, il est essentiel que le déclencheur électromagnétique soit particulièrement bon marché tout en restant cependant très fiable. Un objet de la présente invention consiste à fournir un procédé de fabrication d'un déclencheur électromagnétique, ce procédé étant particulièrement simple à mettre en oeuvre, de telle sorte que le déclencheur électromagnétique soit particulièrement bon marché tout en restant très fiable. Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un tel déclencheur électromagnétique dont la conception originale le rend très bon marché et très fiable. L'invention concerne donc un procédé de fabrication d'un déclencheur électromagnétique, ce déclencheur comprenant un noyau fixe adapté pour être monté sur une culasse, un noyau mobile pouvant se déplacer entre une position éloignée du noyau fixe et une position rapprochée du noyau fixe, et une tige de déclenchement reliée au noyau mobile et s'étendant au travers d'un trou de passage du noyau fixe. Selon une caractéristique de l'invention, ce procédé comprend les étapes suivantes: réalisation d'un moule comprenant une empreinte d'un ensemble formé par le noyau* fixe, le noyau mobile et la tige de déclenchement, les positions relatives' de ces trois pièces étant sensiblement celles qu'elles occupent lorsque les trois pièces sont montées dans le déclencheur et que le noyau mobile est éloigné du noyau fixe; mise en place dans le moule du noyau fixe et du noyau mobile et injection d'une matière de moulage pour réaliser la tige de déclenchement par surmoulage sur les noyaux fixe et mobile, puis démoulage de l'ensemble ainsi constitué; et décollage entre le noyau fixe et la tige de déclenchement qui est surmoulée sur le noyau fixe. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite opération de décollage consiste en l'application d'une force provoquant un déplacement relatif longitudinal entre le noyau fixe et la tige de déclenchement. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend en outre une étape de montage du noyau fixe contre la culasse, cette étape étant obtenue par une saisie de l'ensemble formé par le noyau fixe, le noyau mobile et la tige de déclenchement surmoulée, cette saisie s'effectuant au niveau du noyau mobile ou de la tige de déclenchement, puis en amenant cet ensemble contre la culasse de façon à provoquer une rencontre avec choc entre le noyau fixe et la culasse, ce choc provoquant à la fois le montage du noyau fixe sur la culasse et le décollage entre le noyau fixe et la tige de déclenchement. L'invention concerne également un déclencheur électromagnétique comprenant: un noyau fixe adapté pour être monté sur une culasse, un noyau mobile pouvant se déplacer entre une position éloignée du noyau fixe et une position rapprochée du noyau fixe, et une tige de déclenchement reliée au noyau mobile et passant au travers du noyau fixe. Selon une caractéristique de l'invention, la tige de déclenchement est réalisée en matière plastique, s'étend à la fois au travers d'un alésage du noyau fixe et au travers d'un trou de passage du noyau mobile et est surmoulée à l'intérieur des noyaux fixe et mobile; d'o il résulte qu'une force provoquant un déplacement relatif longitudinal entre le noyau fixe et la tige de déclenchement permet de provoquer un décollage entre le noyau fixe et la tige de déclenchement. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront mieux exposés dans la description détaillée d'un exemple de réalisation qui va suivre, illustrée par les dessins annexés parmi lesquels: la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un déclencheur électromagnétique de l'art antérieur; la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un déclencheur électromagnétique selon la présente invention; la figure 3 représente en coupe longitudinale une partie d'un déclencheur électromagnétique selon l'invention, afin d'illustrer une première étape d'un procédé de fabrication selon l'invention; la figure 4 est une vue semblable à celle de la figure 3 illustrant une seconde étape du même procédé de fabrication selon l'invention; et la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation particulier d'un déclencheur électromagnétique selon l'invention, ce mode de réalisation correspondant à celui représenté sur les figures 3 et 4. La figure 1 représente un déclencheur électro- magnétique de l'art antérieur Ce déclencheur est représenté de manière schématique et simplifiée parce qu'un tel dispositif est bien connu et parce qu'il n'est donc, pas nécessaire de le décrire dans ses moindres détails de construction De façon générale, un tel déclencheur électromagnétique connu comporte un fourreau 1 qui présente la forme générale d'un tube cylindrique, un noyau fixe 2 qui est emmanché dans l'alésage du fourreau 1 au niveau d'une ses extrémités et un noyau mobile 3 qui est enfilé dans le même alésage du fourreau 1 et qui est mobile axialement à l'intérieur de cet alésage Le déclencheur comporte en outre un enroulement 4 disposé autour du fourreau 1 et au travers duquel circule un courant électrique devant actionner le déclencheur lorsque son intensité dépasse un seuil prédéterminé Le déclencheur comporte en outre une culasse fixe 5 sur laquelle est fixé le noyau fixe 2 Le noyau fixe 2 présente une forme générale cylindrique et comporte un alésage axial 6 qui le traverse de part en part Le noyau mobile 3 présente une forme générale cylindrique et comporte au niveau de son extrémité dirigée vers le noyau fixe 2 un élément de fixation 7 sur lequel est montée de façon fixe une tige de déclenchement 8 qui traverse l'alésage 6 du noyau fixe 2 pour ressortir à l'extérieur au niveau de son extrémité 9 la plus éloignée du noyau mobile 3 Il résulte de cela que l'ensemble formé par le noyau mobile 3, l'élément de fixation 7 et la tige de déclenchement 8 forme une seule pièce mobile qui peut se déplacer axialement entre deux positions extrêmes. Le noyau fixe 2 et le noyau mobile 3 comportent respectivement des faces planes perpendiculaires 10, 11 en regard l'une de l'autre Le noyau mobile 3 comporte en outre un élément d'amarrage 12 sur lequel est monté un ressort 13 qui exerce en permanence une poussée sur le noyau mobile 3 dans le sens de son écartement par rapport au noyau fixe 2 Lorsqu'un courant électrique circulant dans l'enroulement 4 est inférieur à un seuil prédéterminé, le noyau mobile 3 reste écarté du noyau fixe 2, du fait de l'action du ressort 13, et l'espace séparant les faces 10 et 11 forme un entrefer Lorsque le courant électrique qui circule dans l'enroulement 4 dépasse ce seuil prédéterminé, le noyau mobile 3 s'approche brusquement du noyau fixe 2 jusqu'à venir en contact avec lui, ce qui provoque le déplacement de la tige 8 dont 1 'extrémité 9 sort davantage du déclencheur pour venir déclencher l'ouverture d'un contact électrique du disjoncteur (non représenté). Dans le déclencheur de l'art antérieur représenté sur la figure 1, on peut constater que sa réalisation et son montage ne sont pas aisés En effet, la tige de déclenchement 8 doit être enfilée au travers du noyau fixe 2 avant d'être fixée rigidement au niveau de son extrémité gauche sur l'élément de fixation 7 qui se projette axialement vers l'extérieur depuis le noyau mobile 3 Comme de tels déclencheurs électromagnétiques sont généralement très miniaturisés, surtout dans le cas d'appareillages électriques du type basse tension, les éléments mécaniques permettant d'assurer la fixation rigide de la tige de déclen-chement 8 avec le noyau mobile 3 sont très petits et sont une source de difficulté de montage et une source de fragilité mécanique. De préférence, l'extrémité 9 de la tige de déclenchement 8 présente un diamètre supérieur au diamètre de l'alésage 6 afin de limiter l'écartement du noyau mobile 3 par rapport au noyau fixe 2 Par conséquent, il est nécessaire dans ce cas de commencer par enfiler la tige de déclenchement 8 au travers de l'alésage 6 du noyau fixe 2 avant de procéder à la fixation rigide de cette tige de déclenchement 8 avec le noyau mobile 3 Cette opération de montage s'est révélée délicate et onéreuse En outre, un tel déclencheur électromagnétique subit des efforts brutaux ou chocs au niveau ses éléments mobiles constitués par le noyau mobile 3, l'élément de fixation 7 et la tige de déclenchement 8, et ces chocs mécaniques peuvent détériorer rapidement la liaison mécanique entre la tige de déclenchement 8 et le noyau mobile 3. La figure 2 représente un déclencheur électro- magnétique d'une conception générale semblable à celle illustrée pâr la figure 1 mais dans lequel le noyau mobile, le noyau fixe et la tige de déclenchement comportent des différences dans leur conception et dans leur procédé de fabrication qui constituent l'origina- lité de la présente invention. Sur la figure 2, on distingue un fourreau 1 autour duquel est disposé un enroulement 4 et une culasse 5, toutes ces pièces pouvant être identiques à celles décrites en relation avec le déclencheur électromagnétique de l'art antérieur représenté sur la figure 1 Cependant, ce déclencheur selon l'invention comporte un noyau fixe 20 qui présente un alésage 21 qui le traverse de part en part, une tige de déclenchement 22 qui passe au travers de l'alésage 21 et qui passe au travers d'un trou de passage 23 d'un noyau mobile 24 et qui ressort de l'autre côté du noyau mobile 24 de façon à ce que son extrémité libre 25 constitue un élément d'amarrage d'un ressort 13 On voit que la tige 22 forme une seule pièce, de préférence en matière plastique, depuis son extrémité qui sert d'amarrage au ressort 13 jusqu'à son autre extrémité opposée 26 qui permet de déclencher un contact électrique de disjoncteur (non représenté). L'ensemble de la tige de déclenchement, c'est-à- dire la tige de déclenchement elle-même 22, et ses deux extrémités opposées 25 et 26, constitue une seule pièce en matière plastique Cette pièce est en fait surmoulée à l'intérieur du trou de passage 23 qui traverse de part en part le noyau mobile 24 Le fait de surmouler la tige de déclenchement 22 dans le trou de passage 23 du noyau mobile 24 assure une liaison rigide définitive de la tige de déclenchement 22 et du noyau mobile 24. Cette liaison présente d'excellentes caractéristiques mécaniques L'alésage 21 du noyau fixe 20 présente un diamètre légèrement plus grand que celui de la tige de déclenchement 22 au même niveau, afin de permettre le coulissement de ces deux pièces l'une sur l'autre Le trou 23 qui traverse le noyau mobile 24 peut présenter une partie évasée au niveau des deux extrémités opposées du trou, de sorte que la tige de déclenchement 22 qui épouse la forme du trou 23 reste solidaire du noyau mobile 24 même s'il n'existe pas de réelle adhérence entre la matière de la tige 22 et celle du noyau mobile 24 Par ailleurs, dans ce cas, la tige 22 présente un diamêtre qui varie sans discontinuité tout le long de la tige, ce qui permet d'augmenter la résistance à la fatigue de cette tige 22 et de diminuer sa fragilité Cela est d'autant plus important que la tige de déclenchement 22 est de préférence réalisée en matière plastique D'autre part, la présence de cette tige 22 en matière plastique traversant de part en part à la fois le noyau fixe 20 et le noyau mobile 24 limite la masse de ces deux noyaux qui sont métalliques, ce qui réduit la masse de l'ensemble et ce qui améliore sensiblement la vitesse de déclenchement du disjonc- teur. On va se reporter maintenant aux figures 3 et 4 pour décrire de façon plus spécifique un procédé de fabrication, selon la présente invention, de l'ensemble formé par le noyau fixe 20, le noyau mobile 24 et la tige de déclenchement 22, ces pièces venant d'être décrites en relation avec la figure 2. La figure 3 illustre une première étape du procédé de réalisation d'un tel ensemble Cette première étape consiste en la réalisation d'un moule particulier (non représenté) qui comprend une empreinte de l'ensemble formé par le noyau fixe 20, le noyau mobile 24 et la tige de déclenchement 22 Les positions relatives de ces trois pièces sont celles qu'elles occupent lorsque les trois pièces 20, 23, 22 sont montées dans le déclencheur alors que le noyau mobile 24 est éloigné du noyau fixe 20 (positions telles que représentées sur la figure 3) Au cours de cette première étape du procédé, on met en place dans un tel moule le noyau fixe 20 et le noyau mobile 24, puis on injecte une matière plastique de moulage qui vient occuper le reste de l'empreinte du moule en se surmoulant contre les noyaux fixe et mobile 20, 24, ce surmoulage s'effectuant simultanément au niveau de l'alésage 21 du noyau fixe 20 et au niveau du trou de passage 23 du noyau mobile 24 La matière plastique ainsi injectée dans le moule constitue la tige de déclenchement 22 du déclencheur électromagnétique Il résulte de cela que la tige de déclenchement 22 adhère à la fois au noyau fixe 20 et au noyau mobile 24, après démoulage de l'ensemble L'adhérence de la tige de déclenchement 22 avec le noyau mobile 24 est utile parce qu'elle contribue à assurer la liaison rigide définitive de ces deux pièces. En d'autres termes, on réalise un moule, par exemple un moule en deux parties présentant un plan de joint passant par l'axe longitudinal de la tige de déclenchement 22, ce moule épousant les formes extérieures de l'ensemble des pièces telles que représentées sur la figure 3 Comme les noyaux sont réalisés en métal, afin de remplir leur fonction magnétique, on peut aisément réaliser le moulage de la tige de déclenchement 22, par exemple en utilisant une matière plastique, en choisissant une température de fusion de cette matière plastique qui n'altère pas le noyau mobile 23 et le noyau fixe 20. Une étape suivante du procédé de fabrication est illustrée par la figure 4 Au cours de cette étape suivante, on effectue le décollage entre le noyau fixe et la tige de déclenchement 22 Pour effectuer ce décollage, il suffit d'exercer une poussée axiale sur le noyau fixe 20 en direction du noyau mobile 23 (flèche F); L'alésage 21 du noyau fixe 20 peut être cylindrique, mais, dans certains cas, il est préférable que cet alésage 21 (comme cela est représenté sur la figure 4) soit légèrement conique de telle sorte que son diamètre soit plus grand dans sa partie la plus éloignée du noyau mobile 23 Dans ces conditions, le fait de déplacer le noyau fixe 20 en direction du noyau mobile 23 provoque le décollement du noyau fixe 20 par rapport à la tige de déclenchement 22, et laisse apparaître un léger jeu J entre le noyau mobile 20 et la tige de déclenchement 22 De préférencce, la conicité de l'alésage 21 est relativement faible afin que le jeu J reste faible. Ensuite, il suffit de monter l'ensemble ainsi constitué par la tige de déclenchement 22, le noyau fixe 20 et le noyau mobile 24, avec les autres pièces classiques qui constituent habituellement un déclen- cheur électromagnétique, afin de réaliser de la sorte un tel déclencheur électromagnétique, comme cela est illustré par la figure 5 Par conséquent, l'ensemble constitué par la tige de déclenchement 22, le noyau il mobile 20 et le noyau fixe 24 peuvent être enfilés au travers d'un fourreau 1 et ensuite, cet ensemble peut être monté sur une culasse 5 Ce montage peut s'effectuer en amenant cet ensemble contre la culasse 5 de façon à ce que le noyau fixe 20 vienne en appui contre la culasse 5 au niveau d'une surface d'appui adaptée 30 Cette opération de montage peut être effectuée en particulier de façon automatique en amenant l'ensemble formé par la tige de déclenchement 22, le noyau fixe 20 et le noyau mobile 24 en face de la culasse 5, puis en déplaçant axialement cet ensemble en direction de la culasse 5 (suivant la flèche H) en exerçant une poussée sur la tige de déclenchement 22, jusqu'à ce que la face d'appui 30 du noyau fixe 20 vienne buter contre la culasse 5 A cet instant, l'effort de-réaction de la culasse 5 contre la face 30 du noyau fixe 20 permet d'effectuer le décollement du noyau fixe 20 par rapport à la tige de déclenchement 22 En d'autres termes, on utilise cet effort de réaction d'une manière semblable à l'effort qui est illustré par les flèches F sur la figure 4 afin de provoquer la désolidarisation du noyau fixe par rapport à la tige de déclenchement lors de l'opération de montage Il résulte de cela que l'ensemble des opérations permettant de réaliser et d'assembler les différentes pièces constituant le déclencheur électro- magnétique sont particulièrement simples et économi- ques Par conséquent, un tel déclencheur électro- magnétique selon l'invention et un tel procédé de fabrication selon l'invention sont particulièrement adaptés à la réalisation de déclencheurs électroma- gnétiques réalisés en grande série L'opération de fabrication et l'opération d'assemblage peuvent être effectuées facilement d'une manière entièrement automatique. Un tel procédé de fabrication selon l'invention permet d'obtenir un renforcement de la tenue mécanique du percuteur et du noyau mobile Ce procédé permet en outre d'obtenir un allègement du noyau mobile et par conséquent une augmentation de la vitesse de percussion. Au lieu d'utiliser comme matière de moulage une matière plastique, on peut également utiliser dans certaines applications une matière de moulage10 métallique amagnétique, notamment à base de zinc, par exemple le produit connu commercialement sous la dénomination ZAMAK. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'un déclencheur électromagnétique, ce déclencheur comprenant: un noyau fixe ( 20) adapté pour être monté sur une culasse ( 5), un noyau mobile ( 24) pouvant se déplacer entre une position éloignée du noyau fixe et une position rapprochée du noyau fixe, et une tige de déclenchement ( 22) reliée au noyau mobile et s'étendant au travers d'un trou de passage ( 26) du noyau fixe; ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: réalisation d'un moule comprenant une empreinte d'un ensemble formé par le noyau fixe ( 20), le noyau mobile ( 24) et la tige de déclenchement ( 22), les positions relatives de ces trois pièces étant celles qu'elles occupent lorsque les trois pièces sont montées dans le déclencheur et que le noyau mobile est éloigné du noyau fixe; mise en place dans le moule du noyau fixe ( 20) et du noyau mobile ( 24) et injection d'une matière de moulage pour réaliser la tige de déclenchement par surmoulage sur les noyaux fixe ( 20) et mobile ( 24), puis démoulage de l'ensemble ainsi constitué; et décollage entre le noyau fixe ( 20) et la tige de déclenchement ( 22) qui est surmoulée sur le noyau fixe. 2 Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ladite opération de décollage consiste en l'appliction d'une force (F) provoqant un déplacement relatif longitudinal entre le noyau fixe ( 20) et la tige de déclenchement ( 22). 3 Procédé selon 1 revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de montage du noyau fixe ( 20) contre la culasse ( 5), cette étape étant obtenue par une saisie de l'ensemble formé par le noyau fixe ( 20), le noyau mobile ( 24) et la tige de déclenchement surmoulée ( 22), cette saisie s'effectuant au niveau du noyau mobile ou de la tige de déclenchement, puis en amenant cet ensemble contre la culasse ( 5) de façon à provoquer une rencontre avec choc entre le noyau fixe et la culasse, ce choc provoquant à la fois le montage du noyau fixe ( 20) sur la culasse ( 5) et le décollage entre le noyau fixe ( 20) et la tige de déclenchement ( 22). 4 Procédé selon 1 revendication 3, caractérisé en ce que le noyau fixe ( 20) comporte un alésage ( 21) sur lequel vient se surmouler la tige de déclenchement ( 22), cet alésage ( 21) présentant une forme tronconique qui facilite ledit décollage entre le noyau fixe et la tige de déclenchement. 5 Déclencheur électromagnétique caractérisé en ce qu'il est obtenu par le procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes. 6 Déclencheur électromagnétique comprenant un noyau fixe ( 20) adapté pour être monté sur une culasse ( 5), un noyau mobile ( 24) pouvant se déplacer entre une position éloignée du noyau fixe et une position rapprochée du noyau fixe, et une tige de déclenchement ( 22) reliée au noyau mobile ( 23) et passant au travers du noyau fixe ( 20); caractérisé en ce que: la tige de déclenchement ( 22) s'étend à la fois au travers d'un alésage ( 21) du noyau fixe ( 20) et au travers d'un trou de passage ( 23) du noyau mobile ( 24) et est surmoulée à l'intérieur des noyaux fixe et mobile; d'o il résulte qu'une force (F; H) provoquant un déplacement relatif longitudinal entre le noyau fixe ( 20) et la tige de déclenchement ( 22) peut provoquer un décollage entre le noyau fixe et la tige de déclenchement. 7 Déclencheur électromagnétique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tige de déclenchement est réalisée en matière plastique. 8 Déclencheur électromagnétique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la -tige de déclenchement est réalisée en matière métallique moulable amagnétique, notamment à base de zinc. 9 Déclencheur électromagnétique selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'alésage ( 21) est de forme tronconique. Déclencheur électromagnétique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la surface interne du trou de passage ( 23) du noyau mobile ( 24) présente une section dans une zone centrale inférieure à la section dans les deux zones d'extrémité; d'o il résulte qu'une force exercée axialement entre le noyau fixe et la tige de déclenchement ne peut pas provoquer de décollage entre le noyau mobile et la tige de déclenchement.