Brevet FR2685543A1 — publié le 19930625

FUSIBLE PLAT POUR COURANTS NOMINAUX ELEVES La présente invention concerne un fusible plat pour courants nominaux supérieurs ou égaux à 20 Ampères, et plus particulièrement un fusible plat pour automobile. De plus en plus, les fusibles plats sont utilisés dans l'équipement des automobiles, pour des raisons d'encombrement, des qualités de protection et de commodité d'enfichage. De tels fusibles comprennent généralement un boîtier ou corps isolant dans lequel est monté en partie un organe conducteur constitué par deux languettes de connexion plates enfichables, et réunies par une partie fusible ou calibrante. Un fusible de ce type est décrit dans US-A-3 909 761 ou FR-A-82 13 847. Toutefois, la structure et la nature des matériaux utilisés pour la fabrication de ces fusibles plats étaient choisies pour un courant nominal circulant dans la partie fusible et les languettes de connexion inférieur à 30 Ampères. Pour des courants nominaux plus élevés pouvant atteindre 100 Ampères et plus, la partie fusible peut fléchir et venir en contact avec une des faces internes du corps isolant ou boîtier. Comme le matériau utilisé pour le boîtier est une matière plastique, il s'ensuit que la mise en contact de la partie fusible est susceptible de fondre la matière plastique et entrainerait la détérioration complète du boîtier. Le phénomène de fléchissement se produit généralement au centre de la partie calibrante car, c'est à cet endroit que se situe le point le plus chaud lorsqu'on trace la courbe de température. Les solutions qui ont été préconisées pour résoudre la question du fléchissement ont été soit de réduire la section de la partie calibrante dans la zone du point chaud, soit de déposer une goutte de métal au centre de ladite partie calibrante lorsqu'elle est constituée par un fil métallique, soit de ménager un orifice dans la zone du point chaud et de déposer, de part et d'autre dudit orifice, une goutte de métal. Toutes ces solutions sont décrites dans GB-A-2 090 081 et US-A-4 635 023. Dans la solution retenue à gouttes d'étain disposées de part et d'autre de l'orifice central, il est nécessaire de choisir les paramètres structurels en fonction du courant nominal du fusible plat. C'est ainsi que la longueur, la largeur et l'épaisseur de la partie fusible ne sont pas les mêmes pour un fusible plat de 40 Ampères et un fusible plat de 60 Ampères, ce qui constitue un grave inconvénient pour une fabrication en grande série. De plus, il peut être nécessaire de changer l'emplacement des gouttes d'étain et donc de leurs orifices récepteurs en fonction de la longueur de la partie fusible. Dans la demande DE-A-2 500 364, il est décrit un fusible plat comprenant une partie fusible réalisée d'une seule pièce avec les languettes de connexion, mais qui est évidée partiellement dans la partie centrale de manière à réaliser une zone amincie d'épaisseur et de section constante, seule la zone amincie constituant une zone calibrante. Dans la demande PCT/US88/0924, la partie calibrante de la partie fusible comprend des découpes destinées à ménager des zones de refroidissement susceptibles de générer un effet retardateur du fléchis sement de ladite partie calibrante. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de proposer un fusible plat comprenant une partie fusible plate et des languettes de connexion plates dans lequel la température communiquée aux languettes de connexion est réduite avant claquage. La présente invention a pour objet un fusible plat, du type comprenant un boitier dans lequel est logé en partie un organe conducteur pourvu de deux languettes de connexion plates dont les extrémités libres sont situées hors du boîtier, lesdits languettes de connexion étant reliées à l'intérieur du boitier par une partie fusible plate sur une face de laquelle est déposée une goutte de métal, et qui est caractérisé en ce que la partie fusible comprend une zone calibrante centrale de largeur plus petite que la largeur des zones latérales adjacentes de liaison avec les languettes de connexion, la surface de contact de ladite goutte étant au moins supérieure à la moitié de la surface de la zone calibrante. Un avantage de la présente invention est de permettre à la goutte de métal de s'étendre sur presque toute la zone calibrante sans risque de contact avec les languettes de connexion. Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait que la partie calibrante présente une longueur réduite et une possibilité d'épaisseur constante quel que soit le courant nominal ou calibre du fusible plat. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront mieux à la lecture de la description d'un mode de réalisation, ainsi que des dessins annexés sur lesquels - la Figure 1 est une vue en plan du fusible plat comprenant un boîtier de protection dans lequel est disposé l'organe conducteur représenté sur la Figure 2, - la Figure 2 est une vue en plan de l'organe conducteur selon un mode de réalisation de l'invention, - la Figure 3 est une vue en coupe agrandie suivant III-III de la Figure 2, - la Figure 4 est une vue en coupe agrandie suivant IV-IV de la Figure 2, - la Figure 5 est une vue de dessus partielle de la zone calibrante représentée sur la Figure 2, avec des lames rabattues sur la goutte de métal, - la Figure 6 est une vue en élévation des lames de limitation d'expansion en forme de trapèze, Le boîtier 1 représenté sur la Figure 1 peut être du type monobloc ou en deux parties, la partie avant ou cache 2 étant montée par sertissage ou autre moyen sur la partie arrière ou corps-support 3, par exemple comme cela est décrit dans FR-A-87 04 382. Un organe conducteur 4 selon l'invention, représenté sur la Figure 2, est monté dans le boîtier 1. L'organe ou élément conducteur comprend deux languettes de connexion 5 et 6 dont les extrémités 7 sont biseautées pour permettre une insertion aisée dans des logements correspondants ménagés dans divers ensembles récepteurs tels que des boites d'interconnexion. Une partie fusible 8 est montée entre les languettes de connexion 5 et 6 et elle est reliée aux côtés internes 5a, 6a de ces dernières. Suivant une forme préférée de la présente invention, la partie fusible 8 est pour un même calibre, d'épaisseur constante et elle est constituée par au moins une zone calibrante centrale 9 en alliage de zinc (environ 99,7 % de zinc), disposée entre deux zones latérales 10 et 11 destinées à être reliées aux languettes de connexion 5 et 6 respectivement. La zone calibrante centrale 9 présente une largeur li inférieure à la largeur 12 des zones adjacentes 10,11 de manière à ménager des rebords 12, tandis que la longueur L1 de la zone calibrante est inférieure ou égale aux deux tiers de la longueur L2 de la partie fusible (fig. 4). Une goutte de métal 13, de préférence un alliage d'étain-argent ou d'étain-plomb, est déposée sur la zone calibrante 9. La goutte 13 est en contact sur la zone calibrante 9 suivant une surface S1 de contact qui est au moins supérieure à la moitié de la surface S2, de la face de la zone calibrante recevant ladite goutte. De préférence, la surface de contact Si est sensiblement égale à celle S2 de la zone calibrante. Des moyens de limitation d'expansion de la goutte 13, lors de la fusion de cette dernière, sont prévus sur la zone calibrante 9. Les moyens de limitation sont constitués par au moins une lame de faible hauteur, et de préférence, par deux lames 14 et 15 qui sont reliées chacune à un côté longitudinal 16,17 de la zone calibrante 9, et dans un plan perpendiculaire au plan contenant ladite zone calibrante (fig. 4). Suivant un mode de réalisation (fig. 3), chaque lame 14,15 présente un profil arrondi et elle est prévue sensiblement à égale distance des bords internes des zones de liaison (18) ménagées sur les languettes de connexion 5,6. La partie fusible 8 est soudée électriquement ou à la molette sur la face de dessous des languettes de connexion 5,6 lorsqu'on considère la vue en plan de la Figure 2, et elle présente, de préférence mais non nécessairement, une faible épaisseur de façon à ce qu'un logement 20 pour la goutte 13 soit ménagé entre la zone calibrante 9 et les bords internes 18 des languettes de connexion 5,6. La portion 21 de chaque zone de liaison 10,11 comprise entre le rebord 12 et la zone de soudure 22 correspondante constitue également une zone de dissipation thermique supplémentaire dont il sera question ultérieurement. Par goutte de métal, on entend une très faible masse de métal qui peut présenter n'importe quelle forme régulière ou non, telle que sphérique, parallélépipédique. La goutte de métal est solidarisée de la zone calibrante par fusion ou tout autre moyen approprié. De préférence, chaque lame 14,15 dont la hauteur est sensiblement égale ou supérieure à la dimension correspondante de la goutte 13, présente une partie libre supérieure 23,24 qui est rabattable sur la goutte 13 de manière à emprisonner davantage ladite goutte dont l'expansion est limitée aussi bien vers le haut à cause des parties 23,24, après rabattement, que latéralement à cause des lames. De ce fait, la goutte 13, lorsqu'elle est traversée par un fort courant électrique qui produit une fusion de ladite goutte 13, est contrainte d'épouser la forme des lames 14,15 et ne peut s'étaler que vers les rebords 12. En fait, les expériences ont montré que la goutte 13 prenait la forme représentée sur la Figure 5, c'est-à-dire qu'elle présente à ses extrémités une sorte de ménisque 25. Suivant une autre forme de réalisation des lames représentées sur la Figure 6, les lames 14 et 15 présentent une forme en trapèze dont le bord libre supérieur 40 est sensiblement rectiligne avec des extrémités latérales 41 et 42 arrondies. De part et d'autre de chaque partie médiane 26,27 des languettes de connexion 5,6 à laquelle est reliée une zone latérale 10,11 de la partie fusible 8, sont prévues des ailettes de dissipation thermique 28,29 qui sont séparées de la partie médiane 26,27 par deux encoches 30,31 dont le rôle est de délimiter les ailettes 28, 29 pour le refroidissement des languettes de connexion 5, 6 et des quatre points de fixation desdites languettes de connexion sur le boîtier 1, représenté sur la figure 1. Les languettes de connexion 5,6 comportent chacune deux orifices 32,33 pour leur montage par sertissage sur des pions prévus à cet effet dans le corps support 3 du boîtier de protection 1. Chaque languette de connexion 5,6 comprend, du côté externe 5b,6c, opposé au côté interne 5a,6a, une découpe ou encoche 34,35, destinée à permettre lors de la fabrication en continu, sous forme de bande, de loger l'organe conducteur 4 dans le boîtier 1. En fonctionnement, le passage d'un courant électrique dans la partie fusible 8, par l'intermédiaire des languettes de connexion 5,6, crée un point chaud qui se situe sensiblement au centre de la zone calibrante 9. A l'intensité nominale IN, inscrite par exemple sur le boîtier 1, l'alliage de la goutte 13 est dans un état solide et la température dans la zone calibrante est inférieure au point eutectique de l'alliage. Pour de faibles surcharges de courant (1,35 x IN pendant 30 minutes) la goutte 13 passe à l'état liquide tout en restant centrée sur le point chaud, mais l'alliage dont elle est constituée diffuse dans la matière de la zone calibrante 9 en zinc. La température de fusion de la zone calibrante 9 se situe entre celle de l'alliage de la goutte 13 et celle du zinc. De cette manière, on réduit la température communiquée aux languettes de connexion 5,6 pendant la fusion très lente, la longueur réduite de la zone calibrante éliminant tout risque de contact avec le boîtier 1 pour ladite faible surcharge. Pour des surcharges moyennes (de 2 à 3,5 x IN)I le temps de fusion de la goutte 13 est relativement court, de l'ordre de quelques secondes, et l'alliage fondu de ladite goutte n'a pas le temps de diffuser dans le zinc de la zone calibrante. La température de fusion est voisine de celle du zinc car la rupture se fait essentiellement sur l'épaisseur de zinc. Ainsi, il y a rupture rapide sur l'un des côtés de la goutte et la zone calibrante se maintient dans l'état même avec une léger fléchissement sans pour autant entrer en contact avec le boîtier. Pour de fortes surcharges (pouvant atteindre 800 Ampères), l'alliage de la goutte reste à l'état solide et la zone calibrante 9 se sectionne de façon aléatoire d'un côté ou de l'autre de ladite goutte, sans fléchissement hors du plan de la partie fusible. Les ailettes de dissipation thermique 28 et 29 des languettes de connexion 5 et 6 reçoivent une empreinte 22a lors du passage de la molette de soudure entre la partie fusible 8 et lesdites languettes de connexion et, plus précisément, entre les parties 10,11 de la partie fusible et lesdites languettes de connexion. REVENDICATIONS 1. Fusible plat pour courants nominaux élevés, du type comprenant un boîtier (1) dans lequel est logé en partie un organe conducteur (5,6,9,10) pourvu de deux languettes de connexion plates (5,6) dont les extrémités libres (7) sont situées hors du boîtier, lesdites languettes de connexion étant reliées à l'intérieur du boîtier par une partie fusible plate (8) sur au moins une face de laquelle et sensiblement au centre est déposée une goutte de métal (13) de surface de contact prédéterminé, caractérisé en ce que la partie fusible comprend une zone calibrante centrale (9) de largeur (li) plus petite que la largeur (12) des zones latérales adjacentes (21) de liaison avec les languettes de connexion, la surface de contact (31) de ladite goutte (13) étant au moins supérieure à la moitié de la surface de la zone calibrante (9). 2. Fusible plat selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface (S1) de contact de la goutte (13) est sensiblement égale à la surface (82) de la zone calibrante (9). 3. Fusible plat selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé en ce que la longueur (L1) de la zone calibrante (9) est inférieure ou égale aux deux tiers de la longueur (L2) de la partie fusible (8). 4. Fusion plat selon l'une des revendications 1 à 3,caractérisé en ce qu'il comprend au moins des moyens (14,15) de limitation d'expansion de la goutte de métal (13), lesdits moyens de limitation étant perpendiculai res à la surface de contact (82) de la zone calibrante (9). 5. Fusible plat selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de limitation sont constitués par au moins une lame de faible hauteur. 6. Fusible plat selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de limitation sont constitués par deux lames de faible hauteur, disposées de part et d'autre de la goutte de métal. 7. Fusible plat selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'au moins une des lames comporte une partie libre supérieure (23, 24) rabattable susceptible d'être rabattue sur la goutte de métal (13). 8. Fusible plat selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque lame présente une forme de trapèze. 9. Fusible plat selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie fusible est reliée aux languettes de connexion de manière à ménager un logement (20) pour la goutte de métal. 10. Fusible plat selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones latérales (10) de la partie fusible constituent également en partie des zones de dissipation thermique. 11. Fusible plat selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone calibrante (9) présente une longueur qui est inférieure ou égale aux deux tiers de la longueur de la partie fusible. 12. Fusible plat selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une des languettes de connexion comprend une ailette de dissipation thermique (28,29). 13. Fusible plat selon l'une des revendications 1 ou 12, caractérisé en ce que chaque languette de connexion comprend deux ailettes de dissipation thermique (28,29) disposées de part et d'autre d'une partie centrale (26) de liaison de la partie fusible. 14. Fusible plat selon la revendication 13, caractérisé en ce que les ailettes de dissipation thermique et la partie centrale de liaison sont séparées par des encoches (30). 15. Fusible plat selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque languette de connexion comporte, du côté externe (5b,6c) qui est opposé au côté (5a,6a) de liaison de la partie fusible, un décrochement (34,35) apte à permettre la fabrication en bande du boîtier 1. 16. Fusible plat selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que la goutte de métal (13) est un alliage étain-argent. 17. Fusible plat selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la goutte de métal (13) est un alliage étain-plomb dont la température de fusion est comprise entre 180"C et 420 C. 18. Fusible plat selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison entre la partie fusible (8) et les languettes de connexion (5,6) est réalisée par soudure électrique. 19. Fusible plat selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que la liaison entre la partie fusible (8) et les languettes de connexion (5,6) est réalisée par soudure continue à la molette. 20. Fusible plat selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que les ailettes de dissipation thermique (28,29) des languettes de connexion (5,6) reçoivent une empreinte (22a) lors du passage d'une molette effectuant une liaison entre la partie fusible et les languettes de connexion.