Brevet FR2740603A1 — publié le 19970430

Commutateur électrique pour la commande d'un moteur, notamment pour un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de véhicule automobile L'invention concerne le domaine des commutateurs électriques, et plus précisément les commutateurs pour la commande d'un moteur électrique, notamment pour un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de véhicule automobile. Cette invention concerne plus particulièrement un commutateur électrique du type comprenant au moins deux résistances, et un organe de commande propre à prendre une pluralité de positions dans lesquelles il connecte le moteur à une source d'alimentation électrique directement ou avec interposition d'une ou plusieurs résistances pour faire fonctionner ledit moteur selon des régimes différents. Dans certains véhicules haut de gamme, le confort aérothermique des passagers requiert une grande variété de flux d'air traité différents. Ces flux dépendent directement du régime du moteur électrique du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Or, dans les commutateurs connus du type décrit ci-dessus, les résistances sont utilisées exclusivement en série. Par conséquent, le moteur ne peut fonctionner que selon un nombre de régimes différents sensiblement égal au nombre de résistances utilisées. Ces commutateurs présentent donc deux inconvénients majeurs puisque plus on augmente le nombre de résistances, plus l'encombrement du commutateur augmente et plus le nombre de fils augmente pour le câblage des résistances. Un but principal de l'invention est donc de procurer un commutateur électrique qui ne présente pas les inconvénients des commutateurs de la technique antérieure. L'invention propose à cet effet un commutateur électrique du type décrit précédemment, dans lequel on prévoit en outre, d'une part, une pluralité de plots de contact espacés les uns des autres, maintenus en des positions respectives fixes les uns par rapport aux autres, et connectés chacun respectivement à une première ou seconde extrémité de résistance, l'un des plots étant relié en outre à la source d'alimentation électrique et un autre plot étant relié en outre au moteur, et d'autre part, une pluralité de moyens de liaison installés sur un support en des endroits choisis, fixes les uns par rapport aux autres, et pouvant être déplacés relativement à ladite pluralité de plots, par l'organe de commande, pour établir, selon la position de cet organe de commande, des liaisons électriques entre au moins deux plots de celle-ci, permettant de la sorte un éventuel montage en série et/ou en parallèle desdites résistances entre le moteur et la source d'alimentation électrique. Les positions choisies pour les moyens de liaison correspondent à des régimes différents, lesquels sont obtenus en n'utilisant que l'une des résistances, ou bien en effectuant des combinaisons différentes entre ces résistances, ces combinaisons consistant en une mise en parallèle et/ou série d'une ou plusieurs résistances. Afin d'augmenter encore le nombre de régimes différents, les résistances ont de préférence des caractéristiques différentes. Ainsi, avec seulement trois résistances, il est possible d'obtenir dix-sept régimes différents pour le moteur électrique. Préférentiellement, les plots de contact sont sensiblement alignés suivant une droite, ce qui permet de simplifier l'installation. Avantageusement, chaque moyen de liaison est un élément, de type cavalier, conducteur électriquement, sensiblement linéaire, et de longueur égale à la distance séparant les deux plots de contact les plus éloignés qu'il est destiné à relier lorsqu'il est positionné en regard de ceux-ci. Bien entendu, on peut envisager des variantes de commutateurs dans lesquelles les plots ne sont pas alignés. Dans ces cas particuliers, il est clair que les éléments de liaison ont des formes adaptées aux positions relatives desdits plots. Dans le but de simplifier au maximum l'installation, il est préférable que les plots de contact soient espacés deux à deux d'une distance constante. Deux modes de réalisation peuvent être envisagés. Dans un premier mode, le support est une plaque isolée électriquement et solidaire en déplacement de l'organe de commande, les plots de contact étant alors installés sur une barrette fixe et isolée électriquement. Dans ce mode, c'est donc le support qui est mobile tandis que les plots sont immobiles. Dans un second mode, le support est une plaque installée en position fixe, et les plots de contact sont installés sur une barrette isolée électriquement et solidaire en déplacement de l'organe de commande. Dans ce mode, ce sont les plots qui sont mobiles tandis que le support est immobile. Dans les deux modes de réalisation précités, il est préférable d'utiliser un bouton rotatif en tant qu'organe de commande pour entraîner en rotation, autour d'un axe, le support. Un tel bouton est apte à prendre une pluralité de positions successives et espacées angulairement. Le support selon l'invention comprend dans ce cas, une pluralité de pistes sensiblement circulaires, non conductrices électriquement, centrées sur ledit axe, et présentant des rayons de longueurs différentes, lesdits éléments de liaison étant installés en position fixe aux endroits choisis, perpendiculairement auxdites pistes, leurs extrémités reposant sur celles-ci, plusieurs éléments pouvant être alignés sur un même rayon. Les pistes sont en fait des guides permettant de faciliter l'installation des éléments de liaison sur le support. Dans cette configuration, les éléments premiers voisins et non alignés (lesquelles sont agencés pour offrir des régimes différents, par opposition aux éléments premiers voisins et alignés qui coopèrent pour offrir une position et une seule) sont positionnés sur des rayons espacés angulairement par des angles sensiblement égaux à ceux séparant les différentes positions successives de l'organe de commande. Préférentiellement, l'espacement angulaire entre positions successives est constant, ce qui permet d'obtenir un échelonnement régulier des différentes positions offertes. Bien entendu, il est parfaitement envisageable d'utiliser d'autres types d'organe de commande, comme par exemple les curseurs à déplacement linéaire propres à prendre une pluralité de positions successives et espacées sur une droite. Dans une telle configuration, le support et la disposition des éléments de liaison peuvent être adaptés en conséquence. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est un schéma illustrant, en coupe transversale, un commutateur selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention; - la figure 2 est un schéma illustrant partiellement, en vue du dessus et partiellement arrachée, le commutateur de la figure 1; et - les figures 3A à 3G sont des schémas illustrant respectivement des combinaisons de trois résistances dans un exemple de commutateur à 7 positions du type de celui illustré aux figures 1 et 2. On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2 pour décrire un commutateur selon l'invention, dans un mode de réalisation préférentiel. Le commutateur électrique 1 représenté à la figure 1 fait partie, par exemple, d'un tableau de commande 2 qui sert à piloter un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de véhicule automobile (non représenté sur les figures). Dans ce type de dispositif, un tel commutateur 1 sert à commander l'alimentation électrique d'un moteur électrique M (voir figure 2), en jouant généralement, selon sa position, sur l'intensité du courant qui est fournie audit moteur M, lequel courant est délivré par la batterie 3 du véhicule. Le moteur M entraîne les pales d'un pulseur destiné à alimenter en air ledit dispositif. En faisant varier l'intensité du courant qui alimente le moteur, il est possible d'obtenir différents régimes moteur qui correspondent chacun à des débits d'air différents. Ce commutateur 1 comprend un corps 4 comportant une partie supérieure 4a, formant bouton rotatif de commande destiné à être manipulé par un utilisateur souhaitant obtenir un réglage particulier du débit d'air traité, et une partie inférieure 4b solidaire de la partie supérieure 4a. Le corps 4 est propre à être entraîné en rotation autour d'un axe XX. I1 est solidaire dans sa partie inférieure 4b d'un disque 5 formant support d'éléments de liaison 6, sur lesquels on reviendra plus loin. Le commutateur 1 comprend en outre une barrette 7 qui est isolée électriquement, et dans cet exemple, solidaire du tableau de commande, et par conséquent immobile. Cette barrette comprend, sur une partie sensiblement linéaire, une pluralité de plots de contact 8 conducteurs électriquement et alignés sur une droite, chaque plot étant respectivement relié à l'une, et l'une seule, des deux extrémités d'une résistance Ri appartenant à un jeu de résistances logées de préférence dans le boîtier du tableau de commande 2, à proximité de la barrette 7. Le nombre de plots dépend du nombre de positions que peut prendre le commutateur 1. I1 est généralement égal au double du nombre de résistances, mais cela n'est pas obligatoire. Par ailleurs, les caractéristiques de ces résistances ne sont pas obligatoirement les mêmes, il est même préférable qu'elles soient différentes si l'on veut obtenir un maximum de régimes différents. Dans l'exemple illustré, on a représenté six plots de contact 8 reliés respectivement, par l'intermédiaire de câbles électriques 9, à trois résistances Ri (i = 1 à 3). Bien qu'il n'y ait que 7 régimes moteur différents représentés, un tel jeu de trois résistances peut en autoriser jusqu'à 17. I1 est clair que le nombre de résistances peut être égal à deux, ou bien supérieur à trois selon les besoins. Chaque extrémité de résistance est référencée par une lettre majuscule choisie parmi la suite B à G, chaque lettre représentant ainsi une borne de potentiel électrique. I1 en va de même pour les bornes positives de la batterie 3 et du moteur M qui sont référencées respectivement A et H. Sur la figure 2, les bornes A et B sont reliées par un câble électrique 10, et les bornes G et H sont reliées par un câble électrique 11. Les bornes B et E symbolisent les extrémités de la première résistance R1, les bornes C et F symbolisent les extrémités de la seconde résistance R2, et les bornes D et G symbolisent les extrémités de la troisième résistance R3. Le support 5 illustré figure 2 comprend six pistes sensiblement circulaires, non conductrices électriquement, centrées sur l'axe XX, et présentant des rayons de longueurs différentes. Ces pistes 12 sont en fait des guides visuels permettant de mieux visualiser les positionnements respectifs des éléments de liaison 6, et/ou d'en faciliter l'installation sur ledit support 5. Par conséquent, le commutateur proposé peut être réalisé sans lesdites pistes. La distance séparant deux pistes 12 consécutives est, dans l'exemple décrit, constante et égale à la distance séparant deux plots de contact 8 consécutifs de la barrette 7. A chaque piste 12 est donc associé un plot de contact 8. Par conséquent, le rayon d'une piste donnée est sensiblement égal à la distance séparant 1axe XX (ou le centre du support 5) du plot associé à cette piste donnée, de sorte que lorsque la piste est entraînée en rotation, elle se déplace en permanence en dessous dudit plot. On pourrait bien évidemment prévoir d'autres configurations dans lesquelles les plots de contact 8 ne seraient pas alignés, et/ou ne seraient pas séparés deux à deux d'une distance constante. Sur la figure 2, les différentes positions que peut prendre le commutateur sont référencées de O à 7, la position de repos dans laquelle le moteur est hors de fonctionnement (celle qui est illustré) étant la position 0. Plus le numéro de la position est grand, plus le courant qui alimente le moteur M est important, et par conséquent plus le débit d'air est important. Pour obtenir ces différents régimes, l'invention prévoit des combinaisons de type mise en série et/ou en parallèle des différentes résistances Ri. Ces combinaisons sont prédéterminées par résolution de systèmes de deux équations portant respectivement sur les courants maximal et minimal que peut supporter le moteur. I1 est ainsi possible de déterminer les valeurs optimales des résistances, et leurs combinaisons, qui permettent d'offrir des régimes moteur bien répartis. Dans la configuration représentée, l'écart angulaire O entre deux positions consécutives du commutateur 1 est de préférence constant. Les éléments de liaison 6 sont respectivement installés en position fixe en des endroits choisis, perpendiculairement aux pistes 12, leurs extrémités étant fixées sur celles-ci. Certains éléments présentent également des parties intermédiaires fixées sur des pistes intermédiaires afin d'autoriser des contacts multiples sur lesquels on reviendra plus loin. A chaque position du commutateur 1, ou en d'autres termes à chaque régime moteur, correspond un ou plusieurs éléments de liaison 6 qui sont alignés sur un même rayon, lequel n'est pas le même d'une position à l'autre. En conséquence, on fait correspondre à chaque position du commutateur (excepté la position "0") un rayon virtuel sur lequel se trouve(nt) le (ou les) élément(s) de liaison nécessaire(s) à l'obtention d'une intensité de courant correspondant à ladite position. Lorsque l'on positionne le commutateur 1 en regard d'une position donnée, on positionne, dans le même temps, le rayon correspondant sous l'alignement de plots de contact 8. Par conséquent, le (ou les) élément(s) de liaison 6 aligné(s) sur ce rayon entre(nt) en contact électrique avec les plots 8 situés au dessus d'eux. Ainsi, les différents éléments de liaison 6 jouent le rôle d'interrupteur, puisque lorsqu'ils contactent des plots 8 ils autorisent la circulation du courant, tandis que le courant ne peut pas circuler dans les portions de circuit dont les plots de contact ne sont pas connectés par des éléments de liaison 6. Si un élément de liaison passe au dessous d'un plot qu'il ne doit pas contacter, il est nécessaire de courber légèrement ledit élément, ou bien de faire en sorte que la résistance connectée à ce plot soit court-circuitée, ou encore on peut prévoir des éléments de liaison plats, plaqués sur le support 5, et équipés, par exemple, de pointes électriquement conductrices au niveau des plots qu'ils sont destinés à contacter respectivement. L'écart angulaire 8 entre deux positions consécutives du commutateur 1 étant ici constant, celui séparant deux éléments premiers voisins et non alignés (éléments appartenant à des rayons premiers voisins) est donc également constant et égal à 0. Bien entendu, lorsque cet écart entre positions du commutateur varie, l'écart entre les éléments de liaison varie de même. Les différentes positions et leur(s) élément(s) associé(s) sont décrits maintenant en référence aux figures 2 et 3. L'intensité du courant qui alimente le moteur augmente régulièrement lorsque le numéro de la position augmente. En position "0", le rayon associé sur le support 5 ne porte pas d'élément de liaison. Par conséquent, le courant issu de la batterie 3 ne peut pas alimenter le moteur M qui est donc hors de fonctionnement. En position "1", le rayon associé (référencé R1 + R2 + R3) sur le support 5 porte 2 éléments de liaison 6 destinés respectivement à connecter électriquement les plots de contact C et D, et E et F. Le schéma électrique équivalent est illustré figure 3A. Les 3 résistances sont mises en série et le courant peut circuler de la borne A de la batterie 3 vers la borne H du moteur M, via les bornes B, E, F, C, D et G. En position "2", le rayon associé (référencé R3) sur le support 5 porte un unique élément de liaison 6 destiné à connecter électriquement les plots de contact B, C et D (la connexion du plot C n'étant pas obligatoire). Le schéma électrique équivalent est illustré figure 3B. Seule la résistance R3 est utilisée et le courant peut circuler de la borne A de la batterie 3 vers la borne H du moteur M, via les bornes D et G. En position "3", le rayon associé (référencé R1 + R2) sur le support 5 porte 2 éléments de liaison 6 destinés respectivement à connecter électriquement les plots de contact C et E, et F et G. Le schéma électrique équivalent est illustré figure 3C. Les 2 résistances R1 et R2 sont mises en série et le courant peut circuler de la borne A de la batterie 3 vers la borne H du moteur M, via les bornes B, E, C et F. En position "4", le rayon associé (référencé R1 // R3) sur le support 5 porte 2 éléments de liaison 6 destinés respectivement à connecter électriquement les plots de contact B et D, et E et G. Le schéma électrique équivalent est illustré figure 3D. Les 2 résistances R1 et R3 sont mises en parallèle et le courant peut circuler de la borne A de la batterie 3 vers la borne H du moteur M, via les bornes couplées B-D et E-G. En position "5", le rayon associé (référencé R2) sur le support 5 porte 2 éléments de liaison 6 destinés respectivement à connecter électriquement les plots de contact B et C, et F et G. Le schéma électrique équivalent est illustré figure 3E. Seule la résistance R2 est utilisée et le courant peut circuler de la borne A de la batterie 3 vers la borne H du moteur M, via les bornes B, C, F et G. En position "6", le rayon associé (référencé R1 // R2 // R3) sur le support 5 porte 2 éléments de liaison 6 destinés respectivement à connecter électriquement les plots de contact B, C et D, et E, F et G. Le schéma électrique équivalent est illustré figure 3F. Les 3 résistances R1, R2 et R3 sont mises en parallèle et le courant peut circuler de la borne A de la batterie 3 vers la borne H du moteur M, via les bornes B-D-C, et E-F-G. En position "7", le rayon associé (référencé shunt) sur le support 5 porte un unique élément de liaison 6 destiné à connecter électriquement tous les plots de contact B, C, D, E, F et G. Le schéma électrique équivalent est illustré figure 3G. Toutes les résistances sont court-circuitées et le courant peut circuler directement de la borne A de la batterie 3 vers la borne H du moteur M, via les bornes B et G. Dans la description ci-dessus, on a décrit un commutateur de type rotatif, mais il est clair que de nombreux autres types de commutateur peuvent être envisagés dans le cadre des revendications ci-après. Ainsi, l'organe de commande peut être un curseur à déplacement linéaire pouvant prendre une pluralité de positions successives et espacées sur une droite. Dans ce cas, les éléments de liaisons sont installés en position fixe sur des lignes espacées deux à deux dune distance égale à la distance séparant deux positions successives de l'organe de commande et sensiblement parallèles à la barrette supportant les plots de contact, plusieurs éléments pouvant être positionnés sur une même ligne. De préférence, comme dans l'exemple illustré, l'espacement entre deux positions successives du commutateur est constant. Par ailleurs, on a décrit un commutateur dont l'organe de commande est solidaire du support des éléments de liaison, tandis que la barrette supportant les plots de contact est immobilisée. Mais, on peut également envisager un commutateur dans lequel l'organe de commande est solidaire de la barrette supportant les plots de contact, tandis que le support des éléments de liaison est immobilisé dans le boîtier de commande. Revendications 1.- Commutateur électrique pour la commande d'un moteur électrique, notamment pour un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de véhicule automobile, du type comprenant au moins deux résistances (Ri), et un organe de commande (4) propre à prendre une pluralité de positions dans lesquelles il connecte le moteur (M) à une source d'alimentation électrique (3) directement ou avec interposition d'une ou plusieurs résistances différentes pour faire fonctionner ledit moteur selon des régimes différents, caractérisé en ce qu'il comprend en outre - une pluralité de plots de contact (8) espacés les uns des autres, maintenus en des positions respectives fixes les uns par rapport aux autres, et connectés chacun respectivement à une première ou seconde extrémité de résistance (Ri), l'un des plots (8-B) étant relié en outre à la source d'alimentation électrique (3) et un autre plot (8-G) étant relié en outre au moteur (M), - une pluralité de moyens de liaison (6) installés sur un support (5) en des endroits choisis, fixes les uns par rapport aux autres, et pouvant être déplacés relativement à ladite pluralité de plots (8), par l'organe de commande (4), pour établir, selon la position de cet organe de commande, des liaisons électriques entre au moins deux plots de celleci, permettant de la sorte un éventuel montage en série et/ou en parallèle desdites résistances entre le moteur et la source d'alimentation électrique. 2.- Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plots de contact (8) sont sensiblement alignés suivant une droite. 3.- Commutateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque moyen de liaison (6) est un élément conducteur électriquement, sensiblement linéaire, et de longueur égale à la distance séparant les deux plots de contact les plus éloignés qu'il est propre à relier lorsqu'il est positionné en regard de ceux-ci. 4.- Commutateur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les plots de contact (8) sont espacés deux à deux d'une distance constante. 5.- Commutateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support (5) est une plaque isolée électriquement et solidaire en déplacement de l'organe de commande (4), et en ce que les plots de contact (8) sont installés sur une barrette fixe et isolée électriquement (7). 6.- Commutateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support (5) est une plaque installée en position fixe, et en ce que les plots de contact (8) sont installés sur une barrette isolée électriquement (7) et solidaire en déplacement de l'organe de commande (4). 7.- Commutateur selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'organe de commande (4) est un bouton rotatif propre à pivoter autour d'un axe (XX) pour prendre une pluralité de positions successives et espacées angulairement. 8.- Commutateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le support (5) comprend une pluralité de pistes (12) sensiblement circulaires, non conductrices électriquement, centrées sur ledit axe (XX), et présentant des rayons de longueurs différentes, lesdits éléments de liaison (6) étant installés en position fixe aux endroits choisis, perpendiculairement auxdites pistes, leurs extrémités reposant sur celles-ci, plusieurs éléments pouvant être alignés sur un même rayon. 9.- Commutateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les éléments de liaison (6) premiers voisins et non alignés sont positionnés sur des rayons espacés angulairement par des angles sensiblement égaux à ceux séparant les différentes positions successives de l'organe de commande (4). 10.- Commutateur selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'espacement angulaire est constant.