Brevet FR2768553A1 — publié le 19990319

MECANISME DE COMMUTATION POUR UN DISJONCTEUR La présente invention concerne un mécanisme de commutation pour un disjoncteur tel qu'un disjoncteur en boîtier moulé ou un disjoncteur de protection contre les fuites à la terre, et elle concerne en particulier un mécanisme de commutation qui est conçu pour réduire l'espace nécessaire au fonctionnement. La figure 6 est une coupe verticale montrant une configuration générale d'un mécanisme de commutation classique dans un disjoncteur tripolaire qui est dans un état de circuit fermé, et la figure 7 est une vue de dessus d'une partie principale du mécanisme de commutation de la figure 6. Sur ces figures, le mécanisme de commutation comporte un élément de verrouillage 4 dont une extrémité est supportée de façon tournante par un axe d'élément de verrouillage 3 sur une paire latérale de plaques latérales d'un châssis 2 fixé à un boîtier 1 d'un corps de disjoncteur, tandis que l'autre extrémité est continuellement retenue dans une structure de réception d'élément de verrouillage (non représentée); un support 7 consistant en un isolateur qui supporte un sabot de contact mobile 5 et qui est supporté en rotation sur le boîtier 1 par l'intermédiaire d'un axe de commutation intégré 6; un levier de poignée en forme d'étrier, 10, supporté de façon basculante sur les plaques latérales du châssis 2, utilisant un axe de levier 8 à titre d'axe de support et ayant une poignée de commutation 9 installée à son sommet; un mécanisme de liaison à genouillère 16 consistant en une paire latérale d'une première et d'une seconde bielles 12 et 13, avec une extrémité de chaque bielle accouplée à celle de l'autre bielle par un axe de genouillère 11, et l'autre extrémité de la première bielle 12 2 2768553 accouplée a l'élément de verrouillage 4 par un axe 14 et l'autre extrémité de la seconde bielle 13 accouplée au support 7 par un axe 15; et une paire latérale de ressorts de commutation 17, étirés entre l'axe de genouillère 11 et le sommet du levier de poignée 10. Dans l'état fermé qui est illustré, du fait de la tension du ressort de commutation 17 s'exerçant sur l'axe de genouillère 11, le mécanisme de liaison à genouillère 16 est étendu d'une manière telle qu'un axe 18 joignant le point d'accouplement (le point central de l'axe 14) entre la première bielle 12 et l'élément de verrouillage 4, au point central de l'axe de genouillère 11 soit presque aligné avec un axe 19 joignant le point d'accouplement (le point central de l'axe 15) entre la seconde bielle 13 et le support 7 au point central de l'axe de genouillère 11. Le support 7 est soumis à une force de rotation en sens inverse d'horloge sur la figure 6, en utilisant l'axe de commutation 6 à titre de point d'appui, ce qui presse le sabot de contact mobile 5 contre un sabot de contact fixe 20. Ensuite, lorsque la poignée de commutation 9 est saisie pour faire tourner le levier de poignée 10 en sens d'horloge sur la figure 6, I'effet du ressort de commutation 17 sur le mécanisme de liaison à genouillère 16 est inversé à un point mort auquel un axe 22 franchit l'axe 18 de la première bielle 12, de la gauche vers la droite, I'axe 22 étant une ligne qui joint le point d'accouplement 21 entre le ressort de commutation 17 et le levier de poignée 10 au point central de l'axe de genouillère 11. Le mécanisme de liaison à genouillère 16 est plié de façon à avoir une forme en V à la position finale du levier de poignée 10, et le support 7 est entraîné en rotation en sens d'horloge sur la figure 6 pour séparer le sabot de contact mobile 5 vis-à-vis du sabot de contact fixe 20 (opération d'ouverture). De plus, dans cet état de circuit ouvert, lorsque le levier de poignée 10 est manoeuvré en rotation en sens inverse d'horloge, I'effet du ressort de commutation 17 est inversé au point mort auquel l'axe 22 du ressort de commutation 17 franchit l'axe 18 de la première bielle 12, de la droite vers la gauche. Le sabot de contact mobile 5 vient alors en contact avec 3 2768553 le sabot de contact fixe 20, comme représenté sur la figure (opération de fermeture). En outre, lorsqu'un courant qui circule à travers le disjoncteur devient excessif, ce qui active un dispositif de déclenchement en cas de surintensité (non représenté), I'élément de verrouillage 4 est libéré de la structure de réception d'élément de verrouillage, pour faire tourner en sens inverse d'horloge sur la figure 6 I'élément de verrouillage 4 qui est sollicité par le ressort de commutation 17, par l'intermédiaire de la première bielle 12, avec pour point d'appui l'axe d'élément de verrouillage 3. Il en résulte que l'effet du ressort de commutation 17 sur le mécanisme de liaison à genouillère 16 est inversé au point mort auquel l'axe 18 franchit l'axe 22 de la droite vers la gauche. Le mécanisme de liaison à genouillère 16 est ensuite courbé de manière à avoir une forme en V, pour entraîner le support 7 en rotation en sens d'horloge sur la figure 6, ce qui a pour effet de séparer le sabot de contact mobile 5 vis-à-vis du sabot de contact fixe 20 (opération de déclenchement). Dans le mécanisme de commutation classique, le point d'accouplement entre la première bielle 12 et l'élément de verrouillage 4 est placé dans une position presque opposée au point d'accouplement entre la seconde bielle 13 et le support 7, avec l'axe de genouillère 11 entre eux. Par conséquent, lorsque le mécanisme de liaison à genouillère 16 est redressé, la hauteur du mécanisme augmente, et lorsque le mécanisme de liaison 16 est ensuite courbé, la plage de mouvement des première et seconde bielles 12 et 13 augmente, ce qui constitue un obstacle à la réduction de l'espace d'installation. Un but de l'invention est de réduire l'espace d'installation pour le mécanisme de commutation, afin de miniaturiser le disjoncteur. Dans l'art antérieur, le ressort de commutation est étiré entre l'axe de genouillère qui accouple ensemble les première et seconde bielles du mécanisme de liaison à genouillère, et le sommet du levier de poignée, et il redresse et courbe le 4 2768553 mécanisme de liaison à genouillère pour entraîner le support en rotation en sens d'horloge ou en sens inverse d'horloge, afin de séparer ou de mettre en contact les sabots de contact mobile et fixe. Au contraire, I'invention permet aux première et seconde bielles d'entraîner le support en rotation en sens inverse d'horloge ou en sens d'horloge, de façon à séparer ou à mettre en contact les sabots de contact mobile et fixe, pendant qu'elles sont de façon générale en chevauchement mutuel, afin de réduire la plage de mouvement du mécanisme de liaison a genouillère. De plus, pour faire ensuite tourner le levier de poignée de façon à permettre au ressort de commutation de passer le point mort par rapport au mécanisme de liaison à genouillère, une extrémité du ressort de commutation est accouplée à l'axe de genouillère du mécanisme de liaison à genouillère, et son autre extrémité est accouplée non au sommet du levier de poignée, mais à l'extrémité du levier de poignée qui est dans une position opposée à son sommet, I'axe du levier se trouvant entre eux. Dans le mécanisme de commutation, il est préférable qu'une tige de réenclenchement soit fixée à l'extrémité du levier de poignée à laquelle le ressort de commutation est accouplé, que l'extrémité accouplée du ressort de commutation soit retenue sur la tige de réenclenchement, et que le levier de poignée soit actionné de façon à pousser vers le haut, en utilisant cette tige de réenclenchement, l'élément de verrouillage qui est dégagé par une opération de déclenchement, de façon à rétablir la liaison du levier avec l'élément de verrouillage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue de côté d'un état de circuit fermé d'un mécanisme de commutation, montrant un mode de réalisation de l'invention. 2768553 La figure 2 est une vue de dessus du mécanisme de commutation de la figure 1. La figure 3 est une vue en perspective du mécanisme de commutation de la figure 1. La figure 4 est une vue de côté d'une partie principale du mécanisme de commutation de la figure 1, dans un état de circuit ouvert. La figure 5 est une vue de côté d'une partie principale du mécanisme de commutation de la figure 1, dans un état déclenché. La figure 6 est une vue de côté d'un état de circuit fermé d'un mécanisme de commutation conforme à un exemple classique. La figure 7 est une vue de dessus d'une partie principale du mécanisme de commutation de la figure 6. Les figures 1 à 5 montrent un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue de côté montrant la partie principale d'un mécanisme de commutation dans sont état de circuit fermé, la figure 2 est une vue de dessus, la figure 3 est une vue en perspective de la figure 1 et les figures 4 et 5 sont des vues de côté d'une partie principale de la figure 1, dans ses états de circuit ouvert et déclenché. Les composants qui correspondent à l'exemple classique portent les mêmes références numériques. Sur les figures 1 à 3, un élément de verrouillage 4, en forme de V, est supporté en rotation par un axe d'élément de verrouillage 3 sur une paire latérale de plaques latérales (une seule d'entre elles est représentée sur la figure 3) d'un châssis 2 fixé à un boîtier 1, et le bout de l'élément de verrouillage est retenu par une structure de réception d'élément de verrouillage, 24, en forme de L, qui est supportée de façon tournante par une tige 23 sur un châssis 2. Une extrémité 24a de la structure de réception d'élément de verrouillage, 24, est accouplée à une griffe 26a (figure 1) d'une barre transversale de déclenchement 26 qui est supportée de façon tournante par une tige 25 sur le châssis 2. Un mécanisme de liaison à genouillère 16 comprend des première et seconde bielles 12 et 13, avec une extrémité de 6 2768553 chacune d'elles accouplée à celle de l'autre par un axe de genouillère 11. Les première et seconde bielles 12 et 13 se chevauchent de façon générale, I'autre extrémité de la première bielle 12 est accouplée par l'axe 14 à l'élément de verrouillage 4, et l'autre extrémité de la seconde bielle 13 est accouplée à un support 7 (seule sa moitié droite est représentée sur la figure 3) qui entraîne un sabot de contact mobile 5 par l'intermédiaire d'un axe 15. Un levier de poignée 10 dont le sommet 10Oa est coiffé d'une poignée de manoeuvre 9 (figure 1), est supporté de façon basculante par un axe de levier 8 sur le châssis 2, et une tige de réenclenchement 27 est fixée à l'extrémité opposée du levier de poignée 10, I'axe de levier 8 se trouvant entre eux. Une extrémité d'un ressort de commutation 17, fonctionnant en ressort hélicoïdal de traction (figure 1) est retenue sur l'axe de genouillère 11, tandis que l'autre extrémité est retenue sur la tige de réenclenchement 27. Chacun des composants comprenant l'élément de verrouillage 4, la première bielle 12, la seconde bielle 13 et le levier de poignée 10 est construit avec une paire de bras latéraux, comme représenté sur la figure 3 (sur la figure 3, seule la moitié gauche du levier de poignée 10 est représentée). De plus, comme représenté à titre d'exemple sur la figure 2, le mécanisme de commutation est installé seulement pour un pôle droit du disjoncteur tripolaire illustré, et lorsque le support 7 pour le pôle droit est entraîné en rotation, deux autre supports pour les pôles central et gauche (non représentés) sont également entraînés simultanément, du fait qu'ils sont accouplés ensemble, d'un seul tenant, par l'axe de commutation 6. Dans l'état de circuit fermé de la figure 1, le ressort de commutation 17 est tendu, le levier de poignée 10 est maintenu dans la position fermée illustrée, à cause d'une force de rotation en sens inverse d'horloge, utilisant l'axe de levier 8 à titre de point d'appui, et la première bielle 12 du mécanisme de liaison à genouillère 16 est soumise à une force de rotation en sens d'horloge, utilisant l'axe 14 à titre de point d'appui. Un axe 18 reliant le point d'accouplement (le point central de l'axe 14) entre 7 2768553 la première bielle 12 et l'axe 14, au point central de l'axe de genouillère 11, est placé du côté droit d'un axe 19 sur la figure 1, l'axe 19 étant une ligne qui joint le point d'accouplement (le point central de l'axe 15) entre la seconde bielle 13 et le support 7, au point central de l'axe de genouillère 11. Par conséquent, du côté droit de l'axe 19, une trajectoire circulaire de l'axe de genouillère 11 qui est décrite lorsque la première bielle 12 tourne en sens d'horloge autour de l'axe 14, est disposée radialement a l'extérieur d'une trajectoire circulaire de l'axe de genouillère 11 qui est décrite lorsque la seconde bielle 13 tourne en sens d'horloge autour de l'axe 15. Par conséquent, lorsque la première bielle 12 est soumise a une force de rotation en sens d'horloge qui est occasionnée par la tension du ressort de commutation 17, utilisant l'axe 14 à titre de point d'appui, la seconde bielle 13 est soulevée par l'intermédiaire de l'axe de genouillère 11. Il en résulte que le support 7 est soumis à une force de rotation en sens d'horloge provenant de la seconde bielle 13, utilisant l'axe de commutation 16 à titre de point d'appui, ce qui a pour effet de presser le sabot de contact mobile 5 contre le sabot de contact fixe 20. Le sabot de contact mobile 5 est chargé à l'avance en sens d'horloge par un ressort de contact (non représenté), qui est supporté en rotation par le support, et le ressort de contact est légèrement déformé dans l'état de circuit fermé de la figure 1, pour appliquer une pression de contact approprié entre les sabots de contact mobile et fixe 5 et 20. D'autre part, l'élément de verrouillage 4, qui est sollicité par le ressort de commutation 17 par l'intermédiaire de la première bielle 12, est soumis à une force de rotation en sens inverse d'horloge utilisant à titre de point d'appui l'axe d'élément de verrouillage, 3, mais son extrémité est accouplée à une structure de réception d'élément de verrouillage, 24, et ne peut pas tourner. La structure de réception d'élément de verrouillage, 24, dont la surface arrière est pressée par l'élément de verrouillage 4, est soumise à une force de rotation en sens d'horloge, utilisant l'axe 23 à titre d'axe d'appui. Cependant, son extrémité 24a est retenue 8 2768553 par une griffe 26a d'une barre transversale de déclenchement 26, et ne peut pas tourner. Dans l'état enclenché de la figure 1, lorsque la poignée de manoeuvre 9 est déplacée vers la droite pour faire tourner le levier de poignée 10 en sens d'horloge, en utilisant l'axe de levier 8 a titre de point d'appui, l'effet du ressort de commutation 17 sur la première bielle 12 est inversé au point mort auquel l'axe 22 du ressort de commutation 17 franchit l'axe 18 de la première bielle 12, de la gauche vers la droite sur la figure. Par conséquent, la première bielle 12 tourne en sens inverse d'horloge, en utilisant l'axe 14 à titre de point d'appui. Comme décrit ci-dessus, du côté gauche de l'axe 19 de la seconde bielle 13, une trajectoire circulaire de l'axe de genouillère 11 qui est décrite lorsque la première bielle 12 tourne en sens inverse d'horloge autour de l'axe 14, est disposée radialement à l'intérieur d'une trajectoire circulaire de l'axe de genouillère 11 qui est décrite lorsque la seconde bielle 13 tourne en sens inverse d'horloge autour de l'axe 15. Par conséquent, lorsque la première bielle 12 est soumise à une force de rotation en sens inverse d'horloge qui est occasionnée par la tension du ressort de commutation 17, utilisant l'axe 14 à titre de point d'appui, la seconde bielle 13 est pressée vers le bas par l'intermédiaire de l'axe de genouillère 11. Il en résulte que le support 7 est soumis à une force de rotation en sens inverse d'horloge à partir de la seconde bielle 13, utilisant l'axe de commutation 6 à titre de point d'appui, ce qui a pour effet de séparer le sabot de contact mobile 5 par rapport au sabot de contact fixe 20 (opération d'ouverture). La figure 4 montre cet état de circuit ouvert, et lorsque la poignée de manoeuvre 9 est à nouveau déplacée vers la gauche, les étapes de l'opération d'ouverture ci-dessus sont accomplies pour ramener le mécanisme de commutation dans l'état qui est représenté sur la figure 1 (opération de fermeture). D'autre part, lorsqu'un courant élevé, par exemple un courant de courtcircuit, circule à travers le disjoncteur, un dispositif de déclenchement en cas de surintensité (non 9 2768553 représenté) est activé pour faire tourner en sens d'horloge la barre transversale de déclenchement 26. Cette opération dégage la griffe 26a de la structure de réception d'élément de verrouillage, 24, pour permettre à la structure de réception d'élément de verrouillage, 24, de tourner en sens d'horloge, ce qui a pour effet de libérer l'élément de verrouillage 4, qui tourne ensuite en sens inverse d'horloge, sous l'effet de la tension du ressort de commutation 17, agissant par l'intermédiaire de la première bielle 12. Dans ces conditions, le support 7 tourne en sens inverse d'horloge sous l'action de la seconde bielle 13 pour séparer le sabot de contact mobile 5 par rapport au sabot de contact fixe 20 (opération de déclenchement), comme représenté sur la figure 5. L'abaissement du mécanisme de liaison à genouillère 16 fait tourner le levier de poignée 10 en sens d'horloge, en utilisant l'axe de levier 8 à titre de point d'appui, ce qui déplace la poignée de manoeuvre 9 jusqu'à une position située entre la position de circuit fermé et la position de circuit ouvert, pour donner une indication de déclenchement. Sur la figure 5, pour réenclencher le mécanisme de commutation qui a effectué une opération de déclenchement, la poignée de manoeuvre 9 est déplacée vers la droite à partir de la position déclenchée jusqu'à la position de circuit ouvert. L'élément de verrouillage 4 est alors soulevé par la tige de réenclenchement 27 à l'extrémité du levier de poignée 10, et il est tourné en sens d'horloge. L'extrémité de l'élément de verrouillage 4 revient alors en contact avec la structure de réception d'élément de verrouillage, 24, pour permettre de passer dans l'état de circuit fermé représenté sur la figure 4. Lorsque la poignée de manoeuvre 9 est ensuite déplacée vers la gauche jusqu'à la position de circuit fermé, le ressort de commutation 17 est étiré pour rétablir la force de traction dans celui-ci, afin de refermer le sabot de contact mobile 5, comme représenté sur la figure 1. Bien que ceci ne soit pas représenté, la structure de réception d'élément de verrouillage, 24, et la barre transversale de déclenchement 26 ont des ressorts de rappel respectifs qui les sollicitent continuellement 1 0 2768553 en sens inverse d'horloge et qui coopèrent pendant l'opération de réenclenchement. Conformément au mode de réalisation représenté ci- dessus, le mécanisme de liaison à genouillère 16 utilise les opérations de commutation et de déclenchement pour maintenir les première et seconde bielles 12 et 13 d'une manière telle qu'elles se chevauchent de façon générale, et par conséquent la hauteur et la profondeur (dimensions verticale et horizontale sur la figure 1) nécessaires pour la rotation du mécanisme de liaison à genouillère 16 sont faibles. Cette configuration réduit l'espace longitudinal qui est exigé pour le mécanisme de commutation, en comparaison avec la configuration classique dans laquelle le mécanisme de liaison à genouillère se plie et se redresse sous l'effet de l'opération de commutation. En réduisant la plage de mouvement du mécanisme de liaison à genouillère, l'invention permet de réduire l'espace d'installation pour le mécanisme de commutation, et donc la taille du disjoncteur. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 1 1 2768553 REVENDICATIONS 1. Mécanisme de commutation pour un disjoncteur comprenant un élément de verrouillage (4) supporté de façon tournante en utilisant un axe d'élément de verrouillage (3) à titre de point d'appui, et dont la rotation est continuellement empêchée par une structure de réception d'élément de verrouillage (24); un support (7) déplaçant un sabot de contact mobile (5), et supporté de façon tournante par un axe de commutation (6); un levier de poignée (10) supporté de façon basculante en utilisant un axe de levier (8) à titre de point d'appui et ayant une poignée de commutation (9) installée sur son sommet (10a); un mécanisme de liaison à genouillère (16), constitué par des première et seconde bielles (12, 13), avec une extrémité de chaque bielle accouplée à une extrémité de l'autre par un axe de genouillère (11), et avec I'autre extrémité de la première bielle (12) accouplée à l'élément de verrouillage (4), et l'autre extrémité de la seconde bielle (13) accouplée au support (7); et un ressort de commutation (17) consistant en un ressort hélicoïdal de traction, dont les deux extrémités sont accouplées respectivement à l'axe de genouillère (11) et au levier de poignée (10), le levier de poignée (10) étant actionné de façon basculante pour inverser l'effet du ressort de commutation (17) sur le mécanisme de liaison à genouillère (16), afin d'entraîner le support (7) en rotation et afin de déplacer ainsi le sabot de contact (5), et l'élément de verrouillage (4) étant libéré pour inverser l'effet du ressort de commutation (17) sur le mécanisme de liaison à genouillère (16), afin d'entraîner rapidement le support (7) en rotation, et afin de déclencher ainsi le sabot de contact (5); caractérisé en ce que: le mécanisme de liaison à genouillère (16) a une configuration telle que les 12 2768553 première et seconde bielles (12, 13) se chevauchent de façon générale, et en ce que l'autre extrémité du ressort de commutation (17), dont une extrémité est accouplée a l'axe de genouillère (11) du mécanisme de liaison à genouillère (16), est accouplée à lI'extrémité du levier de poignée (10) qui est dans une position opposée à son sommet (10a), avec l'axe de levier (8) entre elles. 2. Mécanisme de commutation pour un disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une tige de réenclenchement (27) est fixée a l'extrémité du levier de poignée (10) à laquelle le ressort de commutation (17) est accouplé, en ce que l'extrémité accouplée du ressort de commutation (17) est retenue sur la tige de réenclenchement (27), et en ce que le levier de poignée (10) est actionné pour pousser vers le haut, en utilisant la tige de réenclenchement (27), I'élément de verrouillage (4) qui est libéré par une opération de déclenchement, de façon qu'il vienne à nouveau en contact avec l'élément de verrouillage (4).