Brevet FR2760892A1 — publié le 19980918

Coupe-batterie bi-stable à verrouillage mécanique. La présente invention concerne un coupe-circuit utilisé comme moyen de sécurité pour un circuit électrique. Les coupe-circuits sont couramment utilisés comme coupe- batteries équipant des véhicules, notamment des véhicules de transport de matières dangereuses dont les consignes de sécurité sont très strictes. On connaît sur le marché différents types de coupe-batterie qui peuvent être à commande manuelle, pneumatique ou électro- magnétique. Le coupe-batterie comprend un boîtier, une embase pourvue d'au moins deux plots électriques de contact, un pont transversal de contact pouvant relier électriquement les plots de contact, un organe d'actionnement mobile axialement qui coopère mécaniquement avec le pont transversal de contact. L'organe d'actionnement mobile permet d'établir ou de supprimer la liaison électrique entre les plots de contact via le pont transversal de contact et de définir ainsi les états électriques "ON" et "OFF" du coupe- batterie. Les coupe-batteries classiques à commande électromagnétique comprennent une bobine d'excitation qui entoure une partie de l'organe d'actionnement mobile. La bobine est constamment alimentée par un courant électrique continu pour maintenir le pont transversal en contact avec les plots de contact afin d'assurer l'état électrique ON du coupe- circuit. Il suffit de supprimer le courant d'excitation de la bobine pour que le pont transversal s'éloigne des plots de contact en assurant ainsi l'état électrique OFF du coupe-circuit. Le pont transversal de contact est maintenu dans la position éloignée des plots de contact par un ressort de rappel axial agissant sur une extrémité de l'organe d'actionnement mobile. A cause de la nécessité d'un courant électrique alimentant en permanence la bobine d'excitation pour maintenir le coupe-batterie en position ON, la consommation électrique de ce dernier est élevée. En outre, en cas de défaillance du système d'alimentation du courant électrique pour la bobine, le coupe-batterie est automatiquement changé en position OFF en raison de la force mécanique exercée sur l'organe mobile d'actionnement par le ressort de rappel. Un tel changement intempestif d'état électrique du coupe-batterie peut être grave de conséquence pour le circuit électrique auquel est relié le coupe- batterie, puisque l'alimentation électrique dudit circuit est ainsi interrompue. On connaît également par le document EP-A-0 630 034, un coupe- circuit impulsionnel dans lequel le courant électrique de maintien dans la bobine d'excitation lorsque le coupe-circuit est dans un état électrique ON ou OFF est nul. Le coupe-circuit comprend un axe mobile de commande solidaire d'un axe transversal porte-galet dont les extrémités sont pourvues de galets roulants capables de coopérer avec une rampe supérieure fixée à un support solidaire d'une carcasse métallique dans laquelle est enfermée une bobine, et avec une rampe inférieure fixée à un support métallique inférieur solidaire de l'embase. Le fonctionnement de ce coupe-circuit donne satisfaction. Toutefois, on cherche à améliorer son fonctionnement et à réduire son coût en diminuant le nombre de pièces et à améliorer sa fiabilité de fonctionnement. La présente invention a pour objet d'améliorer ce coupe-circuit en proposant un dispositif économique et à durée de vie améliorée. Le coupe-circuit selon l'invention comprend un boîtier pourvu d'au moins deux plots électriques de contact, un pont transversal de contact situé au-dessus des plots de contact, et des moyens d'actionnement du pont transversal qui établissent ou suppriment électriquement la liaison entre les plots de contact, les moyens d'actionnement comprenant un organe mobile axialement coopérant mécaniquement avec le pont transversal de contact, une bobine électrique fixe pour générer une force électromagnétique agissant axialement sur l'organe mobile vers les plots de contact, un ressort de rappel agissant axialement sur l'organe mobile en l'éloignant des plots de contact, et des moyens de butée définissant deux états stables du pont correspondant à deux états électriques ON, OFF, du coupe- circuit. Les moyens de butée comprennent une partie fixe par rapport au boîtier du coupe-circuit, de forme cylindrique creuse et pourvue d'au moins un doigt d'indexation en saillie vers l'intérieur à partir de son alésage, et une partie mobile disposée dans l'alésage de la partie fixe et comprenant une rampe supérieure et une rampe inférieure disposées en regard l'une de l'autre et, axialement, de part et d'autre du doigt d'indexation avec lequel elles coopèrent. La partie mobile est libre en rotation et solidaire en translation de l'organe mobile. La partie mobile peut ainsi être formée d'un ensemble monobloc. Dans un mode de réalisation, au moins une des rampes comprend au moins une surface de guidage à pente variable. On peut ainsi réduire la percussion entre le doigt d'indexation et la rampe, ce qui diminue l'usure de ces pièces et accroît la durée de vie du coupe- circuit. La surface de guidage peut comprendre deux portions de surface de pente différentes. Dans un mode de réalisation de l'invention, la surface de guidage est prévue sur la rampe supérieure pour guider le doigt d'indexation entre une première position stable et une deuxième position stable définies par la rampe inférieure. Avantageusement, la partie mobile comprend six portions de rampe, identiques, circonférentiellement réparties et capables de définir chacune deux états stables du pont correspondant à deux états électriques du coupe-circuit. On peut prévoir un matériau de plus grande dureté ou de plus faible coefficient de frottement pour les doigts d'indexation qui sont rapportés sur la partie cylindrique creuse de la partie fixe des moyens de butée. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation particulier pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un coupe-circuit selon l'invention à l'état ouvert; la figure 2 est une vue en coupe axiale du coupe-circuit à l'état fermé; la figure 3 est une vue partielle développée de la partie mobile du coupe-circuit de la figure 1; et la figure 4 est une vue en coupe transversale selon IV-IV de la figure 2; Comme illustré sur les figures, le coupe-circuit comprend un boîtier 1 réalisé en matière plastique rigide non conductrice de l'électricité, par exemple en bakélite. Le boîtier 1 est de section axiale rectangulaire et est pourvu d'une paroi inférieure 2 à travers laquelle sont fixées deux bornes électriques de sortie 3 comportant chacune un plot électrique de contact 3a et des bornes électriques de réception d'une information de commande, non représentées. A l'intérieur du boîtier 1 se trouvent des moyens d'actionnement 4 pour un pont électrique de contact 5 en vue de déplacer ce dernier dans le sens vertical sur les dessins. Lorsque le pont 5 est en contact avec les plots électriques 3a, les bornes électriques 3 sont reliées entre elles électriquement. Alors le coupe-circuit est à l'état électrique ON, c'est-à-dire en position fermée. Lorsque le pont transversal 5 n'est pas en contact avec les plots électriques 3a, les bornes électriques 3 ne sont plus reliées électriquement l'une à l'autre. Le coupe-circuit se trouve alors à l'état électrique OFF, c'est-à-dire en position ouverte. Les moyens d'actionnement 4 du pont électrique de contact 5 comprennent une bobine cylindrique 6 délimitée intérieurement par un élément cylindrique 7 réalisé en matériau non magnétique, et extérieurement par une carcasse métallique 8 fixée à une pièce métallique supérieure 9. L'élément cylindrique non magnétique 7 délimite un passage cylindrique vertical 7a dans lequel est logé un noyau fixe 10 tubulaire dont l'extrémité inférieure est en butée axiale sur les bords d'une ouverture centrale 11 de la carcasse métallique 8. Dans le passage cylindrique 7a se trouve également un noyau mobile 12 dans lequel est fixée concentriquement l'extrémité supérieure d'un axe de commande 13. L'axe de commande 13 s'étend verticalement au travers du noyau fixe 10. En dessous de l'ouverture centrale 11 de la carcasse métallique 8 se trouve une pièce mobile 14 de forme cylindrique coaxiale à l'axe de commande 13. L'axe de commande 13 se prolonge en dessous de la pièce mobile 14 et son extrémité inférieure traverse le pont transversal de contact 5. Entre le pont transversal de contact 5 et la pièce mobile 14 est disposé un ressort hélicoïdal 15 appelé "ressort principal de contact". Le ressort principal 15 tend à écarter la pièce mobile 14 du pont transversal de contact 5 qui peut coulisser axialement par rapport à l'axe de commande 13. Un second ressort hélicoïdal 16 appelé "ressort de rappel" est disposé sous le pont transversal de contact 5 entre ce dernier et la paroi inférieure 2 du boîtier 1. On prévoit d'isoler électriquement l'axe de commande 13, le ressort principal 15 et le ressort de rappel 16 du pont transversal de contact 5 par des moyens non représentés. Un élément d'indexation 17, de forme cylindrique, est disposé autour de la pièce mobile 14. L'élément d'indexation 17 est solidarisé au boîtier 1 par des moyens non représentés. L'alésage 17a de l'élément d'indexation 17 est en contact avec la surface extérieure 14a de la pièce mobile 14. Deux perçages 18 transversaux et coaxiaux sont prévus dans l'élément d'indexation 17 pour recevoir chacun un doigt d'indexation 19 partiellement en saillie vers l'intérieur à partir de l'alésage 17a de l'élément d'indexation 17. La surface extérieure 14a de la pièce mobile 14 est pourvue sur tout son pourtour d'un creux formant une rampe supérieure 20 et une rampe inférieure 21. Les rampes supérieure 20 et inférieure 21 sont inclinées pour le guidage et le blocage de la pièce mobile 14 par rapport aux doigts d'indexation 19. Lorsque la bobine 6 est excitée par un courant électrique, elle génère un champ magnétique dont les lignes de champ passent dans un circuit magnétique formé par le noyau mobile 12, le noyau fixe 10, le support métallique supérieur 9 et la carcasse métallique 8. De cette façon, une force électromagnétique est créée et agit sur le noyau mobile 12 axialement vers le bas, l'axe de commande 13 solidaire du noyau mobile 12 et la pièce mobile 14 étant alors entraînés également vers le bas. Lorsqu'on part d'une position ouverte du coupe-circuit (figure 1), les deux doigts d'indexation 19 sont plaqués sur la rampe inférieure 21 par le ressort de rappel 16 en une première position stable P1 (figure 4). Un impulsion électrique donnée à la bobine 6 fait déplacer le noyau mobile 12 vers le noyau fixe 10. L'axe de commande 13 solidaire du noyau mobile 12 se déplace axialement vers le bas et met en contact le pont électrique 5 avec les deux plots de contact 3a. L'axe de commande 13 qui est guidé axialement au travers du pont électrique 5 continue à se déplacer vers le bas en vainquant l'effort axial du ressort principal 15, ce qui augmente alors la pression de contact du pont transversal 5 sur les plots de contact 3a. Comme on peut le voir sur la figure 3, la rampe supérieure 20 comprend une portion de surface de guidage 20a fortement inclinée se prolongeant par une portion de surface de guidage 20b faiblement inclinée. Une portion arrondie concave 20c adjacente à la portion 20b, est de courbure adaptée à celle du doigt d'indexation 19 et forme la liaison avec une portion de butée 20d de très forte inclinaison, proche de la verticale. Une portion de surface de guidage 20e est adjacente à la portion de butée 20d et fait un angle vif avec celle-ci. La portion de surface de guidage 20e est faiblement inclinée, sensiblement autant que la portion de surface de guidage 20b, et se prolonge par une portion arrondie concave 20f de courbure égale à celle de la portion arrondie 20c. Une portion de butée 20g, adjacente à la portion arrondie f, se raccorde à la portion de surface de guidage suivante par un angle vif. Les portions 20a à 20g forment une partie de la rampe supérieure 20 sur un secteur angulaire de 60 . La rampe supérieure 20 comprend six parties identiques se succédant tous les 60 . Il en est de même pour la rampe inférieure 21 dont une partie sur un angle de 60 comprend une portion arrondie concave 21a formant une position stable P1 pour un doigt d'indexation 19 et se prolongeant par une portion de butée 21b fortement inclinée, une portion de surface de guidage 21c faiblement inclinée formant un angle vif avec la portion de butée 21b, une portion arrondie concave 21d formant une position stable P3 pour un doigt d'indexation 19, une portion de butée 21e de très forte inclinaison, proche de la verticale, et une portion de surface de guidage 21f fortement inclinée et formant un angle vif avec la portion de butée 21e. La portion de surface de guidage 21f se raccorde à une portion arrondie concave de la partie suivante de la rampe inférieure 21. Lorsque le doigt d'indexation 19 est en position P1 et qu'une impulsion électrique est envoyée à la bobine 6, la pièce mobile 14 est entraînée verticalement vers le bas jusqu'à ce que la portion de surface de guidage 20a entre en contact avec le doigt d'indexation 19. La pièce mobile 14 est alors mise en rotation. Comme la portion de surface de guidage 20a est fortement inclinée, le contact précité est relativement doux. La portion de surface de guidage 20b entre ensuite en contact avec le doigt 19, ce qui tente à ralentir le mouvement axial de la pièce mobile 14 en raison de la faible inclinaison de ladite portion 20b. La rotation de la pièce mobile 14 s'arrête lorsque la portion arrondie 20c et la portion de butée 20d entrent en contact avec le doigt d'indexation 19. Ce dernier est alors dans la position P2 et s'y maintient tant que dure l'impulsion électrique dans la bobine 6. Lorsque l'impulsion électrique cesse, la pièce mobile 14 se déplace verticalement vers le haut sous l'action du ressort principal 15. La portion de surface de guidage 21c entre alors en contact avec le doigt d'indexation 19, la pièce mobile 14 étant mise en rotation jusqu'à ce que la portion arrondie 21d et la portion de butée 21e entrent en contact avec le doigt d'indexation 19 qui se trouve alors dans la position stable P3. Le pont transversal 5 est alors en contact avec les plots 3a. Lors d'une impulsion électrique ultérieure dans la bobine 6, la pièce mobile 14 est entraînée verticalement vers le bas jusqu'à ce que la portion de surface de guidage 20e entre en contact avec le doigt d'indexation 19, ce qui provoque la mise en rotation de la pièce mobile 14 jusqu'à ce que la portion arrondie 20f et la portion de butée 20g entrent en contact avec le doigt d'indexation 19. Ce dernier est alors dans la position P4 dans laquelle il se maintient jusqu'à ce que cesse l'impulsion électrique. La pièce mobile 14 reprend alors un mouvement vertical vers le haut jusqu'à ce que la portion de surface de guidage 21f entre en contact avec le doigt d'indexation 19, ce qui provoque la mise en rotation de la pièce mobile 14 jusqu'à ce que le doigt d'indexation 19 se retrouve dans la position stable Pl1 de la partie suivante de la pièce mobile 14. Grâce à l'invention, on obtient un coupe-circuit dont les rampes de guidage peuvent être réalisées en une seule pièce et dont le fonctionnement est doux grâce au fait que des surfaces de guidage des rampes sont prévues avec des pentes différentes. REVENDICATIONS 1. Coupe-circuit comprenant un boîtier (1) pourvu d'au moins deux plots électriques de contact (3a), un pont transversal de contact (5) situé audessus des plots de contact, et des moyens d'actionnement du pont transversal qui établit ou supprime électriquement la liaison entre les plots de contact, les moyens d'actionnement comprenant un organe mobile axialement coopérant mécaniquement avec le pont transversal de contact, une bobine électrique fixe (6) pour générer une force électromagnétique agissant axialement sur l'organe mobile vers les plots de contact, un ressort de rappel (16) agissant axialement sur l'organe mobile en l'éloignant des plots de contact, et des moyens de butée définissant deux états stables du pont correspondant à deux états électriques (ON, OFF) du coupe-circuit, caractérisé par le fait que les moyens de butée comprennent une partie fixe (17) par rapport au boîtier du coupe-circuit, de forme cylindrique creuse et pourvue d'au moins un doigt d'indexation (19) en saillie vers l'intérieur à partir de son alésage, et une partie mobile (14) disposée dans ledit alésage de la partie fixe et comprenant une rampe supérieure (20) et une rampe inférieure (21) disposées en regard l'une de l'autre et, axialement de part et d'autre du doigt d'indexation avec lequel elles coopèrent, ladite partie mobile étant libre en rotation et solidaire en translation de l'organe mobile. 2. Coupe-circuit selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie mobile est monobloc. 3. Coupe-circuit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'au moins une des rampes comprend au moins une surface de guidage à pente variable. 4. Coupe-circuit selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite surface de guidage comprend deux portions de surface de pentes différentes. 5. Coupe-circuit selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que ladite surface de guidage est prévue sur la rampe supérieure pour guider le doigt d'indexation entre une première position stable (P1) et une deuxième position stable (P3) définies par la rampe o10 inférieure. 6. Coupe-circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la partie mobile comprend six portions de rampe, identiques, circonférentiellement réparties et capables de définir chacune deux états stables du pont correspondant à deux états électriques du coupe-circuit.