Brevet FR2789220A1 — publié le 20000804

La présente invention a pour objet un mécanisme de commande d'un disjoncteur électrique. Un disjoncteur électrique vise à assurer la protection d'une installation électrique, en réalisant l'ouverture d'un circuit électrique lorsqu'un défaut est constaté, surcharge ou élévation de température, cette ouverture du circuit étant réalisée par l'intermédiaire d'un déclencheur électromagnétique, et/ou d'un déclencheur thermique, selon le type de défaut constaté. Généralement, les disjoncteurs réagissent, d'une part, à un déclencheur électromagnétique et, d'autre part, à un déclencheur thermique. Le disjoncteur dont il s'agit, est du type comprenant un boîtier isolant à l'intérieur duquel sont montés: - un contact monté fixe dans le boîtier, un contact monté dans un support, pivotant dans le boîtier entre une position de fermeture et une position d'ouverture dans laquelle les deux contacts sont éloignés l'un de l'autre, - une manette pivotante de manoeuvre manuelle, montée articulée sur le boîtier, sur laquelle est articulée une extrémité d'une biellette, dont l'autre extrémité est montée, avec possibilité de pivotement, sur un cliquet pivotant, afin de former un système à genouillère coopérant avec le support de contact mobile, pour assurer ou non la fermeture des contacts, suivant la position de la genouillère, - des moyens élastiques, pour assurer d'une part la fermeture des contacts et d'autre part, I'ouverture de ceux-ci, suivant la position de la genouillère, - un élément déclencheur monté pivotant sur le boîtier soumis à l'action de moyens élastiques de rappel vers une position de base de laquelle il peut être écarté par des moyens de disjonction électromagnétique et/ou thermique, pour actionner la genouillère dans un sens d'ouverture des contacts. Le but de l'invention est de fournir un disjoncteur de ce type, dont le mécanisme de commande soit d'une structure simple, réagisse très rapidement, possède une bonne fiabilité, y compris si les contacts sont légèrement soudés l'un sur l'autre à la suite d'un échauffement, et qui possède d'excellentes qualités de sécurité, en ne permettant notamment pas son réenclenchement tant que le déclencheur thermique est en position de détection, ou ne permettant pas le maintien manuel du disjoncteur dans une position semi-fermée par maintien manuel de la manette de manoeuvre dans une position intermédiaire. A cet effet, dans le mécanisme de commande qu'elle concerne: - le cliquet est monté pivotant sur le support de contact mobile autour d'un axe, situé à proximité de l'extrémité de ce support opposée à celle équipée de la partie du contact mobile destinée à venir en appui contre le contact fixe, et - l'élément déclencheur est constitué par une pièce en forme générale de L, dont l'une des branches est destinée à être actionnée par les moyens de disjonction et dont l'autre branche est équipée d'une rampe, dont la face tournée vers l'extérieur du L est destinée à prendre appui sous une rampe complémentaire, que comporte le cliquet, pour maintenir la genouillère et par suite le support de contact mobile, en position de fermeture des contacts. Lorsque le disjoncteur est en position de fermeture, la genouillère se trouve dans une certaine position. Lorsque l'élément déclencheur est actionné par un moyen de disjonction, la rampe de I'élément déclencheur soulève la rampe du cliquet, faisant basculer celui-ci pour casser la genouillère et la faire passer dans sa position correspondant à la position d'ouverture du disjoncteur. Dès que la genouillère a dépassé son point d'équilibre, le contact mobile bascule en position d'ouverture sous l'action d'un ressort. Avantageusement, le support de contact mobile présente une forme de chape, c'est-à-dire comprend une cavité centrale dans laquelle est engagé le contact mobile, I'extrémité du contact, opposée à celle, qui est destinée à prendre appui contre le contact fixe, étant arrondie, afin de pivoter dans le fond, également arrondi, de la cavité centrale, le contact comportant, sur sa face tournée vers le contact fixe, un dégagement pour le passage de l'axe d'articulation de son support sur le boîtier, ainsi qu'un bec qui, situé entre l'axe de rotation du support sur le boîtier et l'axe d'articulation du cliquet sur le support, sert à l'accrochage d'un ressort de traction dont l'autre extrémité est fixée sur le boîtier, du même côté que le contact fixe par rapport au support de contact mobile. Il doit être noté que le ressort agissant sur le contact mobile et le contact mobile étant lui-même monté avec jeu à l'intérieur de son support, il se crée, lors de la commande d'ouverture du disjoncteur, un léger mouvement de cisaillement du contact mobile vis-à-vis du contact fixe, facilitant les conditions d'ouverture, notamment si, sous l'action d'échauffements précédents, il s'est produit un léger soudage des deux contacts. En outre, la localisation du ressort associé au contact mobile, permet à ce ressort d'agir à la fois dans un sens de fermeture des contacts, et à la fois dans un sens d'ouverture du disjoncteur dès que la genouillère a été cassée, et que le support de contact mobile peut pivoter. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la liaison entre la biellette et le cliquet est réalisée par une extrémité courbée de la biellette engagée dans une cavité du cliquet ouverte du côté opposé au support de contact mobile et comportant vers l'avant et vers l'arrière des becs, permettant l'actionnement du cliquet par la biellette, dans le sens d'ouverture et dans le sens de fermeture. Dans ces conditions, dès que la manette a été pivotée pour dépasser le point d'équilibre de la genouillère, le disjoncteur passe automatiquement en position déclenchée sous l'action du ressort de traction. Cette ouverture est réalisée même si la manette n'est pas actionnée vers sa position complète d'ouverture. Cela constitue un facteur de sécurité, dans la mesure o le disjoncteur ne peut occuper que deux positions stables, sans risque de voir un opérateur maintenir la manette dans une position de semi-ouverture, dans laquelle le contact mobile serait proche du contact fixe, ce qui se traduirait très rapidement par un échauffement et une détérioration du disjoncteur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le cliquet comporte, sur l'une de ses faces, un ergot ou similaire, destiné à prendre appui contre un pion ménagé dans la paroi correspondante du boîtier, pour assurer le guidage du pivotement du cliquet sur le support de contact mobile, lors de l'actionnement du disjoncteur. Avantageusement, la seconde branche de l'élément déclencheur, est disposée entre une bobine de disjonction électromagnétique et un déclencheur thermique, à bilame, et comprend un doigt servant à l'actionnement direct, par poussée, et un bec permettant un actionnement par traction à l'aide d'un coulisseau solidaire du déclencheur thermique. De préférence, dans ce cas, le coulisseau associé au déclencheur thermique comporte un bras soulevant, en position déclenchée du disjoncteur et lorsque le système bilame est déformé sous l'action de la chaleur, la biellette, et empêchant que celle-ci puisse être accouplée au cliquet. Dans ce cas, la biellette est maintenue soulevée par le bras du coulisseau, et ne peut donc pénétrer dans la cavité du cliquet pour permettre un accouplement avec celui-ci. De toute façon, I'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce mécanisme: Figures 1 et 2 en sont deux vues en élévation, respectivement en position de fermeture et en position d'ouverture; Figure 3 en est une vue en perspective en position d'ouverture; Figure 4 est une vue en perspective du contact mobile Figure 5 est une vue en perspective de l'élément déclencheur; Figure 6 est une vue en perspective du cliquet; Figure 7 est une vue de côté de ce cliquet. Le disjoncteur représenté au dessin comprend un boîtier isolant 2 à l'intérieur duquel sont montés un contact fixe 3 et un contact mobile 4. Le contact fixe 3 est solidaire du boîtier et le contact mobile 4 peut se déplacer pour venir en contact avec le contact fixe 3, comme montré à la figure 1, et fermer le circuit électrique ou, au contraire, être éloigné du contact fixe 3 pour ouvrir le circuit. Le contact mobile 4 est monté à l'intérieur d'un support 5 pivotant autour d'un axe 6 sur le boîtier. Le support 5 présente une cavité dont le fond est arrondi et qui permet un léger pivotement de l'extrémité arrondie 7 du contact mobile 4, cette extrémité 7 étant opposée à l'extrémité 8 destinée à venir en contact avec le contact fixe 3. Le contact mobile 4 comporte, sur sa face tournée vers le contact fixe, un dégagement 9 permettant le passage de l'axe 6 de pivotement du support 5. Entre le dégagement 9 et l'extrémité arrondie 7, le contact mobile 4 présente, du même côté, un bec 10 servant à l'accrochage d'un ressort de traction 12, dont l'autre extrémité est fixée sur le boîtier, du même côté que le contact fixe 3, par rapport au support de contact mobile 5. Le disjoncteur comporte également une manette de manoeuvre 13 montée pivotante sur le boîtier autour d'un axe 14. Sur cette manette pivotante, est articulée, autour d'un axe A, une extrémité d'une biellette 15, dont l'autre extrémité B est montée avec possibilité de pivotement sur un cliquet 16, ce cliquet 16 étant articulé sur le support 5 de contact mobile, autour d'un axe C, du côté du support 5 situé de l'autre côté de l'axe de pivotement 6, par rapport à l'extrémité 8 du contact destinée à prendre appui contre le contact fixe 3. Le cliquet 16, qui est montré plus en détail aux figures 6 et 7, comprend une cavité 17 dans laquelle est destinée à être engagée l'extrémité courbée de la biellette 15 formant l'axe B. Cette cavité 17 est ouverte du côté opposé au support de contact mobile, et comporte vers l'avant et vers l'arrière des becs 18, 19 permettant l'actionnement du cliquet par la biellette dans le sens d'ouverture et dans le sens de fermeture. Le cliquet comporte, sur l'une de ses faces, un ergot 20 destiné à prendre appui contre un pion 22 ménagé dans la paroi correspondante du boîtier, pour assurer le guidage du pivotement du cliquet sur le support de contact mobile lors de l'actionnement du disjoncteur. Le cliquet comporte enfin une rampe 23 qui, lorsque le disjoncteur est en position de fermeture, comme montré à la figure 1, est tournée vers le bas, et est située le long de la biellette 15, cette rampe étant destinée à venir prendre appui contre une rampe 24 d'un élément déclencheur 25. Cet élément déclencheur 25, articulé sur le boîtier autour d'un axe 26, présente une forme générale de L, comportant une première branche 27 qui porte la rampe 24 et une seconde branche 28 qui s'étend en direction du contact fixe 3, et comporte un doigt 29 et un bec 30. L'élément déclencheur est normalement maintenu dans une position normale par un ressort de rappel 32. Dans cette position, la branche 28 de l'élément est en appui contre le noyau d'une bobine électromagnétique 33 de déclenchement, ce noyau prend appui contre le doigt 29. La sortie de ce noyau, par appui direct sur le doigt 29, fait pivoter le déclencheur 25 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. De l'autre côté de la branche 28 est prévu un système à bilame 34, agissant sur un coulisseau 35 guidé par des doigts 36 dans des lumières 37 du bottier. Ce coulisseau comporte un bec 38 destiné à venir se crocheter derrière le bec 30 de la branche 28 de l'élément déclencheur 25, pour faire pivoter l'élément déclencheur lorsque le coulisseau est déplacé sous l'action d'un échauffement du système bilame. Le coulisseau 35 comporte également un bras 39 destiné, lorsque le coulisseau est en position reculée sous I'action de la déformation du système bilame, à soulever la biellette 15 en prenant appui contre l'extrémité de celle-ci, afin d'empêcher que cette biellette puisse être engagée dans la cavité 17 du cliquet. Ce disjoncteur fonctionne de la façon suivante - le disjoncteur se trouvant en position de fermeture représentée à la figure 1, il est possible de réaliser son ouverture, de façon volontaire, en actionnant la manette de manoeuvre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Il peut être constaté que, lorsque le disjoncteur est en position de fermeture, la biellette 15 et le cliquet forment au niveau des points A, B, C une genouillère, les points A, B, C délimitant un triangle, le point B se trouvant d'un côté de la ligne A-C. La rampe 23 du cliquet est en appui contre la rampe 24 du déclencheur. Lors de l'actionnement de la manette et lorsque le contact est collé, l'extrémité de la biellette 15 prend appui contre le bec 18 délimitant l'évidement 17 du cliquet, et provoque le basculement du cliquet accompagné par une modification de la position des points A, B, C se traduisant par une rupture de l'équilibre précédent de la genouillère. Le cliquet 16, pivotant sur le support 5 de contact mobile, libère celui-ci de telle sorte que le ressort de traction 12 agit sur ledit support, par l'intermédiaire du contact mobile 4, pour faire basculer l'ensemble du support 5 et du contact 4 vers la position d'ouverture représentée à la figure 2. Il peut être noté que si l'opérateur n'actionne pas à fond la manette 13, le disjoncteur s'ouvre néanmoins, dans la mesure o, après dépassement du point d'équilibre de la genouillère, le cliquet 16 et le support 5 poursuivent leur mouvement, dans la mesure o l'extrémité cintrée de la biellette peut se désaccoupler du cliquet en échappant à l'évidement 17. Dans un autre cas, le disjoncteur peut s'ouvrir sous l'action d'une disjonction électromagnétique, par sortie du noyau de la bobine 33. La bobine prend appui contre le doigt 29 de la branche 28 du déclencheur , faisant pivoter l'élément déclencheur 25 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, la rampe 24 du déclencheur soulevant la rampe 25 du cliquet, provoquant la rupture de la genouillère, libérant le support 5 de contact mobile qui pivote dans un sens d'ouverture du disjoncteur sous l'action du ressort 12. L'ouverture du disjoncteur peut également se produire sous l'action du système thermique à bilame 34. Une déformation du système bilame 34 se traduit par un déplacement vers la droite du coulisseau 35, dont le bec 38 exerce une traction sur le bec 30 de l'élément déclencheur , produisant le pivotement de celui-ci dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, avec pour conséquence l'ouverture du disjoncteur de la façon indiquée précédemment. La fermeture du disjoncteur est réalisée en faisant pivoter la manette 13 dans le sens des aiguilles d'une montre, mouvement au cours duquel l'extrémité cintrée de la biellette 15 pousse le cliquet en prenant appui contre le bec 19 de l'évidement 17, le cliquet étant guidé en rotation par l'ergot 20 qui est guidé sur le pion 22 du boîtier pour assurer le basculement souhaité. Au cours de ce mouvement, le cliquet provoque la rotation du support 5 et du contact mobile 4 dans un sens de fermeture du disjoncteur, la fin de course de la manette 13 correspondant à la position de la genouillère dans laquelle les points A, B, C occupent la position stable représentée à la figure 1. Comme il ressort de ce qui précède, I'invention apporte une grande amélioration à la technique existante, en fournissant un disjoncteur électrique de structure simple, d'un fonctionnement sûr et fiable, et offrant une grande sécurité d'utilisation. Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce disjoncteur, décrit ci-dessus à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment que le contact mobile pourrait ne pas être monté avec jeu à l'intérieur du support pivotant, sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de commande d'un disjoncteur électrique, du type comprenant un boîtier isolant (2) à l'intérieur duquel sont montés - un contact (3) monté fixe dans le boîtier, - un contact (4) monté dans un support (5), pivotant dans le boîtier entre une position de fermeture et une position d'ouverture dans laquelle les deux contacts sont éloignés l'un de l'autre, -une manette pivotante de manoeuvre manuelle (13), montée articulée sur le boîtier, sur laquelle est articulée une extrémité d'une biellette (15), dont l'autre extrémité est montée, avec possibilité de pivotement, sur un cliquet pivotant (16), afin de former un système à genouillère coopérant avec le support (15) de contact mobile (4), pour assurer ou non la fermeture des contacts, suivant la position de la genouillère, - des moyens élastiques (12), pour assurer d'une part la fermeture des contacts (3, 4) et d'autre part, I'ouverture de ceux-ci, suivant la position de la genouillère, - un élément déclencheur (25) monté pivotant sur le boîtier soumis à l'action de moyens élastiques de rappel (32) vers une position de base de laquelle il peut être écarté par des moyens de disjonction électromagnétique et/ou thermique, pour actionner la genouillère dans un sens d'ouverture des contacts, caractérisé en ce que - le cliquet (16) est monté pivotant sur le support (5) de contact mobile (4) autour d'un axe (6), situé à proximité de l'extrémité de ce support opposée à celle équipée de la partie du contact mobile destinée à venir en appui contre le contact fixe, et - l'élément déclencheur (25) est constitué par une pièce en forme générale de L, dont l'une (28) des branches est destinée à être actionnée par les moyens de disjonction (33, 34) et dont l'autre branche (27) est équipée d'une rampe (24), dont la face tournée vers l'extérieur du L est destinée à prendre appui sous une rampe complémentaire (23), que comporte le cliquet (16), pour maintenir la genouillère et par suite le support (5) de contact mobile, en position de fermeture des contacts. 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support (5) de contact mobile présente une forme de chape, c'est-à-dire comprend une cavité centrale dans laquelle est engagé le contact mobile (4), I'extrémité (7) du contact, opposée à celle (18), qui est destinée à prendre appui contre le contact fixe (3), étant arrondie, afin de pivoter dans le fond, également arrondi, de la cavité centrale, le contact (4) comportant, sur sa face tournée vers le contact fixe, un dégagement (9) pour le passage de l'axe d'articulation (6) de son support (15) sur le boîtier (2), ainsi qu'un bec (10) qui, situé entre l'axe de rotation (6) du support (5) sur le boîtier (8) et l'axe d'articulation (c) du cliquet (16) sur le support (5), sert à l'accrochage d'un ressort de traction (12) dont l'autre extrémité est fixée sur le boîtier (2), du même côté que le contact fixe (3) par rapport au support (5) de contact mobile. 3. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la liaison entre la biellette (15) et le cliquet (16) est réalisée par une extrémité courbée de la biellette engagée dans une cavité (17) du cliquet ouverte du côté opposé au support (5) de contact mobile et comportant vers l'avant et vers l'arrière des becs (18, 19), permettant l'actionnement du cliquet (16) par la biellette (15), dans le sens d'ouverture et dans le sens de fermeture. 4. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le cliquet (16) comporte, sur l'une de ses faces, un ergot (20) ou similaire, destiné à prendre appui contre un pion (22) ménagé dans la paroi correspondante du boîtier, pour assurer le guidage du pivotement du cliquet (16) sur le support de contact mobile, lors de l'actionnement du disjoncteur. 5. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la seconde branche (28) de l'élément déclencheur (25), est disposée entre une bobine de disjonction électromagnétique (3) et un déclencheur thermique (34), à bilame, et comprend un doigt (29) servant à l'actionnement direct, par poussée, et un bec (30) permettant un actionnement par traction à l'aide d'un coulisseau (35) solidaire du déclencheur thermique. 6. Mécanisme selon la revendication 5, caractérisé en ce que le coulisseau (35), associé au déclencheur thermique (34), comporte un bras (39) soulevant, en position déclenchée du disjoncteur et lorsque le système bilame (34) est déformé sous l'action de la chaleur, la biellette (15), et empêchant que celle-ci puisse être accouplée au cliquet.