Brevet FR2816105A1 — publié le 20020503

i Mécanisme de coupure pour disioncteur La présente invention se rapporte à un mécanisme de coupure pour un disjoncteur tel qu'un disjoncteur à boîtier moulé ou un disjoncteur à fuite par la terre et en particulier aux formes de surfaces de coopération entre un loquet pour bloquer une liaison articulée lorsqu'un patin de contact mobile est fermé et un récepteur de loquet pour bloquer par coopération le loquet. Un mécanisme de coupure pour un disjoncteur comme mentionné ci-dessus comporte généralement un loquet supporté de manière à être mobile en rotation et un récepteur de loquet supporté de manière à être mobile en rotation et normalement bloquer par coopération le loquet pour empêcher son mouvement de rotation, le loquet bloquant une liaison articulée pour maintenir un ressort d'interruption dans un état à force stockée lorsqu'un patin de contact mobile est fermé, le loquet étant libéré du blocage de coopération et déplacé ensuite en rotation pour débloquer la liaison articulée pour ouvrir le patin de contact mobile en utilisant la force stockée dans le ressort d'interruption, lorsque le courant passant par le disjoncteur devient excessif, pour actionner un dispositif de déclenchement pour ainsi déplacer en rotation le récepteur de loquet. La figure 4 est une vue de côté montrant un exemple d'un mécanisme de coupure de ce type. La figure 5 est une vue en coupe suivant les lignes IV-IV. A la figure 5, le trajet électrique pour chaque phase dans un disjoncteur comporte une section d'interruption de courant constituée d'une paire longitudinale de patins 1 et 2 de contact fixes et d'un patin 3 de contact mobile pontant sur les patins 1 et 2 de contact fixes. Le patin 3 de contact mobile est maintenu par un support 4 de patin de contact mobile qui est constitué d'un isolant, qui est prévu pour chaque pôle, et est pressé contre les patins 1 et 2 de contact fixes par un ressort 5 de contact constitué d'un ressort hélicoïdal comprimé inséré entre le patin 3 de contact mobile et un boîtier (non représenté). Le patin 3 de contact mobile interrompt un courant s en étant pressé vers le bas par un levier 7 d'interruption et séparé des patins 1 et 2 de contact fixes, comme indiqué par la ligne ayant en alternance un trait long et deux traits courts, le levier 7 d'interruption étant entraîné en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre comme représenté à la figure par la force stockée dans un ressort 6 d'interruption constitué d'un ressort à torsion. Lorsque le patin 3 de contact mobile est fermé comme représenté à la figure, le levier 7 d'interruption est maintenu à la position indiquée par le trait plein à la figure pour maintenir le ressort 6 d'interruption dans un état à force stockée. Aux figures 4 et 5, le mécanisme de coupure illustré est formé en tant qu'une unité en ayant ses parties supportées par un châssis 8 ayant une plaque 8a de côté gauche et de côté droit (figure 5) (à la figure 3 la plaque 8a latérale la plus proche du lecteur est omise). Le châssis 8 a une poignée 9 d'actionnement en forme de papillon supportée par un arbre 10 de poignée de manière à être mobile en rotation, et l'arbre 10 de poignée a un loquet 11 qui y est connecté et est supporté ainsi de manière à être mobile librement en rotation. Le loquet 1 1 est en forme de fourche à l'exception d'une partie 1 la incurvée en forme de L située à sa pointe, et a une plaque latérale gauche et une plaque latérale droite de manière à prendre en sandwich la poignée 9 d'actionnement. D'autre part, la poignée 9 d'actionnement a une extrémité supérieure d'une liaison 12 supérieure reliée à celle-ci par l'intermédiaire d'un arbre 13 de connexion. La liaison 12 supérieure a une extrémité supérieure d'une liaison 14 inférieure reliée à son extrémité inférieure par l'intermédiaire d'une extrémité d'une broche 15 en forme de U. La liaison 12 supérieure et la liaison 14 inférieure ont chacune une plaque latérale gauche et une plaque latérale droite. La liaison 12 supérieure prend en sandwich la poignée d'actionnement à partir de ses côtés opposés, tandis que la liaison 14 inférieure prend en sandwich la liaison 12 supérieure à partir de ses côtés opposés. La broche 15 en forme de U a son autre extrémité qui coopère avec le loquet 11 pour lier la liaison 12 supérieure et la liaison 14 inférieure à l'encontre du loquet 11. La liaison 12 supérieure et la liaison 14 inférieure constituent une liaison articulée. La liaison 14 inférieure a une broche 16 de transmission installée à son extrémité inférieure. La broche 16 de transmission a ses deux extrémités insérées et guidées dans une fente 17 formée dans les plaques 8a latérales de châssis respectives. Le levier 7 d'interruption a l'autre broche 18 de transmission installée sur lui de manière à traverser la broche 16 de transmission. C'est-à-dire, le mécanisme comporte une paire de leviers 7 d'interruption ayant chacun leurs extrémités opposées couplées à un arbre 19 d'ouverture et de fermeture et à distance l'une de l'autre d'un intervalle, l'arbre 19 d'ouverture et de fermeture étant supporté sur un boîtier (non représenté) de manière à être mobile en rotation. La broche 18 de transmission est installée de manière à s'étendre entre les leviers 7 d'interruption. L'arbre 19 d'ouverture et de fermeture a une paire de ressorts 6, 6 d'interruption adaptés dans ses extrémités respectives; une extrémité coopère avec la broche 18 de transmission tandis que l'autre extrémité coopère avec le châssis 8. Le ressort 6 d'interruption cependant a été tordu et se trouve dans un état à stockage de force; il applique une force P de poussée à partir de la broche 18 de transmission à la broche 16 de transmission comme représenté à la figure 4, de manière à déplacer en rotation le levier 16 d'interruption dans le sens des aiguilles d'une montre comme représenté à la figure 5. La force P mentionnée ci-dessus fait que la broche 16 de transmission de la liaison 14 inférieure se déplace vers le haut le long de la fente 17, de sorte que la liaison 14 inférieure commence à se déplacer en rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre comme représenté à la figure 4, en utilisant la broche 16 de transmission en tant qu'un point de support. Comme cependant l'extrémité supérieure de la liaison 14 inférieure est délimitée par la broche 15 en forme de U, la liaison 14 inférieure ne peut pas se déplacer; elle conserve par conséquent la position illustrée. Simultanément, la force Q en traction provenant de la liaison 14 inférieure agit sur le loquet 11 par l'intermédiaire de la broche 15 en forme de U. Ainsi, le loquet 11 commence à se déplacer en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre comme représenté à la figure 3, en utilisant l'arbre 10 de poignée en tant qu'un point de support. Le loquet 11, cependant, est bloqué par coopération avec le récepteur 20 de loquet pour conserver la position illustrée. Le récepteur 20 de loquet est conformé comme une plaque s'étendant dans une direction verticale et ayant une paire latérale de bras 20a pliés dans fondamentalement son milieu. La partie de plaque du récepteur 20 de loquet a une fente de fenêtre carrée à proximité de chacun des bras 20a. Le récepteur 20 de loquet est supporté sur le châssis 8 par l'intermédiaire d'un arbre 21 de support pénétrant dans les bras 20a, de manière à être mobile en rotation librement, et est bloqué par coopération de sorte qu'une surface de coopération à un bord inférieur de la fente de fenêtre coopère avec une surface 11b de coopération du loquet 11, pour ainsi empêcher le loquet 11 de se déplacer en rotation. Le récepteur 20 de loquet reçoit une force du loquet 11 et commence à se déplacer en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, comme représenté à la figure 4. Une languette 20c faisant saillie latéralement cependant vient buter contre un bord à encoche de la plaque 8a latérale de châssis pour empêcher le récepteur 20 de loquet de se déplacer en rotation. Ainsi le récepteur 20 de loquet est maintenu dans la position debout illustrée. En outre, un ressort 22 de retour constitué d'un ressort à boudin comprimé est inséré entre une extrémité inférieure du récepteur 20 de loquet et le châssis 8 pour solliciter le récepteur 20 de loquet dans le sens des aiguilles d'une montre comme représenté à la figure 4. Avec le mécanisme de coupure, lorsque le courant passant par le disjoncteur devient excessif, le récepteur 20 de loquet subit une force R de fonctionnement de déclenchement à partir d'un dispositif de déclenchement de surcourant (non représenté) pour se déplacer en rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à la position indiquée par le trait pointillé (comme représenté à la figure 4). Le loquet 11 est ensuite sorti de sa coopération et devient mobile en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre. Il en résulte que les liaisons 12 et 14 d'articulation prennent des formes en V pour entraîner en rotation le levier 7 d'interruption dans le sens des aiguilles d'une montre comme représenté à la figure 5, en utilisant la force stockée dans le ressort 6 d'interruption. Le levier 7 d'interruption pousse le patin 3 de contact mobile vers le bas par l'intermédiaire du support 4 de patin de contact mobile pour l'ouvrir et le séparer des patins 1 et 2 de contact fixes, pour ainsi interrompre le courant. La figure 6 est une vue en coupe verticale agrandie montrant une partie de coopération classique entre le loquet 11 et le récepteur 20 de loquet dans le mécanisme de coupure décrit ci-dessus. A la figure 6, le loquet 11 a une surface 11b de coopération qui coopère avec une surface 20b de coopération du récepteur 20 de loquet. Les surfaces 11 b et 20b de coopération sont toutes les deux plates et, si elles sont en contact l'une avec l'autre par exemple au point S, alors à ce point S, une force T de coopération à partir du loquet 11 agit sur le récepteur 20 de loquet sur la base de la force Q (figure 4) qui agit sur le loquet 11. Lorsqu'un surcourant a lieu comme décrit ci-dessus, les quatre types suivants de charges de fonctionnement de déclenchement sont nécessités pour entraîner en rotation le récepteur 20 de loquet dans le sens inverse des aiguilles d'une montre: des charges de frottement de coulissement agissant lorsque la surface 1 b de coopération glisse hors de la surface 20b de coopération, des forces de frottement agissant entre le récepteur 20 de loquet et l'arbre 21 de support, la résistance du ressort 22 de retour, et un moment M en rotation (figure 6) apparaissant dans une direction dans le sens des aiguilles d'une montre due à la force T de coopération, qui agit sur la surface 20a de coopération. Lorsque la longueur du bras à partir de l'axe de l'arbre 21 de support jusqu'à la ligne d'actionnement de la force T de coopération est définie par r, le moment de rotation est M = rT. Avec un mécanisme d'interruption classique de ce genre, si le point de coopération entre le loquet 11 et le récepteur 20 de loquet change, par exemple de S à S' comme représenté à la figure 6, en raison de la tolérance de précision des parties du mécanisme ou la tolérance de précision de l'assemblage, modifiant ainsi la longueur du bras de Ar, la charge M de rotation va passer à (r + Ar) T. C'est-à-dire une modification de l'emplacement du point S de coopération affecte directement la charge M de rotation. Ainsi, les charges de fonctionnement sur le récepteur 20 de loquet sont facilement affectées par la tolérance de précision des parties du mécanisme d'interruption ou de la précision de l'assemblage, pour ainsi modifier les caractéristiques de fonctionnement de déclenchement. D'un point de vue strict, lorsque l'emplacement du point S de coopération change, la force T de coopération change également. Comme cependant la longueur m (figure 4) du bras à partir de l'arbre 10 de poignée, qui supporte le loquet 11, jusqu'à la ligne d'action de la force T de coopération est suffisamment grande comparée à la modification de l'emplacement du point S de coopération, la modification de la force T de coopération est négligeable. D'autre part, une augmentation du courant nominal augmente la constante de ressort du ressort 6 d'interruption, et de manière correspondante la force T de coopération. Par conséquent, si le même loquet 11 et le même récepteur 20 de loquet sont utilisés dans un dispositif de plus grande dimension, le frottement entre les surfaces 11 b et 20b de coopération augmente leur usure pour modifier de manière drastique les caractéristiques de fonctionnement de déclenchement au cours du temps. La présente invention prend en compte ces différents problèmes et un de ses objectifs est de restreindre la modification de l'emplacement du point de coopération entre le loquet et le récepteur de loquet, ainsi que l'usure des surfaces de coopération, pour ainsi obtenir des caractéristiques de fonctionnement stables sur une période de temps étendue. Pour atteindre les objectifs mentionnés ci-dessus, la présente invention met à disposition un mécanisme de coupure pour un disjoncteur comportant un loquet supporté de manière à être mobile en rotation et un récepteur de loquet supporté de manière à être mobile en rotation et bloquant normalement par coopération le loquet pour empêcher son mouvement de rotation, le loquet bloquant une liaison articulée pour maintenir un ressort d'interruption dans un état o une force est stockée lorsqu'un patin de contact mobile est fermé, le loquet étant libéré du blocage par coopération et ensuite déplacé en rotation pour débloquer la liaison articulée pour ouvrir le patin de contact mobile en utilisant la force stockée dans le ressort d'interruption, lorsque le courant passant dans le disjoncteur devient excessif, pour actionner un dispositif de déclenchement pour ainsi déplacer en rotation le récepteur de loquet, caractérisé en ce qu'une surface du loquet qui coopère avec le récepteur de loquet est formée en tant qu'une surface circulaire faisant saillie, et une surface du récepteur de loquet qui coopère avec la surface circulaire faisant saillie est formée en tant qu'une surface circulaire évidée ayant un rayon de courbure plus grand que la surface circulaire faisant saillie. Avec des moyens de ce genre, la ligne d'action de la force T du loquet qui agit sur le récepteur de loquet, passe toujours par le centre de courbure de la surface circulaire évidée, indépendamment de l'emplacement du point S de coopération. Ceci minimise la modification de la longueur r du bras créée par la modification de l'emplacement du point S de coopération. En outre, une couche traitée en surface constituée d'une couche à friction faible en tant qu'une surface et une couche durcie située sous la couche à friction faible est formée sur une ou les deux surfaces de coopération respectives du loquet et du récepteur de loquet. Les surfaces de coopération du loquet et du récepteur de loquet ont une couche traitée en surface constituée d'une couche à faible friction en tant qu'une surface, et une 7 2816105 couche durcie située sous la couche à faible friction. Cette configuration diminue l'usure des surfaces de coopération même dans un dispositif à grande dimension, pour ainsi maintenir des caractéristiques de fonctionnement stables sur une grande période de temps. De préférence la couche de friction faible est constituée d'une couche plaquée au nickel, et la couche durcie est constituée d'une couche carburisée. Suivant un perfectionnement, si le centre de courbure de la surface circulaire évidée coïncide avec l'axe de l'arbre de support se déplaçant en rotation du récepteur de loquet, la ligne d'action de la force T passe par l'axe de l'arbre de support se déplaçant en rotation et la longueur du bras r devient nulle, pour ainsi éliminer la modification de la longueur r du bras créée par la modification de l'emplacement du point S de coopération. Description succincte des dessins La figure 1 est une vue en coupe verticale d'une partie essentielle d'un mécanisme de coupure montrant un mode de réalisation de la présente invention. La figure 2 est une vue en coupe verticale d'une partie essentielle d'un mécanisme de coupure montrant un mode de réalisation différent de la présente invention. La figure 3 est une vue en coupe d'une partie essentielle d'un mécanisme de coupure montrant un autre mode de réalisation de la présente invention. La figure 4 est une vue latérale montrant un mécanisme de coupure classique. La figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 4. La figure 6 est une vue en coupe verticale d'une partie essentielle de la figure 4. La figure 1 est une vue en coupe verticale d'une partie de coopération entre un loquet et un récepteur de loquet, montrant un mode de réalisation de la présente invention. La configuration à la figure diffère de celle classique par le fait que la surface 11 b de coopération du loquet 11 qui coopère avec le récepteur 20 de loquet est formée en tant qu'une surface circulaire faisant saillie, tandis que la surface 20b de coopération du récepteur de loquet, qui coopère avec la surface 11b circulaire faisant saillie, est formée en tant qu'une surface circulaire évidée ayant un rayon de courbure plus grand que celui de la surface 11b circulaire faisant saillie. En outre, à la figure 1, le centre X de la courbure de la surface 20b circulaire évidée s coïncide avec l'axe Y de l'arbre 21 de support mobile en rotation (Y = X). Ainsi, à la figure 1, la ligne d'action de la force T de coopération passe par l'axe Y de l'arbre de support comme représenté à la figure (r = 0), de sorte qu'aucune charge M de rotation, qui est fondée sur la force T de coopération, n'est imposée sur le récepteur 20 de loquet. Par conséquent, la charge M de rotation est toujours nulle malgré une modification de l'emplacement du point de coopération de S à S'. D'autre part, à la figure 1, le récepteur 20 de loquet a une couche traitée en surface qui est formée sur la surface 20b de coopération et est constituée d'une couche ax à faible friction en tant que surface, et une couche D durcie située sous la couche a à faible friction. Dans ce cas, un matériau y de base du récepteur 20 de loquet est constitué par exemple d'une plaque d'acier durcie à froid (SPCC). Sur la surface 20a de coopération, une couche 13 durcie est d'abord formée par durcissement par carburisation, et une couche plaquée au nickel est ensuite appliquée à la surface de la couche P3 durcie pour former la couche ca à faible friction. La couche a à faible friction diminue la friction produite lorsque la surface 1 1b de coopération glisse hors de la surface 20b de coopération, réduit la charge de fonctionnement de déclenchement, et augmente la durée de vie de la surface 20b de coopération en diminuant l'usure. En outre, la couche 13 durcie empêche la surface 20b de coopération d'être déformée par la force T de coopération. C'est-à-dire, ces couches ax et 13 traitées en surface diminuent la friction avec la surface 20b de coopération tout en augmentant leur résistance, de sorte que des caractéristiques de déclenchement qui se manifestent sous la forme de charges réduites et d'une durée de vie plus grande peuvent être obtenues même si le récepteur 20 de loquet est utilisé dans un dispositif à grande dimension. Les couches a et 3 traitées en surface peuvent également être formées sur la surface 1 b de coopération du loquet 11. A la figure 1, la ligne d'action de la force T de coopération s'incline en direction de l'arbre 21 de support, de sorte que la longueur n du bras à partir de l'arbre 10 de poignée jusqu'à ligne d'action de la force T de coopération est plus petit qu'à la figure 6 (n n) , pour ainsi restreindre la force T de coopération. En outre, à la figure 2, lorsque le point de coopération passe de S à S', la longueur du bras à partir de l'axe de l'arbre 21 de support jusqu'à la ligne d'action de la force T de coopération passe de r à r'. Cette modification cependant est petite (r peu différent de r'), et la charge M de rotation sur le récepteur 20 de loquet, qui est induite par la force T de coopération, reste virtuellement inchangée. Comme décrit ci-dessus, conformément à la présente invention, même si l'emplacement du point de coopération entre le loquet et le récepteur de loquet varie en raison des tolérances de précision sur les parties ou l'assemblage, I'amplitude de la charge de rotation fondée sur la force de coopération appliquée au récepteur de loquet par le loquet est virtuellement non affectée. En outre, les surfaces de coopération sont protégées de l'usure ou la déformation même dans un dispositif à grande dimension, pour ainsi obtenir des caractéristiques de déclenchement stables sur une grande période de temps. L'objectif de l'invention est d'obtenir un mécanisme de coupure dans lequel un récepteur de loquet bloque par coopération un loquet pour maintenir un patin de contact mobile fermé, et dans lequel un dispositif de déclenchement entraîne normalement en rotation le récepteur de loquet pour sortir de sa coopération avec le loquet afin d'ouvrir le patin de contact mobile, le mécanisme de coupure étant caractérisé par le fait de restreindre une modification des charges de déclenchement créées par une modification de l'emplacement du point de coopération entre le loquet et le récepteur de loquet. Une surface 11b de coopération d'un loquet 11 qui coopère avec un récepteur 20 de loquet est formée en tant qu'une surface circulaire faisant saillie, tandis qu'une surface 20b de coopération du récepteur 20 de loquet, qui coopère avec la surface 11b circulaire faisant saillie, est formée en tant O10 qu'une surface circulaire évidée ayant un rayon de courbure plus grand que celui de la surface 1 b circulaire faisant saillie. Le centre X de courbure de la surface 20b circulaire évidée coïncide avec l'axe Y d'un arbre 21 de support supportant le récepteur 20 de loquet. La ligne d'action d'une force T de5 coopération appliquée par le loquet 11 au récepteur 20 de loquet passe par l'axe Y, de sorte que des charges qui font qu'un dispositif de déclenchement entraîne le récepteur 20 de loquet ne changent pas, même dans le cas d'une modification de l'emplacement d'un point S de coopération. il REVENDICATIONS 1. Mécanisme de coupure pour un disjoncteur comportant un loquet (11) supporté de manière à être mobile en rotation et un récepteur (20) de loquet supporté de manière à être mobile en rotation et bloquant normalement par coopération le loquet pour empêcher son mouvement de rotation, le loquet (11) bloquant une liaison articulée pour maintenir un ressort d'interruption dans un état dans lequel une force est stockée lorsqu'un patin de contact mobile est fermé, le loquet étant relâché du blocage de coopération et ensuite déplacé en rotation pour débloquer la liaison articulée pour ouvrir le patin de contact mobile en utilisant la force stockée dans le ressort d'interruption, lorsque le courant passant par le disjoncteur devient excessif, pour actionner un dispositif de déclenchement pour ainsi déplacer en rotation le récepteur (20) de loquet, le mécanisme de coupure étant caractérisé par le fait que: la surface (11b) du loquet (11) qui coopère avec le récepteur (20) de loquet est formée en tant qu'une surface circulaire faisant saillie, tandis que la surface (20b) du récepteur de loquet qui coopère avec la surface circulaire faisant saillie est formée en tant qu'une surface circulaire évidée ayant un rayon de courbure plus grand que celui de la surface circulaire faisant saillie. 2. Mécanisme de coupure pour un disjoncteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une couche traitée en surface et constituée d'une couche (a) à faible friction en tant que surface et une couche (f3) durcie située sous la couche à faible friction est formée sur l'une ou les deux surfaces de coopération respectives du loquet et du récepteur de loquet. 3. Mécanisme de coupure pour un disjoncteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la couche (oa) à faible friction est constitué d'une couche plaquée au nickel, et la couche (1) durcie est constituée d'une couche carburisée. 4. Mécanisme de coupure pour un disjoncteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le centre de courbure de la surface circulaire évidée coïncide avec un axe d'un arbre (21) de support mobile en rotation du récepteur de loquet.