Brevet FR2845515A1 — publié le 20040409

Domaine de l'invention La présente invention concerne un mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact d'un disjoncteur comme un disjoncteur à boîtier moulé qui est appliqué à un circuit d'alimentation d'un moteur électrique. Technique antérieure Une technique antérieure de disjoncteur du type susmentionné a été décrite dans la documentation de brevet 1, par exemple. La figure 3 représente la structure complète d'un disjoncteur selon la technique antérieure et les figures 4 et 6 représentent la structure et le fonctionnement 10 d'un mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact placé dans le disjoncteur. Sur la figure 3, le numéro de référence 1 désigne un boîtier pour le corps principal du disjoncteur; 2 désigne une section formant rupteur d'un circuit principal, qui comprend un mécanisme 2a à contact de pontage et une 15 chambre 2b d'extinction d'arc; 3 désigne un mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact pour la section 2 formant rupteur; 4 désigne un déclencheur à surintensité composé d'un déclencheur 4a activé thermiquement et d'un déclencheur 4b électromagnétique; 5 désigne un levier de commande à bascule (qui peut être un levier de commande rotatif); 20 6 désigne un levier de déclenchement qui relie l'un à l'autre une douille de verrou d'un mécanisme de verrouillage (dont la structure est décrite plus loin en détail), qui est montée sur le mécanisme 3 d'ouverture et de fermeture de contact, et le déclencheur 4a activé thermiquement; 7 désigne une plaque de déclenchement qui relie l'un à l'autre la douille de verrou et le déclencheur 4b 25 électromagnétique; et 8 désigne des bornes de circuit principal sur un côté alimentation et sur un côté charge. Les figures 4 et 5 représentent la structure détaillée du mécanisme 3 d'ouverture et de fermeture de contact. Sur les figures 4 et 5, le numéro de référence 9 désigne des cadres d'assemblage pour le mécanisme 3 30 d'ouverture et de fermeture, 10 désigne un levier d'ouverture et de fermeture qui commande des contacts de circuit principal (voir la figure 4) et les place en position de fermeture/d'ouverture; 11 désigne un ressort principal (ressort hélicodal à torsion) placé sur un arbre 10a du levier 10 d'ouverture et de fermeture; 12 désigne une articulation supérieure d'un mécanisme à 35 genouillère qui relie l'un à l'autre le levier 5 de commande et le levier 10 d'ouverture et de fermeture; 13 désigne une articulation inférieure du mécanisme à genouillère; 14 désigne un axe du levier 5 de commande; 15 désigne une goupille de connexion qui relie l'un à l'autre le levier 5 de commande et l'articulation supérieure 12 du mécanisme à genouillère; 16 désigne un axe de transmission relié à une extrémité de l'articulation 5 inférieure 13 et opposé au levier 10 d'ouverture et de fermeture; 17 désigne un verrou dont une extrémité est supportée de manière rotative sur l'axe 14 et s'étend vers la douille de verrou, décrite plus loin; 18 désigne une goupille de connexion en U s'étendant entre le verrou 17 et l'articulation supérieure 12 du mécanisme à genouillère; 19 désigne une douille de verrou destinée à 10 coopérer avec une partie 17a formant pointe à une extrémité du verrou 17; et désigne un ressort de rappel (ressort de compression) de la douille 19 de verrou. Le mécanisme 3 d'ouverture et de fermeture de contact est construit en montant ces composants sur les cadres 9 d'assemblage comme illustré sur les figures 4 et 5. La douille 19 de verrou est formée par formage à la presse d'une plaque de métal et comprend des portions 19a d'arbre faisant saillie depuis les bords droit et gauche, une surface 19b de prise de la pointe du verrou formée en poinçonnant un trou carré dans une plaque par formage à la presse, une extrémité 19c de commande opposée à l'extrémité du levier 6 de 20 déclenchement du déclencheur à surintensité et une butée 19d. Les portions 19a d'arbre sont insérées dans des trous d'arbre respectifs des cadres 9 d'assemblage et supportées de manière rotative dans ces trous d'arbre et sont normalement poussées par le ressort de rappel 20 afin d'être maintenues dans une position verticale comme illustré. Les figures 7(a) et 7(b) représentent la structure classique de la partie 17a formant pointe du verrou 17 et l'état dans lequel la partie 17a formant pointe coopère avec la douille 19 de verrou. En particulier, la partie 17a formant pointe fait saillie en L depuis une extrémité du verrou 17 et une saillie 17a-1 de prise en forme de languette est formée au centre d'une extrémité de 30 la partie 17a formant pointe. Dans un état verrouillé dans lequel la partie 17a formant pointe du verrou 17 coopère avec la douille 19 de verrou, la saillie 17a de prise chevauche la surface 19b de prise de la douille 19 de verrou comme illustré sur la figure 7(a) pour empêcher le verrou 17 de tourner en sens horaire. Il faut noter que le "O" sur la figure 7(a) indique un point d'appui 35 sur lequel la douille 19 de verrou oscille. En outre, un bord avant de la saillie 17a-1 de prise formé sur la partie 17a formant pointe du verrou 17 est chanfreiné de façon qu'il puisse coopérer en douceur avec la douille 19 de verrou. Ci-après, une description du fonctionnement du mécanisme 3 d'ouverture et de fermeture de contact est donnée en référence aux figures 5 6(a) à 6(c). Il faut noter que les figures 6(a), 6(b) et 6(c) représentent respectivement un état MARCHE, un état ARRET et un état de DECLENCHEMENT. Quand le levier 5 de commande à bascule est tourné en sens inverse horaire comme illustré sur la figure 6(a) pour mettre sur marche le mécanisme 10 3 d'ouverture et de fermeture de contact, l'axe 16 de transmission de l'articulation inférieure 13 abaisse le levier 10 d'ouverture et de fermeture par l'intermédiaire du mécanisme à genouillère. En conséquence, l'extrémité du levier 10 d'ouverture et de fermeture recule dans une direction ascendante tout en armant le ressort principal 11 et le contact de circuit principal de la 15 section 2 formant rupteur représenté sur la figure 3 est fermé par un ressort de pression de contact du mécanisme 2a à contact. Il faut noter que dans l'état MARCHE (ou ON), la partie 17a formant pointe du verrou 17 coopère avec la douille 19 de verrou et est retenue dans la position illustrée. Lorsque le levier 5 à bascule est tourné en sens horaire dans cet état, 20 comme illustré sur la figure 6(b) pour mettre sur arrêt (ou OFF) le mécanisme 3 d'ouverture et de fermeture de contact, le mécanisme à genouillère est tourné vers l'arrière comme illustré et l'axe 16 de transmission de l'articulation inférieure 13 recule dans une direction ascendante pour débloquer le levier 10 d'ouverture et de fermeture. De ce fait, le levier 10 d'ouverture et de fermeture 25 tourne sous l'effet de l'énergie emmagasinée du ressort principal Il et une pièce de contact mobile du mécanisme 2a à contact du circuit principal, illustrée sur la figure 3, est poussée vers le bas sans interruption pour être ouverte. Il faut noter que dans l'état ARRET (ou OFF), la partie 17a formant pointe du verrou 17 coopère avec la douille 19 de verrou. En revanche, quand le déclencheur à surintensité (voir la figure 3), réagit au passage d'une surintensité dans le circuit principal du disjoncteur, la douille 19 de verrou est inclinée en sens inverse horaire comme illustré sur la figure 6(c) pour dégager la douille 19 de verrou de la partie 17a formant pointe du verrou 17. En conséquence, le verrou 17 tourne en sens horaire et 35 incline le mécanisme à genouillère vers la position illustrée par l'intermédiaire de la goupille 18 de connexion. Donc, comme dans le cas de l'opération de mise sur ARRET décrite en référence à la figure 6(b), le levier 10 d'ouverture et de fermeture tourne sous l'effet de l'énergie emmagasinée du ressort principal 11 et une opération de déclenchement est exécutée pour ouvrir le contact du circuit principal. Il faut noter qu'après l'opération de 5 déclenchement, la douille 19 de verrou est amenée dans la position verticale d'origine sous l'effet de la force du ressort de rappel 20 (voir la figure 5). Dans le cas o le disjoncteur est de nouveau mis sur marche après l'opération de déclenchement, le levier 5 de commande est réarmé en le tournant depuis une position de déclenchement une fois vers une position 10 ARRET. En conséquence, le verrou 17 revient à l'état illustré sur la figure 6(b) en réponse au mouvement du mécanisme à genouillère du mécanisme 3 d'ouverture et de fermeture de sorte que la partie 17a formant pointe du verrou 17 coopère avec la douille 19 de verrou dans cet état. Ensuite, quand le levier 5 de commande est tourné dans une position MARCHE, le contact du 15 circuit principal est fermé pour mettre le disjoncteur sur marche. Il faut noter que la structure et le fonctionnement sont décrits en détail dans la documentation de brevet 1. Documentation de brevet 1. Publication du brevet japonais publié (kokai) n0 2001-23499 20 Problème devant être résolu par l'invention La structure classique décrite cidessus du verrou dans le mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact du disjoncteur comme illustré sur la figure 7 pose cependant un problème, à savoir que les caractéristiques de déclenchement du disjoncteur sont susceptibles de varier. En particulier, dans la structure classique décrite en référence à la figure 7, la saillie 17a-1 de prise à l'extrémité de la partie 17a formant pointe du verrou 17 chevauche directement la surface 19b de prise de la douille 19 de verrou et est en contact avec cette surface, et dans cet état, la saillie 17a-1 de prise reçoit un force en sens horaire qui est appliquée au verrou 17 depuis le 30 mécanisme à genouillère par l'intermédiaire de la goupille 18 de connexion (voir la figure 4) de façon que le verrou 17 reste verrouillé. En revanche, pour incliner la douille 19 de verrou en sens inverse horaire pour la dégager du verrou 17 lors de l'actionnement du déclencheur à surintensité décrit en référence à la figure 3 dans l'état dans lequel le verrou 35 17 est verrouillé, une poussée, plus forte qu'une réaction du ressort de rappel qui pousse la douille 19 de verrou en sens horaire et qu'une résistance de frottement par glissement agissant sur la surface de contact entre la saillie 17a-1 de prise du verrou 17a et la surface 19b de prise de la douille 19 de verrou est nécessaire. Dans ce cas, l'endroit o la largeur de chevauchement entre la saillie 5 17a-1 de prise du verrou 17a et la surface 19b de prise de la douille 19 de verrou est désignée par S, une résistance de frottement par glissement correspondant à la largeur S de chevauchement agit comme une réaction sur la surface de contact. En revanche, si l'état de la coopération entre la saillie 17a-1 de prise du 10 verrou 17a et la surface 19b de prise de la douille 19 de verrou varie en fonction de la précision dimensionnelle, de la précision d'assemblage, etc. des composants constituant le mécanisme 3 d'ouverture et de fermeture de contact, et si la largeur du chevauchement entre la saillie 17a-1 de prise du verrou 17a et la surface 19b de prise de la douille 19 de verrou est 15 augmentée et passe de la largeur S prédéterminée (voir la figure 7(a)) à SI (Sl>S) comme illustré sur la figure 7(c), la résistance de frottement par glissement appliquée à la surface de contact est également accrue. Donc, selon la structure classique, les caractéristiques de déclenchement du disjoncteur varient aisément en raison des variations de la précision 20 dimensionnelle et de la précision d'assemblage des composants constituant le mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact, et de plus, lors de la fabrication et de l'assemblage en grande série des disjoncteurs, il est extrêmement difficile de conserver une largeur constante de chevauchement entre la saillie 17a-1 de prise du verrou 17a et la surface 19b de prise de la 25 douille 19 de verrou. Un objectif de la présente invention est donc de fournir un mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact d'un disjoncteur qui permet d'obtenir des caractéristiques stables de déclenchement en modifiant simplement légèrement la forme d'une partie formant pointe d'un verrou. 30 Arrangement permettant de résoudre les problèmes Pour atteindre l'objectif susmentionné, un mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact d'un disjoncteur est fourni qui comprend un verrou supporté de manière rotative, incluant une partie formant pointe, et une douille de réception oscillante de verrou qui inclut une surface de prise 35 destinée à coopérer avec la partie formant pointe du verrou et qui normalement empêche le verrou de tourner, et dans lequel le verrou bloque un mécanisme à genouillère afin de maintenir un ressort principal dans un état armé, alors qu'un contact de circuit principal est fermé, et en réponse à un actionnement d'un déclencheur à surintensité qui fonctionne dans un état anormal, la douille de verrou déverrouille le verrou et débloque le mécanisme 5 à genouillère pour ouvrir le contact de circuit principal grâce à l'énergie emmagasinée du ressort principal, dans lequel des butées de positionnement, qui spécifient les positions de coopération de la partie formant pointe par rapport à la douille de verrou, sont formées dans la partie formant pointe du verrou. Plus particulièrement, les butées de positionnement du verrou comprennent des saillies qui sont encastrées sur une distance prédéterminée depuis une extrémité de la partie formant pointe du verrou et butent contre une surface plate de la douille de verrou dans l'état dans lequel la partie formant pointe du verrou coopère avec la douille de verrou. Dans l'arrangement ci-dessus, dans un état verrouillé dans lequel le verrou coopère avec la douille de verrou, les butées de positionnement butent contre la surface plate de la douille de verrou afin que la largeur de chevauchement entre la partie formant pointe du verrou et la surface de prise de la douille de verrou reste égale à une largeur prédéterminée et que la 20 largeur de chevauchement ne devienne pas supérieure à la largeur prédéterminée. En outre, en plus de l'arrangement ci-dessus, un ressort de pression, qui pousse la partie formant pointe du verrou vers la douille de verrou dans l'état dans lequel la partie formant pointe du verrou coopère avec la douille de 25 verrou, est fixé sur le verrou, de sorte que la partie formant pointe du verrou puisse être positionnée de manière stable lorsqu'elle coopère avec la douille de verrou. Dans l'arrangement ci-dessus, la largeur de chevauchement peut demeurer constante sans être affectée par la précision dimensionnelle ni par 30 la précision d'assemblage des composants constituant le mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact, ce qui permet d'obtenir des caractéristiques stables de déclenchement du disjoncteur. Description succinte des dessins Les figures 1(a) et 1(b) illustrent des composants essentiels d'un 35 mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact d'un disjoncteur selon un mode de réalisation de la présente invention, les figures 1(a) et 1(b) étant respectivement une vue en coupe de côté et une vue de dessus représentant l'état dans lequel une pointe de verrou et une douille de verrou coopèrent l'une avec l'autre. La figure 2 est une vue représentant un ressort de pression fixé sur le verrou illustré sur la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe représentant la construction d'un disjoncteur. La figure 4 est un schéma de montage d'un mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact illustré sur la figure 3. La figure 5 est une vue éclatée de la figure 4. Les figures 6(a) à 6(c) sont des vues utiles pour expliquer le fonctionnement du mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact illustré sur la figure 3, les figures 6(a), 6(b) et 6(c) représentant respectivement un état MARCHE, un état ARRET et un état de DECLENCHEMENT. Les figures 7(a) à 7(c) illustrent la structure classique d'un mécanisme de verrouillage dans le mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact illustré sur la figure 4, les figures 7(a) et 7(b) étant respectivement une vue en coupe de côté et une vue de dessus représentant l'état dans lequel une partie formant pointe d'un verrou et une douille de verrou coopèrent l'une avec 20 l'autre, et la figure 7(c) est une vue en coupe de côté représentant un état de coopération différent de celui illustré sur la figure 7(a). Mode de réalisation de l'invention Un mode de réalisation de la présente invention est décrit ci-après en détail en référence aux figures 1 (a), 1 (b) et 2. Il faut noter que les composants 25 et les éléments correspondant à ceux de la figure 7 portent les mêmes numéros de référence et que leur description détaillée est omise. Dans le mode de réalisation illustré, des butées de positionnement 17a2 sont formées à la fois aux extrémités droite et gauche de la partie 17a formant pointe de façon à être en regard l'une de l'autre de part et d'autre de 30 la saillie 17a-1 de prise formée au centre de la partie 17a formant pointe formée à l'extrémité du verrou 17. Chacune des butées de positionnement 17a-2 est usinée de façon qu'une de ses extrémités soit légèrement encastrée par rapport à la saillie 17a-1 de prise chevauchant la surface 19b de prise de la douille 19 de verrou afin de présenter une surface en R. En outre, le verrou 17 est muni d'un moyen de pression pour presser les butées 17a-2 de la partie 17a formant pointe contre une surface plate de la douille 19 de verrou dans l'état dans lequel le verrou 17 coopère avec la douille 19 de verrou. Comme le montre la figure 2, le moyen de pression comprend un ressort 21 hélicodal à torsion fixé sur la goupille 18 de connexion en U s'étendant entre le verrou 17 et le mécanisme à genouillère 5 (voir la figure 5). Le ressort 21 hélicodal à torsion est construit de telle façon qu'un de ses bras s'étendant du début de l'enroulement ou de la fin de l'enroulement soit accroché sur le bord du verrou 17 et que son autre bras s'étendant du début de l'enroulement ou de la fin de l'enroulement soit accroché sur l'autre extrémité de la goupille 18 de connexion (extrémité qui 10 est reliée au mécanisme à genouillère). La force F du ressort 21 hélicodal à torsion applique un couple en sens inverse horaire sur le verrou 17. Dans l'état dans lequel le verrou 17 coopère avec la douille 19 de verrou comme illustré sur la figure 2, la force F du ressort 21 hélicodal à torsion agit sur le verrou 17 et des extrémités P respectives des butées de 15 positionnement 17a-2 butent contre la surface plate de la douille 19 de verrou (surfaces frontales sur les côtés droit et gauche du trou carré formant la surface 19b de prise) afin que la largeur de chevauchement entre la saillie 17a-1 de prise et la surface 19b de prise de la douille 19 de verrou reste égale à la largeur S prédéterminée. Donc, la largeur S de chevauchement entre la saillie 17a-1 de prise et la surface 19b de prise de la douille 19 de verrou peut rester constante et n'est pas affectée par les variations de la précision dimensionnelle et de la précision d'assemblage des composants constituant le mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact, ce qui permet d'obtenir des 25 caractéristiques stables de fonctionnement du disjoncteur. Bien que dans l'exemple illustré, la paire de butées 17a-2 en saillie servant de butées de positionnement de la pointe du verrou soient formées aux deux extrémités droite et gauche de la partie 17a formant pointe, la présente invention ne se limite pas à cela et les butées de positionnement 30 17a-2 peuvent être formées uniquement à l'extrémité droite ou à l'extrémité gauche de la partie 17a formant pointe ou une butée de positionnement peut comporter un palier sur une surface inférieure de la saillie 17a-1 de prise et buter contre le bord avant de la surface 19b de prise de la douille 19 de verrou. Effets de l'invention Comme décrit plus haut, selon la présente invention, dans le mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact du disjoncteur, qui est construit de telle façon que le levier d'ouverture et de fermeture actionné par le ressort 5 principal, le mécanisme à genouillère, le verrou à pointe relié au mécanisme à genouillère et la douille oscillante de verrou comportant la surface de prise destinée à coopérer avec la partie formant pointe du verrou soient montés sur le cadre d'assemblage et que la douille de verrou libère le verrou verrouillé en réponse au mouvement du déclencheur à surintensité pour ouvrir le contact 10 de circuit principal par l'intermédiaire du mécanisme à genouillère et du levier d'ouverture et de fermeture, les butées de positionnement qui spécifient les positions de coopération de la partie formant pointe par rapport à la douille de verrou sont formées dans la partie formant pointe du verrou. Donc, dans l'état verrouillé dans lequel le verrou coopère avec la douille de verrou, les butées 15 de positionnement butent contre la surface plate de la douille de verrou afin de conserver une largeur constante de chevauchement entre la partie formant pointe du verrou et la surface de prise de la douille de verrou. Outre la construction susmentionnée, il existe un ressort de pression qui pousse la partie formant pointe du verrou vers la douille de verrou dans l'état 20 dans lequel le verrou coopère avec la douille de verrou et, de ce fait, il est possible de positionner de manière stable la partie formant pointe lorsqu'elle coopère avec la douille de verrou. Donc, la largeur de chevauchement entre la pointe du verrou et la douille de verrou peut demeurer constante sans être affectée par les variations de la précision dimensionnelle et de la précision 25 d'assemblage des composants constituant le mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact, ce qui permet d'obtenir des caractéristiques stables de déclenchement du disjoncteur. Suivant un perfectionnement, le ressort de pression comprend un ressort hélicodal de torsion et est fixé à une goupille qui relie le verrou et le 30 mécanisme à genouillère, de sorte que le verrou est forcé vers la douille de réception de verrou. REVENDICATIONS 1. Mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact d'un disjoncteur qui comprend un verrou (17) supporté de manière rotative, incluant une partie 5 formant pointe, et une douille de réception (19) oscillante de verrou qui inclut une surface de prise destinée à coopérer avec la partie formant pointe du verrou et qui normalement empêche le verrou de tourner, et dans lequel le verrou bloque un mécanisme à genouillère afin de maintenir un ressort principal dans un état armé, alors qu'un contact de circuit principal est fermé, 10 et en réponse à un actionnement d'un déclencheur à surintensité qui fonctionne dans un état anormal, la douille de verrou déverrouille le verrou et débloque le mécanisme à genouillère pour ouvrir le contact de circuit principal grâce à l'énergie emmagasinée du ressort principal, le mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact étant caractérisé en ce que des butées (1 7a-2) de 15 positionnement, qui spécifient des positions de coopération de la partie (17a) formant pointe par rapport à la douille de verrou, sont formées dans la partie formant pointe (17a) du verrou (17). 2. Mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact d'un disjoncteur 20 suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les butées (1 7a-2) de positionnement du verrou comprennent des saillies qui sont encastrées sur une distance prédéterminée depuis une extrémité de la partie (17a) formant pointe du verrou et butent contre une surface plate de la douille de verrou dans l'état dans lequel la partie formant pointe du verrou coopère avec la 25 douille de verrou. 3. Mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact d'un disjoncteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que un ressort de pression, qui pousse la partie formant pointe du verrou vers la douille de verrou dans 30 l'état dans lequel la partie formant pointe du verrou coopère avec la douille de verrou, est fixé sur le verrou. 4. Mécanisme d'ouverture et de fermeture de contact d'un disjoncteur suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le ressort de pression 35 comprend un ressort hélicodal de torsion et est fixé à une goupille (18) qui il relie le verrou (17) et le mécanisme à genouillère, de sorte que le verrou est forcé vers la douille de réception de verrou.