Brevet FR2858107A1 — publié le 20050128

Mécanisme de serrure amélioré pour disjoncteur et disjoncteur incorporant un tel mécanisme de serrure La présente invention se rapporte au domaine technique général des 5 appareils électriques et plus particulièrement au domaine des appareils modulaires, du type disjoncteurs pour une protection de ligne ou interrupteurs pour une protection des personnes. La présente invention a trait à un mécanisme de serrure pour disjoncteur à disjonction magnéto-thermique ou pour interrupteur ou 10 appareil analogue, notamment pour disjoncteur de phase. Elle a également trait aux disjoncteurs munis de ce mécanisme. Les disjoncteurs de protection de ligne comprennent, dans un boîtier, un circuit s'étendant entre deux bornes et comprennent un bilame de déclenchement thermique pour la protection de la ligne contre les 15 surcharges et un organe électromagnétique de disjonction comportant une bobine avec un noyau plongeur associé à un percuteur, pour assurer, en cas de court-circuit, la disjonction par ouverture d'un contact mobile coopérant avec un ou plusieurs contacts fixes. Les disjoncteurs de phase et de neutre comprennent, outre l'étage de phase tel que décrit, un étage 20 de neutre avec contacts fixe et mobile, le contact mobile de neutre étant actionné conjointement au contact mobile de phase. L'actionnement du contact mobile est généralement effectué par un mécanisme de serrure, du type genouillère, comprenant usuellement un organe de commande de type levier, actionnable manuellement et 25 entraînant une biellette tendant à repousser un porte-contacts pivotant qui porte un ou plusieurs contacts mobiles pour les amener chacun en contact de pression contre un contact fixe, jusque dans une position dans laquelle le retour en sens inverse, vers l'ouverture de contact, est normalement empêché par un cliquet interdisant à la biellette, en appui de genouillère 30 sur le porte-contacts, de s'échapper et de libérer celui-ci. L'ouverture manuelle s'effectue en actionnant la manette en sens contraire. La disjonction est généralement provoquée par action du bilame ou du percuteur de la bobine contre un levier de déclenchement de façon à provoquer la libération du cliquet et donc l'échappement de la biellette, 35 ouvrant ainsi le contact électrique. Un tel mécanisme de serrure est décrit dans le brevet européen EP- 0 570 647 B1. Les mécanismes de serrure connus, présentent aussi des inconvénients. En effet, les appareils électriques, et en l'occurrence les disjoncteurs incorporant un tel mécanisme à serrure sont soumis, en 5 fonction des zones géographiques d'installation à des hygrométries atmosphériques variables. Ces dernières sont à l'origine de variations dimensionnelles des matériaux plastiques hydrophiles d'organes internes réalisant notamment des supports pour le mécanisme de serrure ou pour d'autres parties 10 fonctionnelles. Ces variations, correspondant à un déplacement relatif du bilame thermique et du mécanisme de serrure, peuvent affecter les délais de déclenchement du disjoncteur. Le but de la présente invention vise donc à s'affranchir de ces inconvénients et de réaliser un disjoncteur dont les délais de 15 déclenchement ne sont pas altérés par des problèmes d'humidité. Selon l'invention, le mécanisme de serrure actionnant au moins un contact électrique mobile et destiné à être intégré dans un appareil électrique du type disjoncteur, comporte un bilame de déclenchement thermique solidaire d'un élément constitutif du mécanisme de serrure. On peut ainsi éliminer le boîtier en matière plastique de la chaîne cinématique du déclenchement thermique du bilame. Le boîtier n'influence pas ce déclenchement, et l'utilisation d'un matériau hydrophile est envisageable. Le bilame peut en outre être intégré au mécanisme de serrure sans 25 pour autant en augmenter l'encombrement. On libère ainsi un volume dans le disjoncteur pour d'autres fonctionnalités. Le montage du bilame directement sur le mécanisme de serrure permet également de simplifier les pièces constitutives d'un disjoncteur et en particulier de réduire le nombre de ses éléments constitutifs. Selon un exemple de réalisation, le mécanisme de serrure comporte une carcasse avec laquelle est solidarisé le bilame de déclenchement thermique. Selon un exemple de réalisation, la carcasse est métallique. Selon un autre exemple de réalisation, la carcasse est en matière 35 plastique. Selon un exemple de réalisation, le mécanisme de serrure comporte un déclencheur monté pivotant sur la carcasse et apte à actionner le contact électrique mobile, le déclencheur comportant un organe d'entraînement susceptible de faire pivoter ledit déclencheur sous l'action du bilame de déclenchement thermique. Selon un exemple de réalisation, le déclencheur et l'organe d'entraînement sont réalisés en une seule pièce en matière plastique. Selon un exemple de réalisation, le contact électrique mobile est monté pivotant dans la carcasse. La présente invention concerne également un disjoncteur comportant: - un bottier extérieur en matière plastique, - des moyens de fixation sur un support du type rail, - au moins deux bornes de connexion électrique, - un organe d'actionnement déplaçable entre deux positions stables, - un sous-ensemble magnétique comportant un percuteur et associé à un contact électrique fixe, ledit percuteur permettant de séparer le contact mobile du contact fixe, - et un mécanisme de serrure tel que décrit ci-dessus D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront également de la description détaillée figurant ci-après, à titre d'exemple non limitatif, en références aux dessins dans lesquels: - la figure 1 est un exemple de réalisation, en vue éclatée, d'un 25 mécanisme de serrure conforme à l'invention; - les figures 2 et 3 sont vues en coupe du mécanisme de serrure de la figure 1, dans des états de fonctionnement différents; - les figures 4 et 5 sont des représentations schématiques et 30 partielles d'un disjoncteur conforme à l'invention, avec respectivement une liaison électrique fermée et ouverte; - les figures 6 et 7 sont des vues extérieures partiellement découpées d'un disjoncteur conforme à l'invention. - la figure 8 est une représentation schématique et partielle d'un 35 autre exemple de réalisation de mécanisme de serrure conforme à l'invention. Le mécanisme de serrure, conforme à l'invention, représenté en vue éclatée à la figure 1 est destiné à être intégré dans un appareil électrique, par exemple un disjoncteur. Le mécanisme de serrure actionne un contact 5 électrique mobile (1) destiné à venir en appui avec un contact électrique fixe (2) représenté par exemple en figures 4 à 7. Le mécanisme de serrure comporte également un bilame (3) de déclenchement thermique, solidaire d'un élément constitutif dudit mécanisme de serrure. Le mécanisme de serrure est par exemple 10 constitué d'un flasque inférieur (4) surmonté d'un flasque supérieur (5) sur lequel est fixé le bilame (3). Ce dernier est par exemple fixé sur le flasque supérieur (5) par un ou plusieurs points de soudure. Les flasques inférieur (4) et supérieur (5), assemblés par tout moyen mécanique connu, sont réalisés avec des matériaux conducteurs électriques par exemple du type 15 cuivre. Cette construction est particulièrement avantageuse dans la mesure où elle n'augmente pas l'encombrement du mécanisme de serrure. En outre, aucun moyen ou organe de montage ou de fixation supplémentaire pour le bilame (3) n'est nécessaire. Ce dernier fait donc partie intégrante 20 du mécanisme de serrure. Les flasques inférieur (4) et supérieur (5) constituent ainsi une carcasse métallique, avec laquelle est solidarisé le bilame (3) de déclenchement thermique. Le flasque inférieur (4) est également pourvu d'un axe (6) sur lequel est monté pivotant un déclencheur (7). Ce dernier est réalisé en un 25 matériau isolant électrique. Le déclencheur (7) permet de séparer les contacts électriques mobile (1) et fixe (2) en cas de surintensité et ce, grâce à son pivotement lui permettant d'entraîner le contact électrique mobile (1). L'une des extrémités (7 a) du déclencheur (7) prend appui sur le contact électrique mobile (1) de manière à faire pivoter ce dernier et le 30 séparer du contact électrique fixe (2). Le contact électrique mobile (1) est avantageusement monté dans la carcasse métallique constituée des flasques inférieur (4) et supérieur (5) . Ce montage est fait grâce à un axe de pivotement (1 a) engagé dans des ouvertures (5 a) correspondantes même dans les flasques inférieur (4) et 35 supérieur (5). Un ressort de rappel (8), est par exemple monté avec ses extrémités entre le contact mobile (1) et le flasque inférieur. Le déclencheur (7) comporte un organe d'entraînement (9) susceptible de faire pivoter ledit déclencheur (7) sous l'action du bilame 5 (3) de déclenchement thermique. L'organe d'entraînement (9) se situe donc à l'une des extrémités du déclencheur (7) et s'étend sensiblement, orthogonalement à la direction d'extension longitudinale dudit déclencheur (7). L'organe d'entraînement (9) présente un dégagement (10) traversé par l'extrémité du contact électrique mobile (1) et par extrémité libre du 10 bilame (3). Ce dégagement (10) est délimité par un premier bord d'appui (7 a) et un second bord d'appui (9 a). Le premier bord d'appui (7 a) est destiné à venir en contact avec le contact mobile (1) et entraîner ce dernier pour l'obtention de l'ouverture de la liaison électrique. Le second bord d'appui (9 a) réalise un appui pour la bilame (3), laquelle en se 15 déformant entraîne l'organe d'entraînement (9) et par conséquent également un déclencheur (7) prêt à libérer le contact électrique par pivotement du contact électrique mobile (1) de la même manière que précédemment décrit. La figure 4 représente une liaison électrique fermée entre le contact 20 électrique mobile (1) et fixe (2) et un positionnement correspondant du mécanisme de serrure. Le bilame (3) est dans sa position inactive non déformée. Sur la figure 5, le bilame déformé, par exemple consécutivement à une surintensité, déplace l'organe d'entraînement (9), et par conséquent le 25 déclencheur (7), de manière à séparer les contacts électriques mobile (1) et fixe (2). Le disjoncteur conforme à l'invention comprend également un organe d'actionnement (11) déplaçable entre une position stable active (figure 4) et une position stable inactive (figure 5). L'organe d'actionnement (11) est 30 ramené de façon automatique dans sa position inactive lors du pivotement du déclencheur (7) tel que cela est représenté à la figure 5. Avantageusement, le déclencheur (7) et l'organe d'entraînement (9) sont réalisés en une seule pièce, par exemple en matière plastique. Le disjoncteur conforme à l'invention représenté aux figures 4 à 7 35 comporte un boîtier extérieur (12) en matière plastique et des moyens de fixation (13) sur un support du type rail (non représenté). Le disjoncteur comporte l'organe d'actionnement (11), déplaçable entre deux positions stables, I'une active représentée à la figure 4 et l'autre inactive représentée à la figure 5, permettant de commander manuellement la 5 mise en fonction dudit disjoncteur. Le disjoncteur comporte un sousensemble magnétique (14) comportant un percuteur (15) lequel permet de séparer le contact mobile (1) du contact fixe (2). Le sous-ensemble magnétique (14) est associé au contact électrique fixe (2) et ce par l'intermédiaire d'une bobine d'induction (16). Le disjoncteur conforme à l'invention comporte également un mécanisme de serrure tel que décrit précédemment. Ce dernier est représenté par exemple aux figures 6 et 7 dans deux positions correspondant respectivement à une séparation et à une fermeture des contacts électriques fixe (2) et mobile (1). Dans la première position 15 représentée à la figure 6, le mécanisme de serrure est basculé dans une position inactive suite à la déformation du bilame (3) ou à une poussée exercée sur le déclencheur (7) par le percuteur (15). Le bilame (3) de déclenchement thermique est représentée à des fins de clarté dans ses deux positions, I'une déformée, I'autre non déformée, aux figures 6 et 7. Le disjoncteur conforme à l'invention comprend également deux bornes de connexion (17) dont la première est directement reliée à la bobine d'induction (16) à l'une de ses extrémités et dont la deuxième est directement reliée via un fil de liaison (18) au bilame (3) de déclenchement thermique. Lorsque l'organe d'actionnement (11) est réarmé (remise dans sa position active), ce dernier entraîne le basculement du mécanisme de serrure dans une position correspondant à la fermeture des contacts électriques fixe (2) et mobile (1). L'actionnement du mécanisme de serrure par l'intermédiaire de l'organe d'actionnement (11) se fait grâce à une 30 biellette (19) reliant ledit organe d'actionnement (11) au mécanisme de serrure. La biellette (19) présente une forme en U dont une première branche (19 a) est engagée dans l'organe de commande (11), et ce de façon excentrée par rapport à l'axe de pivotement (11 a) dudit organe de 35 commande (11), et dont une seconde branche (19 b) est engagée dans une lumière (4 a) du flasque inférieur (4). Les formes et le fonctionnement d'un exemple de réalisation d'un tel mécanisme de serrure sont par exemple décrits dans le document EP-O 570 647. La seconde branche (19 b) peut se déplacer dans la lumière (4 a), notamment lors du pivotement de l'organe de commande (11). La lumière (4 a) présente également une partie inclinée (4 b) dans laquelle est maintenue la seconde branche (19 b), et ce, grâce à un cliquet (7 b) formé par l'autre extrémité du déclencheur (7). Si les contacts électriques (1 et 2) sont en position fermée (figure 2), une déformation du bilame (3), pousse l'organe d'entraînement (9) dans le sens trigonométrique, et provoque le pivotement du déclencheur (7). Le pivotement du déclencheur (7) (figure 3) déplace le cliquet (7 b) et libère la seconde branche (19 b). La partie inclinée (4 b) associée notamment à un 15 ressort de rappel supplémentaire monté entre le flasque inférieur (4) et le boîtier (12) provoque l'échappement de la seconde branche (19 b) dans la lumière (4 a) et la carcasse métallique pivote brusquement dans le sens trigonométrique, conduisant à l'ouverture des contacts électriques (1 et 2). Le fil de liaison (18) est par exemple constitué d'une tresse 20 conductrice. Le mécanisme de serrure, et par conséquent le disjoncteur conforme à l'invention, présente l'avantage non négligeable que le bilame (3) à déclenchement thermique n'est associé qu'à une seule tresse conductrice le reliant à une borne de connexion (non représentée), I'autre liaison électrique se faisant par l'intermédiaire de la carcasse métallique 25 constituée par les flasques inférieurs (4) et supérieure (5) . Selon un autre exemple de réalisation du mécanisme de serrure conforme à l'invention, représenté à la figure 8, la carcasse est en matière plastique. Les liaisons électriques avec le contact électrique mobile (1) sont adaptées en conséquence. Certaines références d'éléments 30 demeurant inchangés sur le plan structurel ou fonctionnel restent les mêmes à la figure 8. La carcasse en matière plastique est constituée de deux mâchoires (5 c et 5 d) enserrant le contact électrique mobile (1), lequel est solidarisé au bilame 3 par exemple par soudure. Les mâchoires (5 c et 5 d) sont 35 mobiles en rotation par rapport au déclencheur (7). La coopération fonctionnelle entre le déclencheur (7), la carcasse en matière plastique et la biellette (19) demeure inchangée par rapport à celle décrite aux figures 1 à 7. REVENDICATIONS 1.- Mécanisme de serrure actionnant au moins un contact électrique mobile (1) et destiné à être intégré dans un appareil électrique de 5 protection de ligne ou de protection de personnes, caractérisé en ce qu'il comporte un bilame (3) de déclenchement thermique solidaire d'un élément constitutif du mécanisme de serrure. 2.- Mécanisme de serrure selon la revendication 1, caractérisé en ce 10 qu'il comporte une carcasse avec laquelle est solidarisé le bilame (3) de déclenchement thermique. 3.- Mécanisme de serrure selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un déclencheur (7) monté pivotant sur la carcasse et 15 apte à actionner le contact électrique mobile (1), le déclencheur (7) comportant un organe d'entraînement (9) susceptible de le faire pivoter sous l'action du bilame (3) de déclenchement thermique. 4.- Mécanisme de serrure selon la revendication 3, caractérisé en ce 20 que le déclencheur (7) et l'organe d'entraînement (9) sont réalisés en une seule pièce en matière plastique. 5.- Mécanisme de serrure selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la carcasse est métallique. 6.- Mécanisme de serrure selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la carcasse est en matière plastique. 7. Disjoncteur comportant: - un boîtier (12) extérieur en matière plastique, - des moyens de fixation (13) sur un support du type rail, - au moins deux bornes de connexion électrique - un organe d'actionnement (11) déplaçable entre deux positions stables, - un sous-ensemble magnétique (14) comportant un percuteur (15), associé à un contact électrique fixe (2), ledit percuteur permettant de séparer le contact mobile (1) du contact fixe (2), - et un mécanisme de serrure conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6.