Brevet FR2892849A1 — publié le 20070504

Mécanisme à serrure pour appareil électrique La présente invention concerne un mécanisme à serrure associée à au moins une paire de contacts, respectivement fixe et mobile, pour appareil électrique du type disjoncteur ou interrupteur différentiel de protection de ligne et des personnes, ou plus généralement pour tout type d'appareil apte à établir et interrompre un circuit électrique. Dans ce type d'appareils, la serrure sert notamment à retransmettre le mouvement imprimé à un organe de commande de type levier à chaque contact mobile, en vue de le déplacer respectivement en appui et à distance d'un contact fixe correspondant pour l'obtention de deux états stables de fermeture par contact en pression et d'ouverture de la ligne. De manière traditionnelle, ce mécanisme comporte un porte-contact(s) libre en rotation par rapport au boîtier de l'appareil, ainsi qu'un déclencheur dont l'actionnement entraîne le porte-contact(s) en position d'ouverture des contacts, dans la fonction principale de la serrure consistant à amplifier l'énergie de systèmes de mesure (bilame, bobine) pour séparer les contacts en cas de problème sur la ligne. Dans les configurations habituellement connues, le ou les contacts mobiles sont reliés à pivotement avec le porte-contact(s), un ressort de rappel étant interposé entre ces deux pièces. Ce ressort sert à titre principal à amener chaque contact mobile en contact à pression avec le contact fixe, de manière à assurer une pression suffisante pour éviter tout problème électrique à la fermeture du circuit, rendant le disjoncteur beaucoup moins fiable, dégradant ensuite progressivement les contacts fixe et mobile et accélérant ainsi le cycle de dégradation de la qualité du contact et de la fiabilité de l'appareil. Secondairement, le ressort de rappel placé entre chaque contact mobile et le porte-contact(s) sert également à assurer la course d'usure, destiné à rattraper le jeu qui proviendrait de l'usure éventuelle des contacts, contribuant ainsi à éviter les problèmes précités. Les solutions connues à ressort(s) intégrés dans la partie mobile de la serrure rendent ces systèmes plus complexes et par conséquent plus onéreux à fabriquer et à monter. Cela résulte notamment du nombre de pièces à assembler selon des liaisons mobiles, et de l'installation des ressorts dont ia convient de caler les extrémités pour qu'ils assurent leur fonction de rappel. Par ailleurs, selon les types d'appareils (disjoncteurs, interrupteurs différentiels, ...) et le calibre installé, !a force de contact requise n'est pas la même. Dans des solutions à ressort intégré à la partie mobile de la serrure, faut par conséquent prévoir une adaptation de ladite partie (notamment le choix du ressort) selon l'appareil et/ou l'application envisagés. Cette adaptation implique l'existence d'un grand nombre de serrures pour satisfaire aux différents types d'appareils voire, dans une même gamme, pour correspondre à des applications et calibres variés. En terme économique, dans une perspective d'industrialisation qui sous-tend une automatisation élevée, une telle hypothèse est évidemment défavorable. Pour pallier ces inconvénients, selon l'invention, il est prévu que chaque contact mobile soit fixé rigidement au porte-contact(s), chaque contact fixe étant quant à lui muni de moyens élastiques de faire varier la force de contact. En d'autres termes, la gestion de la variation de la pression du contact est déplacée, selon l'invention, de la partie mobile du mécanisme à un élément fixe. Cette solution, totalement originale par rapport à ce qui est connu aujourd'hui, permet une simplification considérable autant en termes de solution technique que pour la mise en place d'un process d'industrialisation. Ainsi, dans une hypothèse d'appareil à un seul contact mobile, la partie mobile de la serrure ne se compose plus que de trois composants, dont deux sont au surplus fixés l'un à l'autre. Le troisième, le déclencheur, est alors simplement disposé libre en rotation sur le bloc constitué des deux autres. Dans une perspective autant individuelle que de fabrication en masse, le perfectionnement qui résulte de l'invention peut donc être vu comme économiquement très avantageux. Plus précisément, chaque contact fixe peut alors être constitué d'une lame conductrice constituée en un matériau flexible élastique, dont la forme est prévue pour que la force élastique de rappel résultant de la sollicitation exercée par le contact mobile s'exerce sensiblement dans la direction et en sens inverse de la force exercée par celui-ci. L'amélioration considérable procurée par la solution de l'invention se révèle à nouveau dans cette caractéristique, puisque le contact fixe, qui était déjà réalisé à partir d'une lame métallique dans les configurations de l'art antérieur, subit en réalité un simple changement de forme lui permettant de restituer plus facilement l'énergie mise en jeu lors du contact en pression provoqué par la fermeture. Selon une possibilité additionnelle, il est possible que des moyens de rappel distincts de chaque contact fixe soient en outre disposés de telle sorte qu'ils sont sollicités lorsque le contact mobile est entraîné en appui contre le contact fixe, et restituent l'énergie emmagasinée selon des efforts dont la résultante est à nouveau sensiblement parallèle et de sens contraire à l'effort de contact du contact mobile. Cette possibilité peut notamment être utilisée lorsque la force de contact exigée par l'appareil est plus importante, par exemple pour un interrupteur différentiel de calibre élevé. D'une manière générale, il est à noter que la pression de contact requise dans le cadre d'un disjoncteur est bien inférieure à celle qui est nécessaire dans un interrupteur différentiel, selon une proportion qui peut varier du simple au double. Cela résulte notamment de la différence de fonction de ces appareils ayant pour conséquence que, pour un disjoncteur, le contact s'ouvre lors d'un court-circuit alors qu'il reste fermé, dans cette même hypothèse, dans un interrupteur différentiel. Pour que le contact fixe puisse être déformable afin d'assurer la course d'usure et la pression de contact, et qu'il puisse reprendre sa position d'origine à l'ouverture des contacts, le tout avec une pérennité convenable, il est préférable de lui donner une forme particulière. Ainsi, selon une configuration possible, ce contact fixe prend la forme d'une lame comportant deux portions rectilignes d'allure perpendiculaire à l'effort de contact, l'une de ces portions étant destinée à la fixation de la lame par rapport au boîtier et l'autre à recevoir la zone de contact, ces deux portions étant séparées par un segment intermédiaire oblique décalant d'une part la portion de contact en direction de chaque contact mobile, et réalisant d'autre part un décalage axial entre ces portions. Le décalage simultané dans deux directions, combiné avec l'existence de la portion intermédiaire qui réalise ce double décalage, facilite la déformation élastique. La raideur de la lame ressort est par ailleurs aisément modifiable en faisant simplement varier I 'épaisseur de ladite lame. Selon une possibilité, l'extrémité de la portion contenant la zone de contact opposée à celle qui est reliée à la portion intermédiaire est fixée, par une portion en boucle, à un composant fixe par rapport au boîtier de l'appareil auquel est également fixée la première portion de la lame. De préférence, les moyens de rappel précités consistent en un ressort de compression situé au niveau de la portion de contact, à l'opposé de chaque contact mobile, et d'axe de compression passant sensiblement au centre de la zone de contact et de direction d'allure perpendiculaire à la surface de contact. Un tel ressort est facile à installer et existe, dans des dimensions compatibles avec le système, suivant une gamme de raideurs rendant possible une adaptation fine selon l'appareil et l'application dans lequel la solution est installée. Le recours à un ressort ne se justifie d'ailleurs que lorsqu'une raideur importante est requise. Subsidiairement, la nouvelle configuration de la partie mobile de la serrure offre des avantages supplémentaires, par exemple en permettant de simplifier d'autres fonctions de l'appareil électrique. Ainsi, il est possible de prévoir une solution dans laquelle les composants, en particulier le déclencheur, soient conçus de telle sorte que le ou l'un des contacts mobiles fixés au porte-contact soit relié rigidement à l'une des extrémités d'un bilame. Cette solution est très avantageuse, car elle réduit considérablement la complexité de l'ensemble de disjonction thermique (suppression d'une connexion par tresse, suppression du système de réglage et par conséquent réduction de la complexité et des coûts). De préférence, le contact mobile et le bilame peuvent alors être fixés l'un à 10 l'autre au niveau de l'extrémité du contact mobile opposée à celle qui est prévue pour fermer le contact. Compte tenu que le dispositif qui assure la pression du contact mobile en appui contre le contact fixe est à présent déplacé vers une partie fixe de l'appareil, les trois composants formant la partie mobile peuvent eux aussi être 15 grandement simplifiés. Seule liaison mobile, le déclencheur peut être monté sur le bloc formé du porte-contact et d'au moins un contact mobile selon une liaison à pivotement de même axe que la rotation de ce dernier, par simple coopération d'un orifice et d'un plot cylindrique. Le fonctionnement du mécanisme à serrure reste par ailleurs classique, c'est- 20 à-dire que la manette de manoeuvre du type levier entraîne une biellette qui tend à repousser le porte-contact(s) pivotant de manière à amener le ou les contacts mobiles en contact à pression contre le contact fixe à la fermeture, et à le ramener, écartant le ou les contacts mobiles du contact fixe, à l'ouverture. Un cliquet dépassant du corps du déclencheur permet, en coopération avec 25 une rampe d'un chant latéral du porte-contact(s) et avec la biellette de liaison avec l'organe de commande, de réaliser une genouillère débrayable répercutant le déplacement de l'organe de commande entre les positions stables de fermeture et d'ouverture des contacts respectivement par blocage de l'une des extrémités de la biellette entre le cliquet et la rampe, et par libération de ladite 30 extrémité par déplacement du cliquet lorsque le déclencheur pivote par rapport au porte-contact(s) sous l'action d'un ensemble de disjonction thermique ou magnétique résultant respectivement d'une surcharge ou d'un court-circuit dans la ligne. Des moyens de rappel déplacent alors le porte-contact(s) de manière à écarter les contacts mobile(s) et fixe(s). 35 La simplification de la serrure qui résulte de l'invention permet d'utiliser une même serrure pour une gamme assez large de produits et pour des forces de contact variées. Il est de plus tout à fait possible d'utiliser cette solution dans des boîtiers d'appareils modulaires demi-module, ou avec deux serrures dans un boîtier unimodulaire etc. L'invention va à présent être décrite plus en détail, en référence aux dessins annexés, pour lesquels : la figure 1 est une vue en perspective du mécanisme de l'invention avec un levier de commande ; - la figure 2 en est une vue du côté ; et - la figure 3 montre l'autre côté du mécanisme de l'invention. En référence aux figures, l'organe de commande de l'appareil électrique, par exemple un disjoncteur ou un interrupteur différentiel, est constitué d'un levier (1) libre en rotation par rapport au boîtier dudit appareil, dont le mouvement rotatif est retransmis via une biellette (3) à un ensemble mobile basé sur un porte- contact (2). Le porte-contact (2) est lui-même libre en rotation par rapport au boîtier de l'appareil (non représenté), selon un axe autour duquel pivote également un déclencheur (4) actionné en cas de fonctionnement anormal de la ligne sur 15 laquelle est installé l'appareil électrique. Un contact mobile (5) est fixé rigidement au porte-contact (2). Selon une possibilité, un bilame (6) est à son tour fixé rigidement audit contact mobile (5). De façon classique, connu en soi, l'ensemble fonctionne comme un mécanisme à genouillère de la manière suivante : lorsque l'organe de commande (1) est 20 pivoté dans la position de fermeture des contacts, le déclencheur (4) étant positionné par rapport au porte-contact (2) de la manière montrée dans les figures, le levier (1) repousse ledit porte-contact (2) via la biellette (3) de telle sorte qu'il pivote et amène le contact mobile (5) en appui contre le contact fixe (11). 25 L'action mécanique est effectuée par l'extrémité de la biellette (3) qui coopère avec le porte-contact (2) par appui sur une rampe (7) du porte-contact (2), appui rendu possible par un cliquet (8) d'une seule pièce avec le déclencheur (4) (voir figure 2) qui positionne et bloque ladite extrémité en face et en appui sur ladite rampe (7). 30 Le positionnement relatif du cliquet (8), de l'extrémité de la biellette (3) et de la rampe (7) du porte-contact (2) est tel qu'apparaissant en figures 1 et 2, en l'absence de problème de fonctionnement sur la ligne. Lorsque survient une surcharge, le bilame (6) se déforme et vient actionner l'extrémité (10) d'une patte (9) solidaire du déclencheur (4), produisant une 35 rotation de ce dernier par rapport au porte-contact (2) autour d'un plot du boîtier logé dans l'orifice (20), déplaçant le cliquet (8), libérant la biellette (3) et provoquant l'ouverture des contacts (5, 11) du fait de l'existence de moyens de rappel (non représentés) reliés au boîtier de l'appareil et au perte-contact (2), et qui ramènent l'équipage mobile dans une position telle que le contact mobile (5) est maintenu à distance du contact fixe (11). Il en va de même en cas de court-circuit, la disjonction étant alors provoquée par un sous-ensemble magnétique (M) dont le percuteur déplace le 5 déclencheur (4). Ce type de fonctionnement, ainsi que la coopération entre les différentes pièces, sont bien connus et ne seront donc pas expliqués plus en détail dans cette description. Le coeur de l'invention réside en fait en ce que, contrairement aux 10 configurations de l'art antérieur, le contact mobile (5) n'est pas monté pivotant par rapport au porte-contact (2). Il lui est au contraire fixé rigidement. II convient dès lors que la gestion de la pression d'appui du contact mobile (5) sur le contact fixe (11) d'une part, et de la course d'usure d'autre part, soit prise en charge par le contact fixe (11). Celui-ci est constitué dans une lame 15 flexible élastique dont la forme est prévue pour permettre d'assurer répétitivement la pression de contact et, le cas échéant, la course d'usure. Le contact fixe (11), situé en regard de l'extrémité du contact mobile (5), est une portion de lame d'allure plane dont la surface est orientée sensiblement perpendiculairement à la tangente au déplacement de l'extrémité du contact 20 mobile (5) au moment où elle atteint sa position d'appui. Pour que le contact fixe (11) puisse s'acquitter des fonctions précitées, la configuration qui a été donnée, selon l'invention, de la lame flexible, est la suivante : une première portion (12) permet la fixation de ladite lame à un flasque (13) d'extrémité du sous-ensemble magnétique (M). Cette portion (12) est reliée à la portion (11) 25 formant contact fixe par une portion intermédiaire (14) oblique, de manière à produire un double décalage, axial et dans une direction perpendiculaire à l'axe de la lame, favorisant le déplacement du contact fixe (11) dans la direction voulue, déplacement élastique du fait de la nature du matériau choisi. Dans la configuration représentée, la lame est au surplus reliée au flasque 30 (13) par une portion en boucle (15) qui améliore la tenue de la lame dans le temps. Optionnellement, un ressort de compression (16) est interposé entre le flasque (13) et la portion formant contact fixe(11). Ainsi, les propriétés élastiques nécessaires à assurer un bon contact en pression entre le contact fixe (11) et le contact mobile (5), et permettant 3 5 également de gérer la course d'usure, sont assurées non seulement par la lame flexible fixée au sous-ensemble magnétique (M), et comportant une portion formant contact fixe (11), mais sont encore et le cas échéant améliorées par l'existence du ressort (16). Bien entendu, l'invention ne se limite pas à cette configuration, et d'autres formes de lames flexibles, voire de moyens de rappel, peuvent être utilisées pour réaliser les mêmes fonctions. 8 REVENDICATIONS 1. Mécanisme à serrure associée à au moins une paire de contacts, respectivement fixe (11) et mobile (5), pour appareil électrique du type disjoncteur ou interrupteur différentiel de protection de ligne, la serrure retransmettant le mouvement d'un organe de commande (1) à chaque contact mobile (5) en vue de le déplacer respectivement en appui et à distance d'un contact fixe (11) correspondant pour l'obtention de deux états stables de fermeture par contact avec pression et d'ouverture, et comportant à cet effet un porte-contact(s) (2) libre en rotation par rapport au boîtier de l'appareil, ainsi qu'un déclencheur (4) dont l'actionnement entraîne le porte-contact(s) (2) en position d'ouverture des contacts (5, 11), caractérisé en ce que chaque contact mobile (5) est fixé rigidement au porte-contact(s) (2), chaque contact fixe (11) étant muni de moyens élastiques de faire varier la force de contact. 2. Mécanisme à serrure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque contact fixe (11) est constitué d'une lame conductrice constituée en un matériau flexible élastique, dont la forme est prévue pour que la force élastique de rappel résultant de la sollicitation exercée par le contact mobile (5) s'exerce sensiblement dans la direction et en sens inverse de celle exercée par le contact mobile (5). 3. Mécanisme à serrure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que des moyens de rappel (16) distincts de chaque contact fixe (11) sont disposés de telle sorte qu'ils sont sollicités lorsque le contact mobile (5) est entraîné en appui contre le contact fixe (11), et restituent l'énergie emmagasinée selon des efforts dont la résultante est sensiblement parallèle et de sens contraire à l'effort de contact du contact mobile (5). 4. Mécanisme à serrure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque contact fixe (11) prend la forme d'une lame comportant deux portions (12, 11) rectilignes d'allure perpendiculaire à l'effort de contact, l'une de ces portions (12) étant destinée à la fixation de la lame et l'autre (11) à recevoir la zone de contact, ces deux portions (11, 12) étant séparées par un segment intermédiaire (14) oblique décalant d'une part la portion de contact (11) en direction de chaque contact mobile (5) et réalisant d'autre part 3 5 un décalage axial entre les portions (11, 12). 5. Mécanisme à serrure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'extrémité de la portion (11) contenant la zone de contact opposée à 9 2892849 celle qui est reliée à la portion intermédiaire (14) est fixée, par une portion en boucle (15), à un composant fixe (13) par rapport au boîtier de l'appareil auquel est également fixée la première portion (12) de la lame. 6. Mécanisme à serrure selon la revendication précédente, caractérisé en ce 5 que les moyens de rappel constituent en un ressort (16) de compression situé, au niveau de la portion de contact (11), à l'opposé de chaque contact mobile (5), et d'axe de compression passant sensiblement au centre de la zone de contact et de direction d'allure perpendiculaire à la surface de contact. 10 7. Mécanisme à serrure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un des contacts mobiles (5) fixé au porte-contact(s) (2) est relié rigidement à l'une des extrémités d'un bilame (6). 8. Mécanisme à serrure selon la revendication précédente, caractérisé en ce 15 que le contact mobile (5) et le bilame (6) sont fixés l'un à l'autre au niveau de l'extrémité du contact mobile (5) opposée à celle qui est prévue pour fermer le contact. 9. Mécanisme à serrure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le déclencheur (4) est monté sur le 20 porte-contact(s) (2) selon une liaison à pivotement de même axe que la rotation de ce dernier, par coopération d'un orifice (20) et d'un plot cylindrique. 10. Mécanisme à serrure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un cliquet (8) dépassant du corps du 25 déclencheur (2) permet, en coopérant avec une rampe (7) d'un chant latéral du porte-contact(s) (2) et avec une biellette (3) de liaison avec l'organe de commande (1), de réaliser une genouillère débrayable répercutant le déplacement de l'organe de commande (1) entre les positions stables de fermeture et d'ouverture des contacts (5, 11) respectivement par blocage 30 de l'une des extrémités de la biellette (3) entre le cliquet (8) et la rampe (7), et par libération ladite extrémité par déplacement du cliquet (8) lorsque le déclencheur (4) pivote par rapport au porte-contact(s) (2) sous l'action d'un ensemble de disjonction thermique (6) ou magnétique (M) résultant respectivement d'une surcharge ou d'un court-circuit dans la ligne.35