Brevet FR2892853A1 — publié le 20070504

Bloc constitué d'une serrure mécanique et d'un sous-ensemble thermique d'appareil électrique La présente invention concerne un bloc intégrable dans des appareils électriques du type disjoncteur, et constitué principalement d'une serrure mécanique et d'un sous-ensemble thermique. La serrure est associée à au moins une paire de contacts respectivement fixe et mobile, et transmet le déplacement d'une manette de commande à chaque contact mobile en vue de le mouvoir entre deux positions stables respectivement en appui sur et à distance d'un contact fixe. Ce genre de serrure comprend un porte-contact(s) mobile et un déclencheur qui peut être actionné en cas de court-circuit ou de surcharge électrique dans le circuit protégé, provoquant alors l'ouverture des contacts par basculement du porte-contact(s). Le sous-ensemble thermique qui équipe ces appareils est basé sur un bilame relié au circuit et dont la déformation en cas de surcharge provoque le basculement par pivotement de l'ensemble déclencheur / porte-contact(s), ledit bilame étant intégré entre un contact mobile et une borne reliée à un connecteur de raccordement à l'appareil de protection. Jusqu'ici, les liaisons entre les pièces fixe et mobile du sous-ensemble thermique ont généralement été réalisés par des tresses souples. Ainsi, l'une des extrémités du bilame est par exemple relié à l'aide d'une tresse à une borne, alors que l'autre extrémité est reliée au contact mobile, toujours via une tresse. II en résulte un sous-ensemble thermique qui n'est pas rigide, ce qui n'est guère pratique lors de l'assemblage des produits. Une solution à tresses est en fait économiquement peu favorable, à la fois parce qu'elle complique ou empêche l'automatisation de l'assemblage et parce que les tresses en elles-mêmes sont coûteuses. La présente invention vise par conséquent à remédier aux inconvénients liés à l'utilisation de tresses souples. A titre principal, l'invention se caractérise en ce que le bilame est relié rigidement au contact mobile, et en ce qu'il présente une liaison conductrice à un seul degré de liberté avec la borne de raccordement. Le dispositif résultant de l'association serrure / sous-ensemble thermique s'en trouve considérablement simplifié, et la réduction de la complexité entraîne évidemment celle des coûts. Ceci est d'autant plus vrai que la rigidité relative du bloc ainsi obtenu permet ou à tout le moins simplifie l'automatisation du montage. Le ou les contacts mobiles, les éléments de la serrure et ceux du sous-ensemble thermique forment à présent un nouveau sous-ensemble élargi et traité comme tel lors de l'assemblage, ce qui supprime des étapes par rapport aux procédés de montage actuels. Le nouvel ensemble met de plus en oeuvre en interne la rotation de la serrure, qui n'est plus prise en charge par le boîtier comme c'était le cas jusqu'ici, ce qui permet de s'affranchir de certains problèmes de tolérance de positionnement lors de la fabrication de ce dernier. Cette structure permet également, comme on le verra dans la suite, de modifier la forme du bilame et de simplifier l'adaptation du déclencheur thermique aux différents calibres d'appareils dans lesquels ils sont installés. La rigidification est notamment obtenue en prolongeant la borne du sous-ensemble thermique d'un bras s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement de l'ensemble déclencheur / porte-contact(s), dont l'extrémité libre comporte un plot autour duquel pivote une pièce de liaison conductrice au bilame solidaire dudit porte-contact(s) ainsi que cet ensemble. La liaison entre la borne du connecteur de raccordement et le bilame s'effectue donc de manière rotative, ce qui n'affecte pas la compacité du bloc, qui reste perçu comme une entité unique, assemblable en tant que telle. De préférence, cette pièce de liaison conductrice est rigide et reliée à l'une des extrémités du bilame. Mécaniquement, le porte-contact(s), ladite pièce de liaison électrique et le bilame forment de préférence une entité elle-même rigide qui peut pivoter par rapport à la borne, et par conséquent par rapport au boîtier de l'appareil, ladite borne y étant disposée de manière fixe. Selon une possibilité, le contact mobile est fixé également rigidement d'une part à l'une des extrémités du bilame et d'autre part au porte-contact(s). En somme, l'extrémité du bras rigide prolongeant la borne forme un pivot autour duquel sont articulés d'une part l'ensemble constitué du porte-contact(s), de la pièce conductrice, du bilame et du contact mobile, et d'autre part le déclencheur, qui peut pivoter indépendamment dudit ensemble. Dans cette hypothèse, du fait de la rigidité de la liaison contact mobil / portecontact(s), le rattrapage de l'usure ne peut pas être mis en oeuvre au niveau du contact mobile, mais l'est alors par le contact fixe. Pour assurer la compacité de cet ensemble, le bilame est de préférence constitué en forme de U, la pièce de liaison et le contact mobile étant fixés chacun à l'extrémité libre d'une branche différente du U. Une telle forme est avantageuse, puisqu'elle permet de réaliser la fixation de ladite pièce de liaison et du contact à proximité de l'axe de pivotement, laissant libre la base du U qui peut alors se déformer. Pour que le bilame remplisse sa fonction, le déclencheur comporte une excroissance formant un entraîneur dont l'extrémité libre est disposée à proximité de la base du U, et configurée de telle sorte que lorsque le bilame se déforme, ladite base repousse l'entraîneur. Dès lors que le bilame est parcouru par un courant de surcharge dépassant un certain seuil, la déformation du bilame devient suffisante pour repousser l'entraîneur, c'est-à-dire faire pivoter le déclencheur qui libère classiquement la serrure. Selon une possibilité, la borne est prolongée par une tôle conductrice de guidage d'arc. Dans de nombreux dispositifs de l'art antérieur, cette tôle de conduction d'arc était fixée au voisinage de l'une des extrémités du bilame, au niveau de sa connexion par tresses souples à la borne équipant le dispositif de raccordement. La réalisation d'une unique pièce rigide en tôle découpée et pliée formant simultanément borne, tôle de conduction d'arc et pivot de la serrure permet de faciliter le positionnement dans le boîtier du bloc qu'elle constitue avec la serrure et le bilame. L'invention concerne également les appareils électriques de protection des lignes et des personnes de type disjoncteur, par exemple modulaire, qui comportent un bloc constitué d'une serrure mécanique et d'un sous-ensemble thermique tel que décrit ci-dessus. Cette invention va à présent être décrite au moyen des figures annexées, pour lesquelles : - les figures 1 et 2 représentent deux vues en perspective du même côté mais sous deux incidences différentes d'un bloc selon l'invention ; - la figure 3 représente une vue, également en perspective, de l'autre côté de ce bloc. En référence aux figures 1 et 2, le composant qui est disposé fixe dans le boîtier de l'appareil électrique (non représenté) regroupe en une seule pièce, réalisée de préférence par découpage d'une tôle, à la fois la borne (1) insérée dans une cage du dispositif de raccordement à l'appareil, une tôle de conduction d'arc (2) et un bras (3) dont l'extrémité libre comporte un plot ou pivot (4) qui se développe perpendiculairement audit bras (3). Deux ensembles peuvent pivoter de manière distincte autour du pivot (4). En premier lieu, un bloc rigide constitué du porte-contact (5), d'une pièce conductrice (6) à l'extrémité libre de laquelle est fixée l'une des extrémités d'un bilame (7) en U, et du contact mobile (8) solidarisé à l'autre extrémité du bilame (7). Le second élément mobile autour du pivot (4) est le déclencheur (9) doté d'un entraîneur (10) situé au voisinage de la base du U. Le fonctionnement est le suivant : lorsqu'un courant de surcharge, c'est-à-dire supérieur au courant nominal de l'appareil électrique, parcourt le circuit, il passe successivement par la borne (1), le bras (3), le pivot (4), la pièce conductrice (6), le bilame (7) et le contact mobile (8) en appui contre le contact fixe (non représenté). Le bilame (7) est prévu pour se déformer lorsque de tels courants supérieurs aux courants nominaux circulent dans le circuit. Compte tenu de la fixation rigide des extrémités dudit bilame (7), la poutrelle qu'il constitue peut être considérée comme immobilisée aux deux extrémités supérieures du U. La partie qui se déforme est donc la base du U, située à proximité de l'entraîneur (10). Elle est prévue pour se déformer en direction dudit entraîneur (10), faisant pivoter isolément le déclencheur (9) autour du pivot (4). Le déclencheur (9) s'écarte alors du porte-contact (5), débloquant l'extrémité d'une biellette (non représentée) reliée à la manette de commande selon une liaison de type à genouillère, des moyens de rappel permettant l'ouverture brutale de la serrure lorsque ladite biellette est libérée. Cette structure, bien connue en soi, n'est pas décrite en détail dans le cadre de cette invention. La figure 3 fait apparaître clairement la liaison rigide entre le contact mobile (8) et le porte-contact (5), qui simplifie notamment le montage de cet ensemble, notamment par rapport aux configurations de l'art antérieur dans lesquelles le contact mobile est relié au porte-contact (5) par une liaison à pivotement avec un ressort de torsion assurant une pression de contact correcte même en cas d'usure des contacts. Cette figure montre également la compacité du bloc constitué par le porte-contact (5), le contact mobile (8), le bilame (7) et la pièce conductrice (6). En partie supérieure, le porte-contact (5) comporte une gorge (11) prévue pour loger l'extrémité de la biellette mentionnée ci-dessus le reliant à la manette de commande selon une liaison mécanique de type à genouillère. Lorsque l'extrémité de ladite biellette se trouve logée au fond de cette gorge (11), elle peut y être bloquée par un doigt (12) équipant l'extrémité supérieure du déclencheur, en position de fermeture de la serrure. En cas de surcharge de courant, la base du U formant le bilame (7) se déforme vers l'extérieur et repousse l'entraîneur (10). Le déclencheur (9) libre en rotation autour du pivot (4) effectue, par rapport au bloc comprenant le porte-contact (5), une rotation dans le sens de la flèche R, et le doigt (12) s'écarte de la gorge (11) libérant ainsi l'extrémité de la biellette. Bien entendu, d'autres configurations d'agencement relatif des différents composants du bloc de l'invention peuvent également être organisées pour aboutir au même résultat. 6 REVENDICATIONS 1. Bloc constitué d'une serrure mécanique et d'un sous-ensemble thermique pour appareils électriques de type disjoncteur, par exemple modulaire, pour la protection des circuits et des personnes, comportant : - une serrure associée à au moins une paire de contacts respectivement fixe et mobile (8), transmettant le déplacement d'une manette de commande à chaque contact mobile (8) en vue de le mouvoir entre deux positions stables respectivement en appui sur et à distance d'un contact fixe, et comprenant un porte-contact(s) mobile(s) (5) et un déclencheur (9) pouvant être actionné en cas de court-circuit ou de surcharge électrique dans le circuit protégé et provoquant alors l'ouverture des contacts par basculement du porte-contact(s) (5) ; et - un sous-ensemble thermique basé sur un bilame (7) dont la déformation en cas de surcharge provoque le basculement par pivotement de l'ensemble déclencheur (9) / porte-contact(s) (5), ledit bilame (7) étant intégré entre un contact mobile (8) et une borne (1) reliée à un connecteur de raccordement de l'appareil de protection à la ligne qu'il équipe, caractérisé en ce que le bilame (7) est relié rigidement au contact mobile (8) et présente une liaison conductrice à un seul degré de liberté avec ladite borne (1). 2. Bloc constitué d'une serrure mécanique et d'un sous-ensemble thermique pour appareils électriques de type disjoncteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la borne (1) se prolonge par un bras (3) s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement de l'ensemble déclencheur (9) / porte-contact(s) (5), dont l'extrémité libre comporte un plot (4) autour duquel pivote une pièce (6) de liaison conductrice au bilame (7) solidaire dudit porte-contact(s) (5) ainsi que cet ensemble. 3. Bloc constitué d'une serrure mécanique et d'un sous-ensemble thermique pour appareils électriques de type disjoncteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la pièce (6) de liaison conductrice est rigide et reliée à l'une des extrémités du bilame (7). 4. Bloc constitué d'une serrure mécanique et d'un sous-ensemble thermique pour appareils électriques de type disjoncteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contact mobile (8) est 7 2892853 fixé rigidement d'une part à l'une des extrémités du bilame (7) et d'autre part au porte-contact(s) (5). 5. Bloc constitué d'une serrure mécanique et d'un sous-ensemble thermique pour appareils électriques de type disjoncteur selon l'une des 5 revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le bilame (7) est constitué en forme de U, la pièce (6) de liaison et le contact mobile (8) étant fixés chacun à l'extrémité libre d'une branche différente du U. 6. Bloc constitué d'une serrure mécanique et d'un sous-ensemble thermique pour appareils électriques de type disjoncteur selon la revendication 10 précédente, caractérisé en ce que le déclencheur (9) comporte une excroissance formant un entraîneur (10) dont l'extrémité libre est disposée à proximité de la base du U, et configurée de telle sorte que lorsque le bilame (7) se déforme, ladite base repousse l'entraîneur (10). 7. Bloc constitué d'une serrure mécanique et d'un sous-ensemble thermique 15 pour appareils électriques de type disjoncteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la borne (1) de liaison au connecteur de raccordement est prolongée par une tôle (2) conductrice de guidage d'arc. 8. Appareil électrique de protection des lignes et des personnes du type 20 disjoncteur, par exemple modulaire, caractérisé en ce qu'il comporte un bloc constitué d'une serrure mécanique et d'un sous-ensemble thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.