Brevet FR2892850A3 — publié le 20070504

FR 2892850 A3 20070504 FR 0654681 A 20061031 COMMUTATEUR ÉLECTRIQUE La présente invention concerne un commutateur électrique pour commander le fonctionnement d'un appareil électrique tel qu'un outil électrique. Les commutateurs électriques, notamment ceux commandant le fonctionnement d'outils électriques, sont conçus avec soin et précision et doivent satisfaire à un certain nombre de normes et exigences officielles sur, entre autres, les performances et la sécurité. La présente invention vise à proposer un commutateur électrique d'un type nouveau ou pour le moins amélioré. Conformément à cette invention, il est présenté ici un commutateur électrique comprenant un boîtier, au moins un contact fixe et au moins un contact mobile supporté dans le boîtier pour le mouvement entre une position MARCHE en contact avec le contact fixe et une position ARRÊT hors-contact avec le contact fixe, et un mécanisme de fonctionnement situé dans le boîtier pour le déplacement du contact mobile entre la position MARCHE et la position ARRÊT. Ce mécanisme de fonctionnement a un élément de fonctionnement supporté pour le mouvement entre une position MARCHE correspondant à la position MARCHE du contact mobile et une position ARRÊT correspondant à la position ARRÊT du contact mobile. Est inclus un actionneur de contact supporté pour le déplacement du contact mobile lorsque l'élément de fonctionnement imprime le mouvement entre une position MARCHE correspondant à la position MARCHE de l'élément de fonctionnement et une position ARRÊT correspondant à la position ARRÊT de ce même élément. Il existe aussi un dispositif à ressort entre l'élément de fonctionnement et l'actionneur de contact de telle sorte que le mouvement imprimé par l'élément de fonctionnement, après une situation transitoire d'effort maximum, fasse alterner l'actionneur de contact entre ses positions MARCHE et ARRÊT. Ce dispositif intègre un ressort qui se comprime ou s'étire entre l'élément de fonctionnement et l'actionneur de contact, ainsi qu'une liaison pivotante -2- traversant l'élément de fonctionnement et l'actionneur de contact, cette liaison étant mise en action par le ressort. De préférence, le ressort peut basculer d'une extrémité à l'autre de la liaison par effet de détente après la situation transitoire d'effort maximal dans le ressort. De préférence, la liaison comprend un élément en U. De préférence, l'élément de fonctionnement est conçu pour un mouvement linéaire dans des directions opposées. Mieux, l'élément de fonctionnement est conçu pour un mouvement vers l'intérieur et vers l'extérieur du boîtier. De préférence, l'actionneur de contact est conçu pour un mouvement linéaire dans des directions opposées. Mieux, l'élément de fonctionnement est conçu pour un mouvement linéaire dans des directions opposées et sensiblement parallèles au mouvement de 2 0 l'actionneur de contact. Dans un mode de réalisation préférentiel, le dispositif à ressort provoque un effet de détente après la situation transitoire d'effort maximum, lors du mouvement imprimé par l'élément de fonctionnement pour faire passer 25 l'actionneur de contact entre les positions MARCHE et ARRÊT dudit actionneur. De préférence, le dispositif à ressort comporte un ressort comprimé ou étiré entre l'élément de fonctionnement et l'actionneur de contact. 30 Plus préférablement, le dispositif à ressort intègre une bielle pivotante traversant l'élément de fonctionnement et l'actionneur de contact, cette liaison étant mise en action par le ressort. Encore plus préférablement, le ressort peut basculer d'une extrémité à l'autre 35 de la liaison par effet de détente au-après la situation transitoire d'effort maximum dans le ressort. Encore plus préférablement, la liaison comprend un élément en U. Dans un premier mode de réalisation préférentiel, le commutateur électrique comporte deux contacts fixes, le contact mobile est séparé de ces deux contacts fixes et il est supporté par son actionneur pour le mouvement de mise en contact avec les deux contacts fixes et de mise hors contact avec les deux contacts fixes. Plus préférablement, l'actionneur de contact est équipé d'un ressort et cet actionneur supporte le contact mobile soumis à l'action du ressort avec une position inclinée par rapport aux deux contacts fixes. Dans un second mode de réalisation préférentiel, le commutateur électrique comporte deux contacts fixes et le contact mobile vient pivoter sur un premier contact fixe pour le mouvement de basculement de l'actionneur de contact assurant la mise en contact avec un second contact fixe et la mise hors contact avec ce second contact fixe. Plus préférablement, l'actionneur de contact est équipé d'un poussoir à ressort agissant sur le contact mobile dans des directions opposées par rapport à l'un des deux contacts fixes. L'invention va maintenant être décrite plus en détail, à titre d'exemple uniquement, avec des références aux figures ci-après : La Figure 1 est une vue en perspective latérale d'une première réalisation d'un commutateur électrique conformément à l'invention ; La Figure 2 est une vue en perspective du dessous du commutateur représenté en Figure 1 ; La Figure 3 est vue en coupe latérale du commutateur représenté en Figure 1, 35 à l'état éteint ; -3- 2892850 -4- La Figure 4 est vue en coupe latérale correspondant à la Figure 3, avec le commutateur à l'état allumé ; 5 La Figure 5 est une vue en coupe latérale d'une seconde réalisation d'un commutateur électrique conformément à l'invention, à l'état éteint ; La Figure 6 est une vue en coupe latérale correspondant à la Figure 5, avec le commutateur à l'état allumé ; La Figure 7 est vue en perspective du commutateur représenté en Figure 5, avec écorché partiel faisant apparaître l'intérieur du commutateur ; et La Figure 8 est une vue en perspective du commutateur représenté en Figure 15 6, avec écorché partiel faisant apparaître l'intérieur du commutateur. Les Figures 1 à 4 illustrent un premier commutateur électrique 10 réalisé conformément à l'invention, avec une embase 100 et une commande 900 pouvant pivoter sur cette embase. L'embase 100 est équipée d'un boîtier 101 20 de forme globalement rectangulaire et oblongue û représenté dans le plan horizontal û, avec des parties avant et arrière 101A et 101B montées en opposition. D'une façon générale, la commande 900 est disposée sur le côté du boîtier 101, avec une extrémité arrière 900B s'articulant sur un bloc d'articulation 102 fixé à la partie arrière 101B du boîtier et avec une extrémité 25 avant 900A recourbée vers l'extérieur (vers le haut). Un ressort hélicoïdal 910 est comprimé pour co-agir entre l'embase 100 et la commande 900 à mi-longueur de cette dernière afin, par effet de résilience, de déplacer ladite commande vers le haut par rapport à l'embase 100 en prenant 30 appui sur le bloc d'articulation 102. La commande 900 est retenue par une fixation 103 sur la partie avant 101A du boîtier, de telle sorte qu'en position de repos, cette commande se trouve légèrement inclinée vers l'extérieur û avec un angle d'environ 5 û par rapport à l'embase 100 (Figure 3). Sous l'action du ressort 910, la commande 900 peut être poussée vers l'embase 100 jusqu'à se trouver à proximité de cette embase (Figure 4). Au relâchement, le ressort 910 10 2892850 -5- ramène la commande 900 en position extérieure. Deux contacts fixes 120 en opposition et un levier de contact mobile 110 sont montés dans la partie arrière 101B du boîtier 101, alors qu'un mécanisme de 5 fonctionnement 200 occupe la partie avant 101A du boîtier. Par l'intermédiaire du mécanisme de fonctionnement 200, le levier de contact 110 assure la commutation en contrôlant l'alternance entre une position MARCHE ù contact avec les deux contacts fixes 120 (Figure 4) ù et une position ARRÊT ù non-contact avec les contacts fixes 120 (Figure 3). 10 Le mécanisme de fonctionnement 200 se compose d'un élément de fonctionnement 210 et d'un actionneur de contact 220 entre lesquels s'intercale un dispositif à ressort 230. 15 L'élément de fonctionnement 210 comporte un curseur composé d'un bloc 211 et d'un arbre 212 monté verticalement par rapport au bloc. Les parois opposées gauche et droite de ce bloc 211 présentent deux fentes 213 verticales percées en alignement. L'arbre 212 s'étend vers le haut et l'extérieur du boîtier 101, entre la fixation 103 et le ressort 910 ; à son extrémité supérieure, cet arbre est 20 relié à la commande 900 au moyen d'un axe d'articulation horizontal 214 assurant un raccordement lâche. Le bloc 211 est supporté et guidé par le boîtier 101 pour le mouvement de translation linéaire dans des directions verticales opposées, à angle droit par 25 rapport à l'axe longitudinal du boîtier 100, entre une position basse, MARCHE (Figure 4), correspondant à la position MARCHE du levier de contact 110 et une position haute, ARRÊT (Figure 3), correspondant à la position ARRÊT du levier de contact 110. 30 De par son raccordement articulé sur la commande 900, l'élément de fonctionnement 210 peut être déplacé par ou déplacé avec la commande 900 de telle sorte qu'il va normalement se trouver en position haute, ARRÊT (Figure 3). Suite à la pression exercée sur l'élément de fonctionnement 210, la commande 900 va passer en position basse, MARCHE (Figure 4), et y rester 35 aussi longtemps que la pression sur la commande 900 est maintenue. 2892850 -6- L'actionneur de contact 220 constitue un autre curseur, avec une partie avant 221, une partie centrale 222 et une partie arrière 223. Supporté et guidé au niveau de sa partie centrale 222 par le boîtier 101, l'actionneur de contact 220 5 est disposé de façon à pouvoir coulisser linéairement dans des directions verticales opposées entre une position haute, MARCHE (Figure 4), correspondant à la position MARCHE du levier de contact 110 et une position basse, ARRÊT (Figure 3), correspondant à la position ARRÊT du levier de contact 110. 10 Sur les parois opposées gauche et droite de la partie avant 221 de l'actionneur de contact 220, deux alvéoles 227 orientées vers l'avant sont percées de façon alignée. 15 Avec sa partie arrière 223 équipée de deux butées supérieure et inférieure 224 et 225 et d'un ressort hélicoïdal 226 comprimé entre ces deux butées, l'actionneur de contact 220 supporte le levier de contact 110 en le maintenant à mi-longueur entre la butée supérieure 224 et le ressort 226, en un point situé immédiatement sous les deux contacts fixes 120 et en alignement par rapport à 20 ces contacts. L'actionneur de contact 220 coulisse alternativement vers le haut pour amener le levier 110 en contact avec les contacts fixes 120 (Figure 4) et vers le bas pour séparer le levier 110 des contacts fixes 120 (Figure 3). Sur la butée supérieure 224, une surface 224A supporte le levier de contact 25 110 avec une légère inclinaison par rapport aux deux contacts fixes 120, de telle sorte que le levier 110 fait contact avec un contact spécifique, c'est-à-dire le contact fixe gauche 120 en dernier (pour établir un circuit), et surtout, ne fait plus contact avec ce même contact fixe 120 en premier (pour couper le circuit). Le contact fixe 120 gauche et l'extrémité associée du levier 110 pourront être 30 ultérieurement améliorés afin d'assurer un meilleur contact (protection par revêtement de platine, par exemple). En raison de l'inclinaison par résilience du levier de contact 110 par rapport aux contacts fixes 120, le levier 110 a toujours tendance, sous l'effet du ressort 226, 35 à s'écarter de l'un au moins des contacts fixes 120, de telle sorte que toute 2892850 -7- fermeture intempestive du commutateur 10 puisse être évitée en cas de dysfonctionnement. L'élément de fonctionnement 210 agit sur l'actionneur de contact 220 par 5 l'intermédiaire du dispositif à ressort 230, composé d'un ressort hélicoïdal 231 et d'un support en U 232 soumis à l'action de ce ressort. Le support 232 joue le rôle de liaison pivotante traversant l'élément de fonctionnement 210 et l'actionneur de contact 220. Plus spécifiquement, ce support présente deux extrémités libres opposées et venant s'articuler sur le bloc 211 de l'élément de 1 o fonctionnement 210 au moyen d'un axe d'articulation 233 traversant les fentes 213, et un coude en U venant s'articuler sur l'actionneur de contact 220 au moyen d'un autre axe d'articulation 234 traversant les alvéoles 227. L'une des extrémités du ressort 231 agit sur une protubérance 215 du bloc 211, 15 alors que l'autre extrémité agit sur la face interne du coude en U du support 232. Du fait de sa résilience, le ressort 231 comprimé peut pivoter et ainsi passer d'un côté du support 232 vers le côté opposé ou vice versa, ceci suite à un effet de détente instantané après une situation transitoire d'effort maximum de compression dans le ressort 231, c'est-à-dire au moment précis où le ressort 20 231 se trouve à sa plus courte longueur dans le plan du support 232. Dans un mode de réalisation différent, au contraire, le support 232 peut pivoter pour passer d'un côté à l'autre du ressort 231 suite à un effet de détente après la situation transitoire d'effort maximum dans le ressort 231. En outre, le ressort 25 231 peut être pré-étiré, auquel cas la situation transitoire est associée à un effort maximum en traction ou une tension maximale du ressort 231. L'aménagement est conçu de telle sorte que dans son mouvement de va-et-vient, l'élément de fonctionnement 210 puisse amener l'actionneur de contact 30 220 dans sa position opposée, ou entre ses positions MARCHE et ARRÊT. En situation d'utilisation, un utilisateur appuie sur la commande 900 pour pousser l'élément de fonctionnement 210 vers l'intérieur du boîtier 101 jusqu'en position basse (de la Figure 3 à la Figure 4). Dans ce mouvement de descente, 35 le bloc 211 de l'élément de fonctionnement 210 fait pivoter le ressort 231 sans -R- interférer avec le support 232, celui-ci s'écartant par les fentes 213. Alors que le ressort 231 passe sur le côté inférieur opposé du support 232, par réaction, le support 232 passe en position haute, dans la direction opposée ; l'actionneur de contact 220 est alors entraîné ou repoussé vers sa position haute, amenant ainsi le levier 110 en contact avec les contacts fixes 120, d'où fermeture du commutateur 10. Cet état du commutateur est maintenu jusqu'à ce que l'utilisateur relâche la commande 900. Via le ressort 910, l'élément de fonctionnement 210 est alors tiré vers l'extérieur du boîtier 101 et reprend sa position haute initiale (de la Figure 4 à la Figure 3) ; simultanément, par inversion des actions décrites dans le précédent paragraphe, l'actionneur de contact 220 passe en position basse et sépare le levier 110 des contacts fixes 120, d'où ouverture du commutateur 10. Nous allons maintenant nous référer aux Figures 5 à 8, lesquelles illustrent un deuxième commutateur électrique 10' réalisé conformément à l'invention. Ce commutateur est globalement construit selon le même principe et fonctionne globalement de la même façon que le premier commutateur électrique 10 décrit ci-dessus û à l'exception des aspects décrits ci-après -, avec des pièces équivalentes portant des numéros de référence identiques mais suffixés par un signe apostrophe. La principale différence tient à la construction et au fonctionnement du contact mobile 110' et des contacts fixes 120' (lesquels sont désormais identifiés en tant que contacts fixes inférieur et supérieur 120A' et 120B'), ainsi que de la partie arrière 223' de l'actionneur de contact 220'. Dans ce mode de réalisation, parallèlement à une conception plus complexe ainsi qu'il apparaît sur les figures, le levier de contact 110' pivote sur le contact fixe inférieur 120A' servant de point d'appui pour le mouvement de basculement imprimé par l'actionneur de contact 220' entre la position MARCHE û contact avec le contact supérieur fixe 120B' (Figures 6 et 8) û et une position ARRÊT û non-contact avec le contact fixe supérieur 120B' (Figures 5 et 7) û, d'où obtention de la commutation. L'actionneur de contact 220' actionne le levier de contact 110' par l'intermédiaire 2892850 -9- d'un poussoir 224' qui est écarté par résilience de la partie arrière 223' de l'actionneur de contact via un ressort de compression hélicoïdal interne 226'. Avec l'actionneur de contact 220' pouvant, de la même façon, coulisser vers le haut et vers le bas par l'intermédiaire d'un mécanisme de fonctionnement 200' 5 identique, le poussoir à ressort 224' vient s'appuyer à angle droit contre le levier 110' tout en coulissant latéralement le long de ce levier, dans des directions opposées de part et d'autre du point d'appui (c'est-à-dire le contact fixe inférieur 120A'), faisant ainsi pivoter le levier 110' qui assure alors la mise en contact ou la mise hors contact avec le contact fixe supérieur 120B'. D'une façon générale, 10 ce commutateur de type basculeur garantit une distance de séparation relativement plus importante par rapport au contact, d'où une amélioration en termes d'isolement ou de capacité de transport du courant. Le levier de contact 110' est équipé de deux bossages (ainsi qu'illustré) entre 15 lesquels le poussoir 224' coulisse dans un mouvement de va-et-vient. En venant heurter le bossage correspondant dans l'une ou l'autre direction, le poussoir 224' entraîne le levier 110' sur une courte distance et de ce fait, les surfaces de contact du levier 110' et du contact fixe supérieur 120B' viennent frotter l'une contre l'autre. Ce frottement assure un auto-nettoyage des points ou 20 zones de contact, ce qui a pour effet de préserver un bon contact en permanence. D'une façon générale, l'effet de détente précédemment décrit assure une commutation rapide ou instantanée des contacts et ce mode de réalisation est 25 préférentiel, en particulier pour la coupure d'un circuit inductif tel qu'on en trouve dans le moteur d'un outil électrique, sachant qu'une telle solution évite l'amorçage d'arcs sur les contacts et/ou leur soudure, ou que pour le moins, cette solution minimise les dommages subis par les contacts du commutateur suite à ces incidents. 30 Par ailleurs, l'effet de détente va résulter en un léger décalage de temps entre le moment où la commande du commutateur est sollicitée et le moment où la commutation a effectivement lieu, ainsi qu'il convient avant que le ressort ne pivote et atteigne son état instable de contrainte ou tension maximale. Ce retard 35 est nécessaire pour éviter tout actionnement involontaire ou accidentel du commutateur. À noter que la commutation est obtenue de façon indirecte grâce à un composant intermédiaire (à savoir l'actionneur de contact précédemment mentionné), lequel est actionné suite à l'effet de détente pour déplacer à son tour, par une action de commutation séparée, le contact mobile par rapport au(x) contact(s) fixe(s). Ceci permet de choisir une action de commutation appropriée pour satisfaire à d'autres critères tels que la sécurité et l'auto-nettoyage des contacts dans le cas du mode de réalisation décrit. La présentation qui est faite ici de l'invention n'a qu'une valeur d'exemple et diverses autres modifications et/ou variantes dans les modes de réalisation décrits peuvent être introduites par des personnes compétentes en la matière sans pour autant s'écarter de la finalité de l'invention telle que définie dans les revendications jointes. -In- REVENDICATIONS 1. Commutateur électrique comprenant : un boîtier ; intégrés à ce boîtier, au moins un contact fixe et au moins un contact mobile pouvant alterner entre une position MARCHE ù contact avec le contact fixe - et une position ARRÊT ù non-contact avec le contact fixe ; et intégré au boîtier, un mécanisme de fonctionnement pour le déplacement du contact mobile entre les positions MARCHE et ARRÊT, ce mécanisme comprenant : un élément de fonctionnement pour le mouvement entre une position MARCHE correspondant à la position MARCHE du contact mobile et une position ARRÊT correspondant à la position ARRÊT du contact mobile ; un actionneur de contact assurant le déplacement du contact mobile lorsque l'élément de fonctionnement commande le mouvement entre une position MARCHE correspondant à la position MARCHE de l'élément de fonctionnement et une position ARRÊT correspondant à la position ARRÊT de ce même élément; et un dispositif à ressort situé entre l'élément de fonctionnement et l'actionneur de contact afin que le mouvement imprimé par l'élément de fonctionnement, après une situation transitoire d'effort maximum, fasse alterner l'actionneur de contact entre les positions MARCHE et ARRÊT dudit actionneur ; caractérisé en ce que le dispositif à ressort comporte un ressort comprimé ou étiré entre l'élément de fonctionnement et l'actionneur de contact ; et une liaison pivotante traversant l'élément de fonctionnement et l'actionneur de contact, cette liaison étant mise en action par le ressort. 2. Commutateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort, suite à l'effet de détente, peut passer d'un côté à l'autre de la liaison après la situation transitoire d'effort maximum dans le ressort. 2892850 -12- 3. Commutateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison comprend un élément en U. 4. Commutateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que 5 l'élément de fonctionnement est conçu pour un mouvement linéaire dans des directions opposées. 5. Commutateur électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément de fonctionnement est conçu pour un mouvement vers l'intérieur et 10 vers l'extérieur du boîtier. 6. Commutateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur de contact est conçu pour un mouvement linéaire dans des directions opposées. 7. Commutateur électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément de fonctionnement est conçu pour un mouvement dans des directions opposées et sensiblement parallèles au mouvement de l'actionneur de contact. 20 8. Commutateur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif à ressort provoque un effet de détente après la situation transitoire d'effort maximum, lorsque le mouvement imprimé par l'élément de fonctionnement fait passer l'actionneur de contact entre les positions MARCHE et ARRÊT dudit actionneur. 25 9. Commutateur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte deux contacts fixes et en ce que le contact mobile est séparé des deux contacts fixes, ce contact mobile étant supporté par l'actionneur de contact pour le mouvement de mise en contact avec les deux 3 o contacts fixes et de mise hors contact avec ces deux contacts fixes. 10. Commutateur électrique selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'actionneur de contact intègre un ressort et en ce que cet actionneur, sous l'action dudit ressort, maintient le contact mobile dans une position inclinée par 35 rapport aux deux contacts fixes. 15 2892850 -13- 11. Commutateur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte deux contacts fixes, le contact mobile venant pivoter sur un premier contact fixe pour le mouvement de basculement imprimé 5 par l'actionneur de contact, assurant la mise en contact avec un second contact fixe et la mise hors contact avec ce second contact fixe. 12. Commutateur électrique selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'actionneur de contact est équipé d'un poussoir à ressort agissant sur le contact lo mobile dans des directions opposées par rapport à l'un des deux contacts fixes.