Brevet FR2928774A1 — publié le 20090918

Mécanisme de serrure à biellette élastique La présente invention a trait à un mécanisme de serrure pour appareil électrique de protection des lignes et des personnes de type disjoncteur comportant au moins un contact mobile prévu pour coopérer avec un ou plusieurs contacts fixes. Un tel mécanisme est mobile entre une position verrouillée de fermeture et une position déverrouillée d'ouverture de la ou des lignes contrôlées par l'appareil électrique. Le mécanisme comporte un organe de manoeuvre qui permet la commande d'un changement de position et reflète le cas échéant un déverrouillage par exemple dû à l'apparition sur au moins une ligne de conditions électriques incompatibles avec le maintien de la position verrouillée. L'organe de manoeuvre est classiquement relié à un portecontact(s) au moyen d'une biellette. Traditionnellement, un mécanisme de serrure comporte au moins un contact mobile supporté par ledit porte-contact(s), lequel pivote selon un premier axe entre deux positions respectivement en appui et à distance d'un contact fixe. Lors du verrouillage du mécanisme, un effort provenant d'une extrémité de la biellette, et issu de l'organe de manoeuvre, est transmis au porte-contact(s). Les mécanismes de serrure ont pour fonction d'amplifier mécaniquement l'énergie fournie par des actionneurs électromagnétiques et/ou thermiques, et leur principe d'amplification repose sur un système mécanique mis sous tension par un ressort, dont l'équilibre instable est assuré essentiellement par des efforts de frottement. Ceux-ci sont notamment mis en oeuvre au niveau de l'extrémité précitée de la biellette et du porte-contact(s). En cas de problème sur la ligne, un déclencheur mobile répercute ai mécanisme une information qui est donnée par l'un des actionneurs, usuellement magnétique ou thermique, en vue de le déverrouiller lorsqu'il est en position de fermeture des contacts. Ce déclencheur comporte un organe permettant le maintien de la biellette en appui sur le porte-contact(s), en phase de verrouillage et en position verrouillée. Lorsque le déclencheur se déplace et libère l'extrémité de la biellette, la relation mécanique stable par frottement mentionnée ci-dessus se défait, 35 permettant le déverrouillage du mécanisme. Des moyens de rappel du porte-contact(s) en position d'ouverture de chaque contact mobile, c'est-à-dire à distance d'un contact fixe, sont mis en oeuvre dès que la biellette est libérée. Pour assurer la stabilité du mécanisme de serrure en position fermée, il faut qu'il comporte une structure déformable. La possibilité de déformation est, dans les serrures connues, assurée par des moyens élastiques qui permettent en général un déplacement relatif entre plusieurs pièces et la mise en oeuvre d'un appui en pression de chaque contact mobile sur un contact fixe. Outre la stabilité mécanique de la serrure en position fermée, ces moyens élastiques permettent d'assurer une pression suffisante pour éviter les problèmes électriques à la fermeture du circuit, rendant le disjoncteur beaucoup plus fiable et évitant la dégradation progressive des contacts fixe et mobile. Ces moyens permettent au surplus l'absorption de l'usure des contacts. Dans certaines configurations connues, les moyens de rappel du portecontact(s) en position d'ouverture, contact mobile à distance du contact fixe, et les moyens élastiques de mise en oeuvre d'un appui en pression de l'un sur l'autre sont assurés par deux ressorts distincts. Il existe cependant également des configurations dans lesquelles un seul ressort assure simultanément les deux fonctions. C'est le cas du système décrit dans le brevet EP 0 506 503 au nom de la déposante. Dans les deux hypothèses, le montage de l'ensemble de la serrure, impliquant un positionnement particulier du ou des ressorts, n'est en général pas facile à automatiser, et donc économiquement moins favorable en termes d'industrialisation de l'assemblage des appareils électriques. Dans le cas où un ressort est interposé entre le contact mobile et le porte-contact(s), la structure est plus complexe, notamment du fait du nombre de pièces à assembler selon des liaisons mobiles, et parce que l'installation des ressorts nécessite un calage de leurs extrémités pour qu'ils assurent leur fonction de rappel. Cette complexité a une incidence directe sur le coût de fabrication du produit. Ce problème de montage des extrémités du ressort se retrouve d'ailleurs dans la solution décrite dans le document EP 0 506 503 pour 3 5 l'unique ressort mis en oeuvre. Un des objectifs de la présente invention est de diminuer le coût de l'industrialisation des appareils, et donc de simplifier autant que possible le mécanisme de serrure proprement dit, ainsi que son montage dans les appareils. Pour satisfaire cet objectif, et d'autres qui seront apparents à mesure de la lecture de la description qui suit, le mécanisme de serrure selon l'invention se caractérise à titre principal en ce que chaque contact mobile est relié rigidement au porte-contact(s), et les moyens élastiques de mise en oeuvre de l'appui en pression de chaque contact mobile sur un contact fixe consistent en une biellette à déplacement et/ou à déformation élastiques. La rigidité de la liaison contact mobile / porte-contact(s) permet une simplification considérable de la solution technique, ainsi que du process d'industrialisation qui ne gère alors qu'un ensemble rigide et compact au lieu de plusieurs pièces distinctes comme dans la plupart des solutions de l'art antérieur. Pour assurer la stabilité de la serrure en position verrouillée, selon une solution tout à fait originale, c'est la biellette elle-même qui se déplace ou se déforme élastiquement par rapport à la zone d'appui contact mobile / contact fixe. En d'autres termes, au lieu d'assurer une première rotation du mécanisme pour emmener les contacts en appui, puis une seconde rotation autour du même axe pour une mise en appui en pression comme dans la plupart des solutions de l'art antérieur, le lieu du déplacement / de la déformation élastique est délocalisé, en l'occurrence au niveau de la biellette. Cette solution, outre une simplification technologique importante du mécanisme de serrure, facilite le réglage de l'ensemble lorsque le montage est achevé. La solution utilisée vise à s'affranchir d'un ressort spécifique à la fonction d'appui en pression des contacts mobiles sur les contacts fixes, au niveau de l'ensemble porte-contact(s)/déclencheur, et à transposer cette fonction dans un autre composant du mécanisme de serrure assurant simultanément sa fonction initiale. Selon une possibilité, l'arbre central de la biellette peut par exemple être constitué de deux parties coulissante axialement entre lesquelles est interposé un moyen de rappel en position d'extension dudit arbre. Dans cette hypothèse, la biellette se déforme élastiquement dans une direction axiale. Plus précisément encore, l'arbre central de la biellette peut consister en un piston relié à l'une de ses extrémités et coulissant sur une tige reliée à l'autre de ses extrémités, un ressort de compression étant interposé entre l'extrémité libre de la tige et le fond du piston. L'invention va à présent être décrite plus en détails, en référence aux figures annexées, pour lesquelles : la figure 1 montre, en vue perspective, une vue du mécanisme à serrure avec la biellette de liaison à la manette de commande ; la figure 2 reprend les éléments de la figure 1 en précisant la structure de la biellette, en position de fermeture des contacts ; et la figure 3 est similaire à la figure 2, avec les contacts représentés en position d'ouverture. L'appareil électrique de l'invention, dont seules sont décrites les parties intervenant dans la présente invention, comporte un organe de manoeuvre 1 destiné à agir, par l'intermédiaire d'une biellette 2, sur un mécanisme de serrure 3 qui comprend principalement un porte-contacts mobile 4 avec un dispositif à genouillère coopérant avec la biellette 2 et avec un cliquet 5 solidaire d'un déclencheur 6 du mécanisme de serrure 3, qui est sollicitable par le percuteur d'un moteur électromagnétique ou par un bilame thermique (non représentés). L'organe de manoeuvre présente un fût de pivotement 7 et, latéralement, un prolongement 8 percé d'un passage 9 parallèle audit fût de pivotement 7 et dans lequel peut venir s'articuler l'une des deux branches d'extrémité de la biellette 2. Le porte-contacts 4 présentant une tête transversale supérieure 10 à laquelle est fixé, à l'opposé de l'organe de manoeuvre 1, un puissant ressort 11 de rappel du porte-contacts 4 en position d'ouverture des contacts fixe 12 et mobile 13. La tête 10 présente une lumière allongée 14, sensiblement en forme de V, et qui reçoit le second bras d'extrémité 2a de la biellette 2. La lumière 14 comprend une première partie qui est sensiblement horizontale et, côté organe de manoeuvre 1, une deuxième partie descendante et plus courte, qui se caractérise par une surface inclinée de poussée 15 coopérant avec ledit second bras d'extrémité 2a de la biellette 2. L'ensemble de la lumière permet le débattement guidé à son intérieur, de cette extrémité 2a de biellette, la partie horizontale formant zone d'échappement. Le mécanisme comprend en outre un déclencheur 6 qui comporte le cliquet 5 et qui est monté pivotant sur le porte-contacts 4. Le cliquet 5, formé par un rebord en saillie, est destiné à bloquer normalement l'extrémité 2a de la biellette 2 dans la partie inclinée 15 de la lumière 14 et il peut s'effacer pour laisser échapper ladite extrémité de biellette 2a dans la partie horizontale de la lumière 14, lors de l'actionnement des moyens de disjonction magnétiques ou thermiques. Lorsqu'on tourne l'organe de manoeuvre 1 en sens trigonométrique, l'extrémité 2a de la biellette 2 repousse la surface inclinée de poussée 15 et fait ainsi pivoter la serrure 3 en sens horaire contre l'action du ressort 1 1 jusqu'à la fermeture des contacts. Le contact a lieu avant la position extrême de l'organe 1. A partir de ce moment, le piston constitué de la biellette élastique 2 entre en fonction. Le porte-contacts 4 continue de tourner et le contact mobile 13 s'appuie plus fortement contre le contact fixe 12 sous l'action du ressort du piston 16 interposé entre les deux parties de la biellette 2, le piston 2a û ou plus précisément une excroissance de celui-ci logée dans la lumière 14 - et la tige 2b, comme cela est représenté en figure 2, tandis que l'organe de manoeuvre 1 atteint sa position extrême "Marche": si on enlevait le contact fixe 12, le contact mobile 13 décrirait une course entre le moment où il entre théoriquement en contact avec le contact fixe 12 (avant que l'organe de manoeuvre 1 ait atteint sa position extrême) et le moment où l'organe de manoeuvre 1 atteint effectivement sa position extrême "marche". Cette course est appelée "course d'usure". Cette course d'usure est en particulier destinée à rattraper le jeu qui proviendrait éventuellement de l'usure des contacts, et qui créerait des problèmes de contact, rendant l'appareil de coupure beaucoup moins fiable. Si, le contact étant en position fermée (figure 2), le déclencheur 6 pivote en sens trigonométrique, le pivotement de ce dernier déplace le cliquet 5 qui libère l'extrémité 2a de la biellette 2. En raison de l'inclinaison de la surface de poussée 15, et sous l'effet simultané du ressort 11 et de la réaction du ressort 16, l'extrémité 2a de la biellette s'échappe vers la partie horizontale de la lumière 14 et le porte- contacts 4 pivote brusquement en sens trigonométrique, ce qui conduit à l'ouverture des contacts, comme montré en figure 3. C'est ce qui se produit à la suite d'une surcharge progressive du circuit protégé, entraînant ainsi la déformation de la bilame et par suite le déplacement de l'entraîneur. S'il apparaît une surintensité brutale, c'est cette fois le percuteur de la bobine qui vient percuter le déclencheur 6, et celui-ci bascule en sens trigonométrique, ce qui libère le cliquet 5 et la biellette 2 comme précédemment. La solution illustrée dans les figures n'est pas exhaustive de l'invention, qui englobe les variantes de mise en oeuvre de la biellette à déplacement 5 ou déformation élastiques. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de serrure (3) pour appareil électrique de protection des lignes et des personnes de type disjoncteur comportant au moins un contact mobile (13) prévu pour coopérer avec un ou plusieurs contacts fixes (12), ledit mécanisme (3) étant mobile entre une position verrouillée de fermeture et une position déverrouillée d'ouverture de la ou des lignes contrôlées par l'appareil électrique, ledit mécanisme (3) comportant : -un organe de manoeuvre (1) permettant la commande d'un changement de position du mécanisme (3) et reflétant tout déverrouillage dû à l'apparition sur au moins une ligne de conditions électriques incompatibles avec le maintien de sa fermeture, ledit organe de manoeuvre (1) étant relié via une biellette (2) à un porte-contact(s) (4) ; - au moins un contact mobile (13) supporté par ledit porte-contact(s) (4) et pivotant selon un premier axe entre deux positions respectivement en appui et à distance d'un contact fixe (12), un effort provenant d'une extrémité de la biellette (2) étant transmis au porte-contact(s) (4) en vue du verrouillage du mécanisme (3) ; - un déclencheur (6) mobile répercutant au mécanisme de serrure (3) l'information donnée par un actionneur électromagnétique ou thermique en vue de le déverrouiller lorsqu'il est en position de fermeture des contacts (12, 13), ledit déclencheur (6) comportant un organe (5) permettant le maintien de la biellette (2) en appui contre le portecontact(s) (4) en phase de verrouillage et en position verrouillée ; - des moyens de rappel (11) du porte-contact(s) (4) en position d'ouverture de chaque contact mobile (13) à distance d'un contact fixe (12) en cas de libération de la biellette (2) aboutissant au déverrouillage du mécanisme (3) ; et - des moyens élastiques (16)de mise en oeuvre d'un appui en pression de chaque contact mobile (13) sur un contact fixe (12) permettant l'absorption de l'usure des contacts (12, 13) ; caractérisé en ce que chaque contact mobile (13) est relié rigidement ai porte-contact(s) (4), et les moyens élastiques (16) de mise en oeuvre de l'appui en pression de chaque contact mobile (13) sur un contact fixe (12) consistent en une biellette à déplacement et/ou à déformation élastiques. 2. Mécanisme de serrure (3) pour appareil électrique de protection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'arbre central de laditebiellette (2) est constitué de deux parties coulissante (2a, 2b) axialement entre lesquelles est interposé un moyen de rappel (16) en position d'extension dudit arbre. 3. Mécanisme de serrure (3) pour appareil électrique de protection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'arbre central de la biellette consiste en un piston (2a) relié à l'une de ses extrémités et coulissant sur une tige (2b) reliée à l'autre de ses extrémités, un ressort de compression (16) étant interposé entre l'extrémité libre de la tige et le fond du piston (20).