Brevet FR2938693A1 — publié le 20100521

COMMUTATEUR ELECTROMAGNETIQUE Contexte de l'invention Domaine de l'invention La présente invention concerne un commutateur électromagnétique dans lequel les contacts sont placés en contact l'un avec l'autre et hors de contact l'un de l'autre en activant et en désactivant l'alimentation d'une bobine d'excitation. Description de l'art connexe Dans le passé, un commutateur électromagnétique était connu qui comprenait un boîtier de commutateur, une bobine d'excitation cylindrique qui est agencée à l'intérieur du boîtier de commutateur pour générer une force magnétique lorsqu'elle est alimentée, un noyau de fer fixe qui est fixé fermement à une partie d'extrémité de la bobine d'excitation, une tige qui est montée de manière coulissante sur le noyau de fer fixe et qui maintient un contact mobile en butée avec le contact fixe, un noyau de fer mobile qui est agencé face au noyau de fer fixe et qui est inséré dans la bobine d'excitation, un ressort qui est agencé entre le noyau de fer mobile et le noyau de fer fixe pour pousser le noyau de fer mobile d'un côté opposé au noyau de fer fixe, un élément de butée qui est relié au boîtier de commutateur et qui sert à limiter une position d'arrêt du noyau de fer mobile lorsque le noyau de fer mobile est amené à se déplacer vers le côté opposé au noyau de fer fixe sous l'action d'une force élastique du ressort, et un élément d'amortissement qui est agencé entre le boîtier de commutateur et l'élément de butée pour amortir une force d'impact dudit noyau de fer mobile appliquée à l'élément de butée au moyen de la force élastique du ressort (voir par exemple, un premier document de brevet : la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique n° 2006-260846 (figure 1 et figure 3)). Dans le commutateur électromagnétique ayant la construction mentionnée ci-dessus, l'élément d'amortissement reçu dans une partie concave ou de rainure de l'élément de butée a une partie périphérique pliée diamétralement vers l'extérieur intercalée et fixée entre l'élément de butée et le boîtier de commutateur, et ainsi il existe les problèmes suivants. 1. La partie périphérique de l'élément d'amortissement a une surface en contact surface contre surface sur la totalité de sa circonférence avec le boîtier de commutateur, et l'autre surface en contact surface contre surface avec l'élément de butée, et ainsi elle est déformée de manière élastique par les pressions superficielles provenant de l'élément de butée et du boîtier de commutateur, en conséquence de quoi une grande force est nécessaire pour obtenir une quantité prédéterminée de déformation de l'élément d'amortissement, et ainsi une force également importante est nécessaire pour fixer l'élément de butée au boîtier de commutateur en mettant l'élément de butée en contact étroit avec le boîtier de commutateur. II. La partie périphérique entière de l'élément d'amortissement est constamment soumise aux pressions superficielles, ainsi elle est susceptible de se détériorer du fait de sa variation dans le temps ou de son vieillissement. III. L'épaisseur de la partie périphérique de l'élément d'amortissement a une grande influence sur la force nécessaire à l'instant auquel l'élément de butée est fixé fermement au boîtier de commutateur tout en étant placé en contact étroit avec celui-ci, mais il est difficile d'effectuer une gestion de profondeur correcte de la partie de rainure dans l'élément de butée dans laquelle la partie périphérique de l'élément d'amortissement est insérée ou engagée. Résumé de l'invention La présente invention est destinée à prévenir les problèmes référencés ci-dessus, et a pour objet d'obtenir un commutateur électromagnétique dans lequel une grande force n'est pas nécessaire pour fixer fermement un élément de butée à un boîtier de commutateur tandis qu'il est placé en contact étroit avec celui-ci, et dans lequel une surface de ceux qui sont détériorés du fait du vieillissement en étant soumis à une pression superficielle est réduite, et dans lequel un traitement ou une formation de rainure assez difficile sur l'élément de butée devient inutile. Selon un aspect de la présente invention, il est proposé un commutateur électromagnétique qui comprend un boîtier de commutateur ; une bobine d'excitation cylindrique qui est agencée à l'intérieur du boîtier de commutateur et qui génère une force magnétique lorsqu'elle est alimentée ; un noyau de fer fixe qui est fixé fermement à une partie d'extrémité de la bobine d'excitation ; une tige qui est montée de manière coulissante sur le noyau de fer fixe et qui maintient un contact mobile en butée avec les contacts fixes ; un noyau de fer mobile qui est agencé en face du noyau de fer fixe et qui est inséré dans la bobine d'excitation ; un ressort qui est agencé entre le noyau de fer mobile et le noyau de fer fixe pour pousser le noyau de fer mobile vers un côté opposé au noyau de fer fixe ; un élément de butée qui est relié au boîtier de commutateur et qui limite une position d'arrêt du noyau de fer mobile lorsque le noyau de fer mobile est amené à se déplacer vers le côté opposé au noyau de fer fixe sous l'action d'une force élastique du ressort ; un élément d'amortissement qui est agencé entre le boîtier de commutateur et l'élément de butée pour amortir une force d'impact du noyau de fer mobile appliquée à l'élément de butée au moyen de la force élastique du ressort ; et une rondelle qui est mise en prise avec l'élément d'amortissement et qui est adaptée pour entrer en collision avec le noyau de fer mobile. L'élément d'amortissement est reçu dans la partie concave formée dans l'élément de butée, et est pourvu de la partie de colonne dont une surface d'extrémité est en butée avec le boîtier de commutateur au niveau du côté diamétralement externe du noyau de fer mobile, et dont l'autre surface d'extrémité est en butée avec la surface de fond de la partie concave. Avec un tel agencement et une telle construction, une grande force n'est pas nécessaire pour fixer fermement l'élément de butée sur le boîtier de commutateur alors que l'élément de butée est placé en contact étroit avec le boîtier de commutateur, et la région de la butée qui sera détériorée du fait de son vieillissement en étant soumise à des pressions superficielles peut être réduite. De plus, un traitement ou un usinage de rainure difficile de l'élément de butée devient inutile. Les objets, caractéristiques et avantages qui précèdent ainsi que d'autres objets caractéristiques et avantages de la présente invention deviendront plus facilement évidents à l'homme du métier à partir de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation préféré de la présente invention lue conjointement avec les dessins joints. Brève description des dessins La figure 1 est une vue en coupe transversale montrant un commutateur électromagnétique selon un premier mode de réalisation de la présente invention. La figure 2 est une vue lorsqu'une rondelle de la figure 1 est vue à partir d'un côté de noyau de fer mobile. La figure 3 est une vue lorsqu'un élément d'amortissement de la figure 1 est vu à partir du côté de noyau de fer mobile. La figure 4 est une vue lorsque l'élément 30 d'amortissement de la figure 1 est vu à partir d'un côté d'élément de butée. Description détaillée du mode de réalisation préféré Ci-après, un mode de réalisation préféré de la présente invention va être décrit en détail tout en faisant référence aux dessins joints. Mode de réalisation 1 La figure 1 est une vue en coupe transversale montrant un commutateur électromagnétique selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Dans ce commutateur électromagnétique, un noyau de fer fixe 2 comporte une partie périphérique en forme de rebord qui est fixée fermement à une partie d'extrémité supérieure d'un boîtier de commutateur 1 de forme cylindrique. Une tige 3, qui peut coulisser verticalement dans la direction verticale, est agencée dans la partie centrale du noyau de fer fixe 2. Un noyau de fer mobile 4 de forme cylindrique à fond est agencé en face de la tige 3. Un premier ressort 5 est agencé entre le noyau de fer mobile 4 et le noyau de fer fixe 2 de manière à entourer une surface périphérique externe d'une partie d'extrémité supérieure du noyau de fer mobile 4 et une surface périphérique externe d'une partie inférieure du noyau de fer fixe 2. Le noyau de fer mobile 4 est toujours poussé dans une direction d'éloignement du noyau de fer fixe 2 au moyen de la force élastique du premier ressort 5. Une bobine d'excitation 7 entourant le noyau de fer mobile 4 et le noyau de fer fixe 2 est agencée à l'extérieur du noyau de fer mobile 4 et du noyau de fer fixe 2. La bobine d'excitation 7 est réalisée en enroulant un conducteur autour d'une bobine 6 de forme cylindrique. Un deuxième ressort 8 dont une partie d'extrémité est en butée avec la tige 3 est agencé d'un côté de la tige 3 opposé au noyau de fer mobile 4. L'autre extrémité du deuxième ressort 8 est en butée avec un contact mobile 9 qui peut être déplacé dans la direction verticale. Le boîtier de commutateur 1 a une partie d'ouverture fixée fermement par matage à un boîtier de contacts 10 de forme cylindrique. Une première borne extérieure 12 dont un contact fixe 11 est formé à une partie d'extrémité terminale de celle-ci et une deuxième borne extérieure 13 dont un contact fixe 11 est formé à une partie d'extrémité terminale de celle-ci sont fixées fermement au boîtier de contacts 10. La première borne extérieure 12 est connectée à un câble de batterie (non montré). La deuxième borne extérieure 13 est connectée à un fil conducteur (non montré) d'un moteur de démarreur. Un troisième ressort 14 est agencé entre le contact mobile 9 et le boîtier de contacts 10 pour pousser le contact mobile 9 dans une direction d'éloignement du boîtier de contacts 10 au moyen d'une force élastique de celui-ci. Un élément de butée 15 réalisé en aluminium, qui est un élément non magnétique, est fixé fermement à une partie de paroi inférieure du boîtier de commutateur 1 au moyen d'un boulon 16. Une partie concave 17 de cet élément de butée 15 est formée sur une surface supérieure de celui-ci. Un élément tampon élastique ou d'amortissement 18 réalisé en caoutchouc est reçu dans cette partie concave 17. Une rondelle 19 réalisée en un métal, comme montré sur la figure 2, est en prise avec cet élément d'amortissement 18. L'élément d'amortissement 18 a une forme ovale, comme montré sur la figure 3 et la figure 4, et comporte une paire de parties de pilier ou de colonne 20 formées sur un axe principal de celui-ci au niveau de ses côtés opposés, respectivement. Chacune de ces parties de colonne 20 fait saillie des côtés opposés de l'élément d'amortissement 18 vers le boîtier de commutateur 1 et l'élément de butée 15, respectivement, au niveau d'un côté radialement externe du noyau de fer mobile 4, d'une manière telle qu'une surface d'extrémité terminale de celle-ci est placée en butée avec une surface inférieure du boîtier de commutateur 1, et que l'autre surface d'extrémité terminale de celle-ci est placée en butée avec une surface de fond de la partie concave 17 de l'élément de butée 15. Chacune des parties de colonne 20 a une forme cylindrique circulaire, et comporte des parties de petit diamètre 20a de forme conique formées dans les parties d'extrémité terminale opposées de celle-ci. L'élément d'amortissement 18 comporte une pluralité (par exemple, six dans l'exemple illustré) de parties déformables 21 formées à des intervalles circonférentiels de manière à faire saillie vers l'élément de butée 15. Chacune des parties déformables 21 a une partie de petit diamètre 21a semi-sphérique formée dans une partie d'extrémité terminale de celle- ci et placée en butée contre la surface de fond de la partie concave 17. L'élément d'amortissement 18 comporte une partie de mise en prise 22 formée dans une partie centrale de celui-ci de manière à faire saillie à l'intérieur du noyau de fer mobile 4. Cette partie de mise en prise 22 est creuse et sert à venir en prise avec la rondelle 19 assemblée à la presse. La partie de mise en prise 22 a trois parties de butée 22a formées sur une surface de paroi périphérique de celle-ci à trois emplacements également espacés les uns des autres dans une direction circonférentielle. Le déplacement de la rondelle 19 vers la tige 3 est limité par les parties de butée 22a. L'élément d'amortissement 18 comporte des parties empêchant un détachement 24 formées sur des surfaces circonférentielles opposées de celui-ci du côté d'axe principal de celui-ci, respectivement, de manière à faire saillie dans la direction de diamètre. Les parties empêchant un détachement 24 ont leurs faces d'extrémité terminale placées en butée avec une paroi latérale intérieure de la partie concave 17. Ensuite, le fonctionnement du commutateur électromagnétique réalisé comme ci-dessus va être décrit ci-dessous. Lorsqu'un commutateur de démarrage (non montré) est actionné pour être ferme, une tension est appliquée à la bobine d'excitation 7, de sorte qu'un courant électrique est amené à circuler dans la bobine d'excitation 7, générant de ce fait un champ magnétique. Du fait de la génération de ce champ magnétique, le noyau de fer mobile 4 est attiré vers le noyau de fer fixe 2 contre la force élastique du premier ressort 5. Le noyau de fer mobile 4 est placé en butée avec la surface d'extrémité terminale de la tige 3 avant d'être amené en butée avec le noyau de fer fixe 2, moyennant quoi le contact mobile 9 est amené à se déplacer (dans une direction vers le haut sur la figure 1) par l'intermédiaire de la tige 3, plaçant de ce fait le contact mobile 9 en butée avec la paire de contacts fixes 11. Par conséquent, un circuit d'alimentation du moteur de démarreur (non montré) est fermé de sorte qu'un courant de démarrage circule de la batterie (non montrée) vers le moteur de démarreur. Ensuite, lorsque le commutateur de démarrage est ouvert, l'alimentation en courant de la bobine d'excitation 7 est arrêtée, moyennant quoi la force électromagnétique pour que le noyau de fer mobile 4 soit attiré vers le noyau de fer fixe 2 disparaît. Par conséquent, le noyau de fer mobile 4 est amené à se déplacer vers l'élément de butée 15 sous l'action combinée des forces élastiques du deuxième ressort 8 et du troisième ressort 14 par l'intermédiaire de la tige 3, et de la force élastique du premier ressort 5. La tige 3 est également déplacée en association avec le déplacement du noyau de fer mobile 4, moyennant quoi le contact mobile 9 est séparé des contacts fixes 11 et ouvert. En conséquence, le circuit d'alimentation du moteur de démarreur (non montré) est ouvert de sorte que l'alimentation en courant de la batterie vers le moteur de démarreur est interrompue. Le noyau de fer mobile 4 continue de se déplacer vers l'élément de butée 15, et est arrêté lorsqu'il entre en collision avec la rondelle 19. A l'instant de cette collision, les parties déformables 21 de l'élément d'amortissement 18 sont déformées de manière élastique dans la direction axiale pour absorber l'énergie de collision du noyau de fer mobile 4, réduisant ainsi le son généré par la collision. Selon le commutateur électromagnétique présentant la construction mentionnée ci-dessus, l'élément d'amortissement 18 est reçu dans la partie concave 17 formée dans l'élément de butée 15, et en même temps les parties de colonne 20 sont en butée au niveau d'une surface d'extrémité de celles-ci avec la surface inférieure du boîtier de commutateur 1 au niveau d'un côté diamétralement externe du noyau de fer mobile 4, et sont en butée au niveau de l'autre surface d'extrémité de celles-ci avec la surface de fond de la partie concave 17, de sorte que le déplacement de l'élément d'amortissement 18 dans la direction axiale est limité au moyen des parties de colonne 20. Par conséquent, lors de l'assemblage du commutateur électromagnétique, il est possible de fixer fermement l'élément de butée 15 au boîtier de commutateur 1 d'une manière simple et facile tout en les amenant en contact étroit l'un avec l'autre sans nécessiter une grande force. De plus, dans l'élément d'amortissement 18, seules les parties de colonne 20 sont placées entre le boîtier de commutateur 1 et l'élément de butée 15 et sont constamment soumises à une pression superficielle, ainsi une région ou une zone recevant une pression superficielle est diminuée comparée à celle classique, permettant ainsi de garantir la qualité de l'élément d'amortissement 18 pendant une longue période de temps. De plus, afin de fixer fermement l'élément d'amortissement 18 à la partie concave 17 tout en recevant l'élément d'amortissement 18 dans la partie concave 17, aucun traitement pénible n'est nécessaire tel que le problème de traitement ou d'usinage d'une rainure dans l'élément de butée 15 comme cela est nécessaire de manière classique. En outre, chacune des parties de colonne 20 comporte dans sa partie d'extrémité terminale la partie de petit diamètre 20a dont la section transversale diminue vers une surface d'extrémité terminale de celle-ci. Avec une telle construction, même si une distance, de laquelle chacune des parties de colonne 20 fait saillie de la surface supérieure de l'élément de butée 15 lorsque l'élément d'amortissement 18 est reçu dans la partie concave 17, devient grande dans une certaine mesure, une force de fixation nécessaire pour fixer fermement l'élément de butée 15 au boîtier de commutateur 1 alors que l'élément de butée 15 est amené en contact étroit avec le boîtier de commutateur 1 ne sera pas trop augmentée, et ainsi, une plage autorisée de la dimension axiale de chaque partie de colonne 20 peut être étendue. En outre, étant donné que l'élément d'amortissement 18 a la partie de mise en prise 22 creuse qui est formée pour faire saillie vers le côté intérieur du noyau de fer mobile 4, la partie de mise en prise 22 est susceptible d'être déformée de manière élastique, permettant ainsi de réduire la rupture de l'élément d'amortissement 18 lorsque la rondelle 19 est mise en prise avec la partie de mise en prise 22. De plus, la rondelle 19 est mise en prise avec les parties de butée 22a de la partie de mise en prise 22, et ainsi il est possible d'éviter que la rondelle 19 ne se détache de la partie de mise en prise 22. L'élément d'amortissement 18 comporte la pluralité de parties déformables 21 qui sont formées de manière à faire saillie vers l'élément de butée 15, de sorte que, lorsque le noyau de fer mobile 4 entre en collision avec la rondelle 19, les parties déformables 21 sont déformées de manière élastique pour absorber une force d'impact due au noyau de fer mobile 4. Par conséquent, une rupture ou un endommagement dû à la force d'impact dans d'autres régions telle que la partie de mise en prise 22, etc., peut être évité. De plus, chacune des parties de colonne 20 comporte au niveau de sa partie d'extrémité terminale la partie de petit diamètre 20a qui a une section transversale diminuant vers une surface d'extrémité terminale de celle-ci. Avec une telle construction, la quantité de déformation élastique dans la direction axiale des parties déformables 21 par rapport à la force d'impact augmente et le temps d'impact donné à l'élément d'amortissement 18 est également prolongé, moyennant quoi la force d'impact communiquée à l'élément d'amortissement 18 peut être atténuée, et la rupture ou l'endommagement de l'élément d'amortissement 18 dû à l'impact peut être réduit. En outre, les parties déformables 21 sont formées autour de la partie de mise en prise 22 à des intervalles identiques dans la direction circonférentielle, ainsi l'élément d'amortissement 18 peut recevoir la force d'impact du noyau de fer mobile 4 d'une manière uniforme, et la qualité de l'élément d'amortissement 18 peut être garantie pendant une longue période de temps. En outre, les parties empêchant un détachement 24 de l'élément d'amortissement 18 sont formées de manière à faire saillie diamétralement vers la surface latérale circonférentielle de celui-ci, leurs faces d'extrémité terminale étant en butée contre une surface de paroi périphérique interne de la partie concave 17. Avec une telle construction, dans un processus d'assemblage du commutateur électromagnétique, même si, par exemple, l'élément de butée 15 est agencé avec la partie concave 17 dirigée vers le bas, l'élément d'amortissement 18 ne pourra pas se détacher de l'élément de butée 15 du fait des parties empêchant un détachement 24, de sorte que l'efficacité de la tâche d'assemblage peut être améliorée. Bien que, dans le mode de réalisation mentionné ci-dessus, la partie de petit diamètre 20a de chacune des parties de colonne 20 ait une forme conique et que la partie de petit diamètre 21a de chacune des parties déformables 21 ait une forme de surface incurvée, elles ne sont bien entendu pas limitées à ces formes, mais peuvent avoir une forme quelconque dont la section transversale diminue vers la surface d'extrémité terminale de celles-ci. Bien que l'invention ait été décrite en termes d'un mode de réalisation préféré, l'homme du métier reconnaîtra que l'invention peut être mise en pratique avec des modifications dans l'esprit et l'étendue des revendications jointes. REVENDICATIONS1. Commutateur électromagnétique comprenant : un boîtier de commutateur (1) ; une bobine d'excitation (7) cylindrique qui est agencée à l'intérieur dudit boîtier de commutateur (1) et qui génère une force magnétique lorsqu'elle est alimentée ; un noyau de fer fixe (2) qui est fixé fermement à 10 une partie d'extrémité de ladite bobine d'excitation (7) ; une tige (3) qui est montée de manière coulissante sur ledit noyau de fer fixe (2) et qui maintient un contact mobile (9) en butée avec des contacts fixes 15 (11) ; un noyau de fer mobile (4) qui est agencé en face dudit noyau de fer fixe (2) et qui est inséré dans ladite bobine d'excitation (7) ; un ressort (5) qui est agencé entre ledit noyau de 20 fer mobile (4) et ledit noyau de fer fixe (2) pour pousser ledit noyau de fer mobile (4) vers un côté opposé audit noyau de fer fixe (2) ; un élément de butée (15) qui est relié audit boîtier de commutateur (1) et qui limite une position 25 d'arrêt dudit noyau de fer mobile (4) lorsque ledit noyau de fer mobile (4) est amené à se déplacer vers le côté opposé audit noyau de fer fixe (2) sous l'action d'une force élastique dudit ressort (5) ; un élément d'amortissement (18) qui est agencé 30 entre ledit boîtier de commutateur (1) et ledit élément de butée (15) pour amortir une force d'impact duditnoyau de fer mobile (4) appliquée audit élément de butée (15) au moyen de la force élastique dudit ressort (5) ; et une rondelle (19) qui est mise en prise avec ledit 5 élément d'amortissement (18) et qui est adaptée pour entrer en collision avec ledit noyau de fer mobile (4) ; dans lequel ledit élément d'amortissement (18) est reçu dans une partie concave (17) formée dans ledit 10 élément de butée (15), et est pourvu d'une partie de colonne (20) dont une surface d'extrémité est en butée avec ledit boîtier de commutateur (1) au niveau d'un côté diamétralement externe dudit noyau de fer mobile (4), et dont l'autre surface d'extrémité est en butée 15 avec une surface de fond de ladite partie concave (17). 2. Commutateur électromagnétique selon la revendication 1, dans lequel ladite partie de colonne (20) comporte dans sa partie d'extrémité terminale une 20 partie de petit diamètre (20a) ayant une section transversale diminuant vers une surface d'extrémité terminale de celle-ci. 3. Commutateur électromagnétique selon la 25 revendication 1 ou 2, dans lequel ledit élément d'amortissement (18) comporte une partie de mise en prise (22) creuse formée pour faire saillie d'un côté intérieur dudit noyau de fer mobile (4), et ladite rondelle (19) est mise en prise avec ladite partie de 30 mise en prise (22). 4. Commutateur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit élément d'amortissement (18) a une partie déformable (21) formée pour faire saillie vers ledit élément de butée (15), et lorsque ledit noyau de fer mobile (4) entre en collision avec ladite rondelle (19), ladite partie déformable (21) est déformée de manière élastique. 5. Commutateur électromagnétique selon la revendication 4, dans lequel ladite partie de colonne (20) comporte dans sa partie d'extrémité terminale une partie de petit diamètre (20a) qui a une section transversale diminuant vers une surface d'extrémité terminale de celle-ci. 6. Commutateur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ledit élément d'amortissement (18) comporte une partie empêchant un détachement (24) formée pour faire saillie diamétralement vers une surface latérale circonférentielle de celui-ci, sa surface d'extrémité terminale étant en butée avec une surface de paroi périphérique interne de ladite partie concave (17).