Brevet FR2985083A1 — publié le 20130628

Contacteur comprenant une plaquette de contact, une tige de commande et un ressort de maintien permettant de se comprimer lors du déplacement de la tige de commande vers une position finale. Etat de la technique Selon une conception connue un contacteur électromagnétique pour un circuit de puissance comporte un équipage mobile comprenant un 10 contact mobile monté sur une tige de commande. Le contact mobile est destiné à venir en contact avec des bornes électriques de contact fixes, agencées dans une chambre de contact à l'arrière du contacteur. Par arrière du contacteur on entend la partie opposée à la partie 15 du contacteur reliée à une fourchette décrite plus bas. Ainsi par « avant » d'une pièce, on entend la partie de la pièce la plus proche de la fourchette et par partie « arrière » d'une pièce, on entend la partie la plus éloignée de la fourchette. Ce contacteur est par exemple utilisé pour commander l'actionnement d'un moteur électrique d'un 20 démarreur de moteur à combustion interne. La figure 1, qui est une vue en coupe axiale d'un tel contacteur 10 de l'état de la technique pour un moteur électrique d'un démarreur de moteur à combustion interne, doté d'un noyau mobile 16 représenté partiellement coupé sur la figure 1. Le contacteur 10 comprend en outre un 25 ressort de rappel 60, monté autour du noyau mobile 16 en appuie d'une part entre une extrémité avant du noyau mobile 16 et d'autre part contre un carter métallique. Le contacteur 10 comprend en outre un noyau fixe 24, en matériau ferromagnétique, et un carter 12, appelé également cuve, dans lequel est agencée au moins une bobine 14 montée sur un support annulaire 30 isolant (non référencé). Sur l'exemple de la figure 1, la bobine 14 comprend deux enroulements, appelée bobine d'appel 14a et l'autre bobine de maintien 14b. Le support est engagé sur une portée annulaire (non référencée) du noyau fixe 24. Ce support et l'extrémité avant de la cuve 12 sont dotés 35 centralement d'un passage pour le noyau mobile 16. Cette bobine 14, lorsqu'elle est activée électriquement suite par exemple à l'actionnement de la clé de contact, commande le déplacement axial du noyau mobile 16 en direction du noyau fixe 24. Une extrémité dite avant du noyau mobile 16 est reliée à un levier pivotant L (non représenté sur la figure 1) qui agit par exemple sur le lanceur L du démarreur comme décrit dans le document FR A 2 795 884. Sur la figure 1, on voit partiellement un ressort dents contre dents 50 et une tige de liaison 51 au levier pivotant. L'extrémité arrière 18 du noyau mobile 16 est destinée à agir sur une tige de commande 20 par poussée à travers un trou 22 central du noyau fixe 24 dans lequel la partie arrière 26 de la tige 20 est montée coulissante. La tige 51 et le ressort 50 sont montés à l'intérieur d'une cavité fermée à l'extrémité arrière 18, par une rondelle, du noyau mobile 16, qui permet les déplacements axiaux de la tige de commande 20 en la poussant. Cette rondelle est de préférence en matière électriquement isolante. Cette tige de commande 20 est donc poussée par son extrémité avant 26 et elle porte à son extrémité opposée arrière 28 une plaquette de contact mobile 30, appelée dans la suite contact 30 ou plaquette 30, montée coulissante sur la tige de commande 20. Le contact mobile 30 est sensiblement en forme de plaque en matériau électriquement conducteur. Ce contact 30 s'étend transversalement pour coopérer avec deux têtes 32 et 34 de bornes électriques 36 et 38 d'un circuit électrique de puissance et établir entre elles un contact électrique par le biais de la plaque 30. Les deux bornes 36 et 38 sont fixes et sont portées par un capot arrière 40 en matériau électriquement isolant. Ce capot 40 est fixé en l'occurrence par sertissage contre une partie arrière du carter 12. Le capot 40 délimite une chambre de contact pour les têtes 32, 34 et pour le contact mobile 30. Ce capot 40 sert également à la fixation du noyau fixe 24, calé axialement entre un épaulement du capot 40 et le noyau fixe 24 doté de saillies axiales s'engageant dans des échancrures du noyau fixe 24 pour blocage en rotation et indexation angulaire du capot 40. Une des bornes 36, 38 est destinée à être reliée à la borne positive de la batterie, tandis que l'autre borne est destinée à être reliée au moteur électrique du démarreur comme décrit par exemple dans le 35 document FR A 2 795 884 précité. La tige 20 porte un ressort axial de maintien 42 (référencé sur la figure lA qui représente un zoom de la chambre de contact) agencé entre un épaulement axial 44 de la tige 20 et une face avant 31 du contact mobile 30. Le ressort 42 est prévu pour maintenir le contact mobile 30 en appui vers l'arrière sur des moyens de butée axiale arrière 46 lorsque le contact mobile 30 n'est pas en contact avec les têtes 32, 34. Ces moyens 46 sont constitués par une rondelle de butée immobilisée axialement par une rondelle à griffes, qui est élastique et consiste en une rondelle Belleville présentant à sa périphérie interne des pattes adaptées à s'ancrer dans la partie avant de la tige 20. Le contacteur 10 comporte en outre un ressort de coupure 48 agencé entre le capot arrière 40 et la tige de commande 20 pour rappeler cette dernière, et par conséquent le contact mobile 30, vers l'avant. Ce ressort 48 prend appui sur la rondelle à griffes et sur le capot 40. Le ressort de coupure 48 a une raideur inférieure au ressort de maintien 42, appelé également ressort de pression de contact. Cela permet lors d'une dernière phase au noyau mobile 16 de venir au contact du noyau fixe 24 et à la tige 20 de se déplacer après venue en contact du contact mobile 30 avec les têtes 32, 34. Lors de cette dernière phase le ressort 42 est comprimé et le contact mobile 30 occupe en final une position active avancée. Ainsi, lors de la mise sous tension, la bobine 14 crée un champs magnétique, qui permet l'entraînement axialement vers l'avant du noyau mobile 16, qui déplace alors la tige de commande 20 et le contact mobile 30, ce dernier étant amené au contact des têtes 32, 34 pour opérer un contact électrique entre les bornes 36, 38 et alimenter électriquement le moteur électrique du démarreur. Les figures 1 et lA représente le contacteur dans cette position de connexion. Lors de la mise hors tension de la bobine 14, le noyau mobile 16 n'est plus entraîné vers l'arrière. Le ressort de coupure 48 repousse la tige de commande 20 vers l'arrière jusqu'à ce que le contact mobile 30 soit en butée sur le noyau fixe 24. Le contact mobile 30 est donc monté coulissant sur la tige 20 entre une position reculée de repos et une position avancée active par rapport à cette tige de commande 20. Le ressort 42 sollicite axialement le contact mobile 30 vers sa position de repos dans laquelle il est en contact avec les moyens de butée avant 46. Dans sa position active le contact mobile est en contact avec les têtes 32, 34 et le ressort 42 est comprimé en sorte qu'un jeu existe entre le contact 30 et les moyens de butée 46 (figure 1). La bobine 14 peut soit être constitué par deux bobines soit par une seule. Dans le cas de deux bobines, une des deux bobines est appelée bobine d'appel et l'autre bobine de maintient. Dans cette architecture, on alimente dans un premier temps, appelé phase d'appel, les deux bobines pour créer un champs magnétique assez puissant pour déplacer le noyau mobile jusqu'à entrer en contact avec le noyau fixe 24 et dans une deuxième phase, appelé phase de maintien, alimenter uniquement la bobine de maintient pour maintenir le noyau mobile 16 en contacte avec le noyau fixe 24. Cela permet d'éviter une surchauffe et une surconsommation électrique pendant le maintien puisque celui-ci demande moins d'effort magnétique que pour le déplacement. Dans le cas d'une seule bobine, un variateur de tension peut être disposé en amont pour commander l'alimentation de la bobine. Ce variateur réduit la tension aux bornes de la bobine lorsque le noyau mobile est arrivé en contact avec le noyau fixe. Une des solutions connues pour savoir quand alimenter en phase d'appel ou en phase de maintien, est de soit mesurer la tension ou le courant aux bornes du moteur électrique du démarreur, soit de changer de phase après un temps prédéterminer. Cependant, dans les deux cas, comme nous venons de le dire, la plaquette de contact 30 vient en contact avec les deux bornes 36 et 38 avant que le noyau mobile 16 soit en contact avec le noyau fixe. Cependant, le noyau mobile se déplace en direction du noyau fixe rapidement, il se crée donc un choc lors du contact entre le noyau fixe et le noyau mobile. Le choc crée des vibrations entraînant un micro déplacement de la plaquette de contact par rapport aux bornes. Ces vibrations forment des microcoupures de contact électrique entre les bornes et la plaquette de contact pouvant former des arcs électriques. Ces microcoupures forment des variations de tensions sur le réseau. Dans certain cas, le contacteur est alimenté par le biais d'une alimentation stabilisé, cette alimentation stabilisé répond à ces microcoupure ce qui entraîne de grande variation sur le réseau de bord ce qui entraîne des disfonctionnement sur un véhicule. Il y a donc aujourd'hui un besoin de remédier à ce problème. De plus, dans le cas avec une seule ou deux bobine, il arrive certaine fois, le système alimentant électriquement les ou la bobine du contacteur, passe de la phase d'appel (c'est-à-dire soit alimenter électriquement les deux bobines, soit alimenter sous une forte puissance la bobine) à la phase de maintient (c'est-à-dire alimenter électriquement soit seulement la bobine de maintient soit sous une plus faible puissance que la phase d'appel la bobine) trop rapidement. En effet, il est apparu pour diverse raison que le noyau mobile prenne plus de temps que le temps prévu par le système d'alimentation. Ainsi, le système alimente électriquement le ou les bobines en phase de maintient avant même que le noyau mobile soit en contact avec le noyau fixe. Il s'est avéré certaine fois que l'entrefer au moment du passage de la phase d'appel au passage de phase de maintien soit trop important et que l'attraction magnétique est plus faible que le ressort de rappel 60 et/ou du ressort de coupure et parfois des ressorts de dent contre dent 50, entraînant un retour vers l'avant du noyau mobile. Ce retour entraîne une réouverture du contact de puissance et donc un retour en phase d'appel et donc des variations importantes de la tension du réseau de bord. Il s'ensuit qu'il y a un besoin d'un contacteur qui assure que le noyau mobile aille jusqu'au contact du noyau fixe. Objet de l'invention Pour remédier à ces inconvénients, la présente invention propose de monter une plaquette de contact ayant un poids plus lourd et un ressort de maintien plus petit que dans l'art antérieur. L'invention concerne donc un contacteur de démarreur comprenant un carter, un noyau mobile par rapport au carter, entre une position désactivée et une position aimantée, en matériau ferromagnétique, un noyau fixe au carter, en matériau ferromagnétique, un moyen d'attraction magnétique comprenant au moins une bobine, entourant une partie du noyau mobile pour le déplacer vers le noyau fixe de la position désactivée à la position aimantée, une tige de commande mobile entre une position initiale et une position finale, agencée pour que le noyau mobile puisse pousser la tige de commande de sa position initiale à sa position finale lorsque le noyau mobile se déplace vers le noyau fixe, un ressort de rappel agencé pour exercer une force sur la tige de commande mobile de la position finale à la position initiale, une plaquette de contact montée coulissante sur la tige de commande entre une position de déconnectée et une position de connectée, deux plots de bornes de contacts, agencés pour être en contact avec la plaquette de contact lorsque celle-ci est en position connectée, un ressort de maintien de contact agencé pour appliquer une pression sur la plaquette de contact en direction des plots de borne. La masse de la plaquette de contact et les caractéristiques mécaniques du ressort de maintien sont adaptées pour permettre, lorsque la tige de commande se déplace de la position initiale à la position finale, que la plaquette puisse comprimer le ressort de maintien, en étant déconnecté des bornes de contact, du fait de l'accélération de la tige de commande jusqu'à ce que le noyau mobile soit en contact avec le noyau fixe. Ainsi, on assure que le choc entre le noyau fixe et mobile soit fait avant un contact entre la plaquette de contact et les plots de bornes. Ainsi, le moteur électrique du démarreur n'est pas alimenté avant ce choc. Il s'ensuit que dans le cas d'un système mesurant les tensions ou courant du moteur électrique pour commander l'alimentation électrique du moyen d'attraction magnétique passe de la phase d'appel à la phase de maintien uniquement après le choc entre le noyau mobile et le noyau fixe. Ainsi ce contacteur assure d'une part que le noyau mobile ait été en contact avec le noyau fixe avant le passage de la phase de maintien, mais aussi évite les micro-coupure de la plaquette de contact avec les bornes puisque ceux -ci sont connectés après le choc du noyau fixe avec le noyau mobile. La masse de la plaquette est assez suffisante pour que lorsque la tige de commande se déplace de la position initiale à la position finale, elle comprime le ressort de maintien avant de se déplacer vers les plots de contact du fait de l'accélération de la tige de commande. Le ressort de maintien comprends des caractéristiques mécaniques pour se comprimer suffisamment lors de l'accélération de la tige de commande et pousser la plaquette jusqu'au bornes de contact lorsque les forces dû à l'accélération de la tige de commande est inférieure à la force du ressort. Ainsi, le noyau mobile est en contact avec le noyau fixe avant que la plaquette soit en contact avec les bornes de contacts. Le ressort de rappel est agencé pour déplacer la tige de commande mobile de la position finale à la position initiale, lorsque le noyau mobile ne pousse plus la tige de commande, Le ressort de maintien de contact est agencé pour plaquer la plaquette de contact contre les plots de bornes lorsque la tige de commande est en position finale. Le contacteur décrit ci-dessus peut aussi comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivante : - la plaquette de contact est en cuivre et comprend un volume tel que lorsque le ressort de maintien est à l'état comprimé elle ne touche pas les bornes. le moyen d'attraction magnétique comprend deux bobines, et en ce que lorsque les deux bobines sont alimentées électriquement, elles créent un champs magnétique suffisamment important pour déplacer le noyau mobile de sa position désactivée à sa position activée. - le moyen d'attraction magnétique comprend une seule bobine et ce que cette bobine est agencée pour permettre un champs magnétique suffisant fort pour déplacer le noyau mobile de sa position désactivé à sa position activé. L'invention concerne aussi un système comprenant un contacteur décrit ci dessus, et un moyen d'alimentation électrique du moyen d'attraction, dans lequel le moyen d'alimentation électrique fournie une puissance électrique suffisante au moyen d'attraction pour déplacer le noyau mobile suffisamment rapidement pour que la tige de commande se déplace suivant une accélération créant une force sur la plaquette comprimant le ressort de maintien suffisamment pour que le noyau mobile entre en contact avec le noyau fixe avant que le ressort de maintien déplace la plaquette de contacte jusqu'aux bornes de contact. L'invention concerne aussi un procédé de fonctionnement d'un contacteur décrit ci-dessus, comprenant les étapes consistant à : - alimenter le moyen d'attraction magnétique en phase d'appel, - mesurer la tension ou le courant aux bornes du moteur électrique, - alimenter le moyen d'attraction magnétique en phase de maintien quand la valeur mesurée aux bornes de du moteur électrique correspond à une valeur prédéterminée correspondant à l'alimentation du moteur électrique. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale d'un contacteur de démarreur selon l'état de la technique qui est illustré en position de contact; - la figure lA est un zoom d'une partie de la figure 1; - la figure 2 est un schéma simplifié d'une coupe d'un contacteur d'un démarreur selon l'invention; - la figure 2A est un Zoom d'une partie de la figure 2 ; Description d'exemples de réalisation de l'invention Sur les figures 1 et 1A, 2 et 2A, des éléments identiques, similaires ou analogues sont désignés par les mêmes chiffres de référence. La figure 2 représente un schéma simplifié d'un contacteur selon l'invention. La figure 2 est identique à la figure 1 sauf en ce que la plaquette de contact 30' est plus épaisse et le ressort de maintien 42' est plus compact et en ce que la plaquette de contact est en position déconnectée alors que sur la figure 1 la plaquette est en position connectée avec les bornes de contact. Le fait d'augmenter l'épaisseur de la plaquette de contact 30' permet d'augmenter sa masse et donc d'augmenter la force en direction du ressort de maintien 42' lors de l'accélération de la tige de commande 20. Le fait de diminuer la longueur du ressort de maintien 42' permet d'augmenter la longueur de déplacement de la plaquette de contact 30' par rapport à la tige de commande 20. Cela a pour avantage d'avancer la tige de commande 20 vers la position finale et donc aussi d'avancer le noyau mobile 16 vers le noyau fixe 24 sans que la plaquette de contact 30' soit en appuie sur le ressort de maintien 42' dans un premier temps. Ainsi, lorsque la plaquette de contact 30' se retrouve contre le ressort de maintien 42', il y a un choc entraînant la compression du ressort de maintien 42'. La plaquette de contact 30' peut être montée à baïonnette sur la tige de commande comme cela est décrit dans la demande de brevet FR 05 12711. Comme on peut le voir sur les figures 2 et 2A, la plaquette de contact 30' est éloignée des têtes de bornes de contact 32, 34 et le ressort de maintien 42' est comprimé. La tige de commande 20 est donc arrivée en position finale. Le ressort de maintien 42' comprimé, va donc ensuite exercer une force sur la plaquette de contact 30' en direction des têtes de bornes dû fait qu'il ne va plus avoir de force dû à l'accélération en direction de la compression du ressort de maintien 42'. La plaquette de contact 30' est de préférence entièrement en cuivre. Cela permet d'avoir une bonne conductivité électrique. Le ressort de maintien 42' a de préférence une longueur à l'état repos tel que il ne touche pas la plaquette de contact lorsque celle-ci est en butée avec la butée 46. Par longueur de ressort on entend la longueur entre les deux extrémités mesurée selon l'axe du ressort. A l'état repos du connecteur, (c'est-à-dire que la bobine 14 n'est pas alimentée), la tige de commande 20 est en position initiale par le biais du ressort de rappel 48 qui exerce une force sur la tige de commande dans cette direction, le noyau mobile 16 est en position désactivée par le biais du ressort 60 qui exerce une force sur le noyau mobile vers cette direction, et la plaquette de coupe est dans une position de repos entre la position connectée et la position déconnectée. Lors du déplacement de la tige de commande 20 de la position finale à la position initiale, c'est la butée 46 qui pousse la plaquette de contact jusqu'à la position de repos. La plaquette peut flotter, c'est-à-dire se déplacer sur la tige de commande, entre la butée 46 et le ressort de maintien 42'. La masse de la plaquette est telle qu'elle permet de comprimer le ressort de maintien lors de l'accélération de la tige de commande. Le moyen d'attraction magnétique comprend deux bobines 14a et 14b. Les deux bobines sont alimentées électriquement par un système de commande non représentée. Les bobines 14a et 14b sont choisies pour avoir des caractéristiques permettant de créer des champs magnétiques suffisamment important pour déplacer le noyau mobile 16 de sa position désactivée à sa position aimantée. Selon un autre mode de réalisation non représenté, le moyen d'attraction magnétique comprend une seule bobine et ce que cette bobine 20 est agencée pour permettre un champ magnétique suffisant fort pour déplacer le noyau mobile de sa position désactivé à sa position aimantée. Le moyen d'alimentation électrique du moyen d'attraction, en l'occurrence dans le mode de réalisation représenté, comprend deux bobines 14a et 14b adaptées pour fournir une puissance électrique 25 suffisante au moyen d'attraction pour déplacer le noyau mobile suffisamment rapidement pour que la tige de commande se déplace suivant une accélération créant une force sur la plaquette comprimant le ressort de maintien suffisamment pour que le noyau mobile entre en contact avec le noyau fixe avant que le ressort de maintien déplace la plaquette de contacte 30 jusqu'aux bornes de contact. Selon un autre mode de réalisation, le contacteur comprend en outre un ressort de friction non représenté, entre la plaquette de contact 30' et le capot pour empêcher que les frottements entre la tige de commande et la plaquette de contact lors du déplacement de la tige de commande vers la 35 position finale, déplace la plaquette de contact en direction de la position connectée. Ce ressort de friction a une raideur beaucoup plus faible que celle du ressort de maintien afin que celui-ci puisse déplacer la plaquette de contact en direction de la position connectée lorsque la force dû à l'accélération est soit trop inférieure ou est nulle. Selon un autre mode de réalisation, les têtes de bornes peuvent aussi être mobile par rapport aux bornes de contact. REVENDICATIONS1. Contacteur comprenant : - un carter, - un noyau mobile (16) par rapport au carter (12), entre une position désactivée et une position aimantée, en matériau ferromagnétique, - un noyau fixe (24) au carter (12), en matériau ferromagnétique, - un moyen d'attraction magnétique comprenant au moins une bobine, entourant une partie du noyau mobile (16) pour le déplacer vers le noyau fixe (24) de la position désactivée à la position aimantée, - une tige de commande (20) mobile entre une position initiale et une position finale, agencée pour que le noyau mobile (16) puisse pousser la tige de commande (20) de sa position initiale à sa position finale lorsque le noyau mobile (16) se déplace vers le noyau fixe, - un ressort de rappel (48) agencé pour exercer une force sur la tige de commande mobile (20) de la position finale à la position initiale, - une plaquette de contact (30') montée coulissante sur la tige de commande (20') entre une position de déconnectée et une position de connectée, - deux plots de bornes de contacts (32, 34), agencés pour être en contact avec la plaquette de contact (20') lorsque celle-ci est en position connectée, - un ressort de maintien (42') de contact agencé pour appliquer une force sur la plaquette de contact (30') en direction des plots de bornes (32, 34), caractérisé en ce que la masse de la plaquette de contact (30') et les caractéristiques mécaniques du ressort de maintien (42') sont adaptées pour permettre, lorsque la tige de commande (20) se déplace de la position initiale à la position finale, que la plaquette de contact(30') puisse comprimer le ressort de maintien (42'), en passant d'une position de repos située entre la position déconnectée et la position connectée à la position déconnectée, du fait de l'accélération de la tige de commande jusqu'à ce que le noyau mobile soit en contact avec le noyau fixe. 2. Contacteur selon la revendication 1, dans lequel la plaquette de contact (30') est en cuivre. 3. Contacteur selon l'une des deux revendications précédentes, dans lequel le ressort de maintien (42') comprend une longueur à l'état repos pour ne pas être en contact avec la plaquette de contact (30') en position de repos. 4. Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moyen d'attraction magnétique comprend deux bobines (14a, 14b), et en ce que lorsque les deux bobines sont alimentées électriquement, elles créent un champ magnétique suffisamment important pour déplacer le noyau mobile de sa position désactivée à sa position activée. 5. Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'attraction magnétique comprend une seule bobine (14) et ce que cette bobine est agencée pour permettre un champ magnétique suffisant fort pour déplacer le noyau mobile (16) de sa position désactivé à sa position activé. 6. Système comprenant un contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, et un moyen d'alimentation électrique du moyen d'attraction, dans lequel le moyen d'alimentation électriquefournie une puissance électrique suffisante au moyen d'attraction pour déplacer le noyau mobile suffisamment rapidement pour que la tige de commande (20) se déplace suivant une accélération créant une force sur la plaquette (30') comprimant le ressort de maintien suffisamment pour que le noyau mobile (16) entre en contact avec le noyau fixe avant que le ressort de maintien (42') déplace la plaquette de contact (30') jusqu'aux bornes de contact. 7. Procédé de fonctionnement d'un démarreur comprenant un moteur électrique et un contacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, le procédé comprenant les étapes consistant à : - alimenter le moyen d'attraction magnétique en phase d'appel, - mesurer la tension ou le courant aux bornes du moteur électrique, - alimenter le moyen d'attraction magnétique en phase de maintien quand la valeur mesurée aux bornes du moteur électrique correspond à une valeur prédéterminée correspondant à l'alimentation du moteur électrique.