Brevet FR3017238A1 — publié le 20150807

Microrupteur, procédé de fabrication et procédé de modification d'un microrupteur DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne les interrupteurs à pression, et plus précisément les microrupteurs destinés à être utilisés dans des applications à fortes contraintes, telles que l'aéronautique. ETAT DE LA TECHNIQUE Les microrupteurs, également appelés interrupteurs électriques à action rapide, sont des dispositifs interrupteur qui présentent la particularité d'être actionnés par une force physique très faible et de faible amplitude, grâce à un organe d'actionnement permettant de démultiplier la pression exercée sur cet interrupteur, avec un mécanisme de bras de levier par exemple. En outre, la commutation des actionneurs électriques de l'interrupteur se font à une vitesse rapide, notamment par rapport à la vitesse d'actionnement de l'organe d'actionnement. Parmi les différents microrupteurs existants, certains ont été conçus pour garantir une herméticité totale de la chambre de commutation, c'est-à-dire de la chambre enfermant les contacteurs électriques permettant d'assurer ou non le passage de courant en fonction de la position de l'organe d'actionnement. De tels microrupteurs sont notamment utiles dans des applications requérant une forte fiabilité, comme par exemple l'aéronautique. Une telle herméticité est définie relativement aux passages de fluides entre l'extérieur et l'intérieur de la chambre, notamment les passages de gaz. On pourra par exemple se référer aux définitions données par la norme américaine MIL-PRF-8805, et notamment celle concernant l'herméticité (symbole 5). Un microrupteur comprend en général un boîtier 1 enfermant plusieurs contacteurs électriques, et un actionneur 2 comprenant un levier 3 couplé à une tige 4 permettant de mettre en contact électrique certains des contacteurs électriques en fonction de la position dudit levier 3. La figure 1 illustre un exemple d'un tel microrupteur. 35 Le levier 3 est positionné à l'extérieur du boîtier 1 et la tige 4 est positionnée à travers un orifice formé à travers une paroi du boîtier 1, reliée audit boîtier 1 selon une liaison mécanique permettant que la portion de tige 4 à l'intérieur du boîtier 1 actionne la commutation recherchée en fonction de la position du levier d'actionnement 3. Cette liaison mécanique peut être un pivot, une rotule, une glissière, ou une combinaison de ces types de liaison. Pour assurer l'herméticité requise, il a par exemple été proposé de fixer la tige 4 au boîtier 1 par l'intermédiaire d'une membrane métallique 5 formant un joint hermétique, comme cela est illustré aux figures 2 et 3. De préférence, la membrane 5 présente une flexibilité permettant à la tige 4 d'avoir un mouvement relatif par rapport au boîtier 1. Une telle membrane 5 flexible peut par exemple permettre d'assurer une liaison linéaire annulaire, selon l'axe de la tige 4. De manière générale, la membrane métallique 5 est reliée à la tige 4 par une première brasure 6 qui permet de fixer fermement les deux pièces l'une à l'autre. La membrane 5 peut être circulaire auquel cas la tige 4 est fixée à la membrane 5 de manière à la traverser en son centre. La membrane 5 est par ailleurs fixée au boîtier par une deuxième brasure formée à sa périphérie. Cette deuxième brasure est en général moins épaisse que la première brasure 6, ce qui permet de participer à la flexibilité de la membrane 5 par rapport au boîtier 1, et ce qui permet donc un mouvement relatif entre la tige 4 et le boîtier 1. La première et la deuxième brasure permettent de garantir l'herméticité requise pour le microrupteur. Lorsque de tels microrupteurs à membrane sont utilisés dans des applications à contraintes vibratoires trop élevées, il a été constaté que la membrane pouvait se fissurer, notamment au niveau de la première brasure. Dans les moteurs d'avion, les microrupteurs peuvent par exemple être utilisés en tant que détecteur. Il est donc important que de tels microrupteurs soient fiables. Un but de la présente invention est donc de proposer un microrupteur hermétique permettant de résoudre au moins l'un des inconvénients précités.35 Plus précisément, un but de la présente invention est de proposer un microrupteur hermétique plus résistant, pouvant notamment subir de très fortes contraintes vibratoires sans être mis hors service. Un autre but de la présente invention est de proposer un microrupteur hermétique à membrane adapté pour diminuer voir supprimer les risques de rupture de la membrane, dus notamment aux vibrations subies par le microrupteur. EXPOSE DE L'INVENTION A cette fin, on propose un dispositif microrupteur comprenant : un boîtier enfermant plusieurs contacteurs électriques, - un actionneur comprenant un levier couplé à une tige permettant de mettre en contact électrique certains des contacteurs électriques en fonction de la position dudit levier, le levier étant positionné à l'extérieur du boîtier et la tige étant positionnée à travers un orifice formé à travers une paroi du boîtier, la tige étant fixée au boîtier par l'intermédiaire d'une membrane métallique formant un joint hermétique et permettant un mouvement relatif de la tige par rapport au boîtier, caractérisé en ce que la membrane est au moins en partie recouverte d'un élément amortisseur s'étendant radialement depuis la tige de sorte à réduire la propagation de 20 vibrations dans la membrane. Des aspects préférés mais non limitatifs de ce dispositif, pris seuls ou en combinaison, sont les suivants : l'élément amortisseur comprend un matériau amortisseur fixé sur la surface 25 externe de la membrane. - le matériau amortisseur est un élastomère, de préférence à base de silicone. le matériau amortisseur est une résine injectée sur la surface externe de la membrane. l'élément amortisseur est un joint torique positionné autour de la tige. 30 l'élément amortisseur recouvre la totalité de la surface de la membrane. l'élément amortisseur est formé de manière à être en contact avec la membrane d'une part et avec le levier d'autre part. - la membrane est une membrane circulaire traversée en son centre par la tige et fixée à ladite tige par une première brasure, la membrane étant par ailleurs fixée 35 au boîtier par une deuxième brasure formée à sa périphérie, la deuxième brasure étant moins épaisse que la première brasure. On propose également un procédé de fabrication d'un dispositif microrupteur comprenant un boîtier enfermant plusieurs contacteurs électriques, et un actionneur comprenant un levier couplé à une tige permettant de mettre en contact électrique certains des contacteurs électriques en fonction de la position dudit levier, le levier étant positionné à l'extérieur du boîtier et la tige étant positionnée à travers un orifice formé à travers une paroi du boîtier, le procédé comprenant les étapes consistant à : - Fixer la tige au boîtier par l'intermédiaire d'une membrane métallique formant un joint hermétique et permettant un mouvement relatif de la tige par rapport au boîtier, puis Positionner un élément amortisseur sur la surface externe de la membrane radialement depuis la tige pour réduire la propagation de vibrations dans la membrane. On propose enfin un procédé de modification d'un dispositif microrupteur existant comprenant un boîtier enfermant plusieurs contacteurs électriques, et un actionneur comprenant un levier couplé à une tige permettant de mettre en contact électrique certains des contacteurs électriques en fonction de la position dudit levier, le levier étant positionné à l'extérieur du boîtier et la tige étant positionnée à travers un orifice formé à travers une paroi du boîtier, la tige étant fixée au boîtier par l'intermédiaire d'une membrane métallique formant un joint hermétique et permettant un mouvement relatif de la tige par rapport au boîtier, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à apposer un élément amortisseur sur la surface externe de la membrane radialement depuis la tige pour réduire la propagation de vibrations dans la membrane. DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue de côté d'un microrupteur hermétique à membrane de l'art antérieur ; - la figure 2 est une vue de dessus du microrupteur de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en perspective du microrupteur de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue prise au microscope électronique illustrant la rupture de la membrane au niveau de la première brasure prévu dans un microrupteur conforme à la figure 1 ; la figure 5 est une vue en coupe du microrupteur de la figure 4 illustrant la rupture de la membrane au niveau de la première brasure ; la figure 6 est une vue détaillant l'agencement de la membrane dans le microrupteur de la figure 1 ; la figure 7 est une vue détaillant un agencement modifié de la membrane pour un microrupteur conforme à celui de la figure 1. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Lorsqu'un microrupteur à membrane tel que décrit plus haut et illustré aux figures 1, 2, 3, et 6 est soumis à de très fortes vibrations, comme c'est le cas notamment dans les moteurs d'avion, il peut y avoir rupture de la membrane métallique. En effet, la membrane 5 peut se fissurer en fatigue sous l'effet de sollicitations vibratoires trop élevées d'un moteur en fonctionnement. Si une rupture se produit, elle est positionnée systématiquement proche de la 15 première brasure 6, c'est à dire la brasure formée entre la membrane 5 et la tige 4 Les figures 4 et 5 montrent la tige 4 avec son reliquat de membrane 5 rompue au droit de la première brasure 6 de liaison de la membrane 5 sur la tige 4, La rupture en fatigue sous sollicitation vibratoire suit le contour de la brasure. Les vibrations entraînent une fissuration progressive de la membrane 5. 20 Pour éviter une telle fissuration, il est proposé d'amortir ces vibrations par le positionnement d'un amortisseur 7 à la surface de la membrane 5, pouvant par exemple être interposé entre la membrane 5 et le levier 3. 25 Plus précisément, la membrane 5 est par exemple au moins en partie recouverte d'un élément amortisseur 7 s'étendant radialement depuis la tige 4, l'apposition de cet amortisseur ayant pour fonction de réduire la propagation de vibrations dans la membrane 5. De préférence, le matériau amortisseur est présent sur la totalité de la surface de la membrane 5 comme illustré à la figure 7. 30 Le matériau amortisseur utilisé pour former l'élément amortisseur peut par exemple être un élastomère, de préférence à base de silicone. On utilise de préférence une résine élastomère souple. 35 Un exemple non limitatif de matériaux amortisseurs que l'on peut utiliser sont les élastomères silicones proposés par la société Bluestar Silicones sous les références BLUESILTM RTV 147 A&B et RTV 148 A & 147 B qui réticulent à température ambiante 10 par réaction de polyaddition, cette réticulation pouvant être accélérée par chauffage si besoin. Il est par ailleurs possible de mélanger les BLUESILTM RTV 147 A et 148 A afin d'obtenir des élastomères de duretés intermédiaires selon l'application souhaitée. De préférence, on fixe le matériau amortisseur sur la surface externe de la membrane 5. Pour un meilleur amortissement des vibrations, et une bonne réduction voire même une suppression - de leur propagation à l'intérieur de la membrane 5, il est préférable que le matériau amortisseur s'étendent depuis la surface de la membrane 5 jusqu'à la surface interne du levier 2, c'est-à-dire la surface en regard de la surface externe de la membrane 5. Plusieurs modes de réalisation sont envisageables quant à la formation de cet élément amortisseur 7 à la surface de la membrane 5. Selon une première possibilité, on peut en effet former l'élément amortisseur 7 par injection d'une résine sur la surface externe de la membrane. Ce mode de réalisation présente l'avantage de créer un élément amortisseur 7 épousant parfaitement les formes de la membrane 5 et du levier 3 le cas échéant, ce qui garantit une absorption optimale des vibrations. Selon un autre mode de réalisation, l'élément amortisseur 7 est un élément préformé, selon une forme et des dimensions correspondant à l'espace entre la membrane 5 et le levier 3, qui est inséré et fixé dans cet espace, sur la membrane 5, une fois que les brasures ont été finalisées. Un tel mode de réalisation présente l'avantage de simplifier la fabrication du microrupteur. On pourra par exemple prévoir un élément amortisseur 7 sous la forme d'un joint torique destiné à être positionné autour de la tige 4. L'ajout du matériau amortisseur à la surface de la membrane 5 prévue dans le microrupteur peut être faite pendant la fabrication du microrupteur, de préférence après avoir formé les brasures permettant de fixer la membrane 5 à la tige 4 et au boîtier 1 vues les températures nécessaires audit brasage. Toutefois, un des avantages de la solution proposée pour diminuer les risques de rupture de la membrane d'un microrupteur à membrane est qu'elle peut être mise en oeuvre dans les microrupteurs existants n'ayant pas de moyens spécifiques pour empêcher la propagation des vibrations dans la membrane. En effet, il est possible de modifier des microrupteurs à membrane existants en plaçant un élément amortisseur 7 a posteriori, en vue d'empêcher la propagation des vibrations dans la membrane. La mise en place d'un élément amortisseur 7 dans un microrupteur existant peut se faire en injectant un matériau amortisseur, sous forme de résine souple, avec une seringue par exemple. Il peut aussi être envisagé de former un élément amortisseur avec une forme et des dimensions spécifiquement adaptées aux dimensions du microrupteur à membrane existant. REVENDICATIONS1. Dispositif microrupteur comprenant : - un boîtier (1) enfermant plusieurs contacteurs électriques, - un actionneur (2) comprenant un levier (3) couplé à une tige (4) permettant de mettre en contact électrique certains des contacteurs électriques en fonction de la position dudit levier (3), le levier(3) étant positionné à l'extérieur du boîtier (1) et la tige (4) étant positionnée à travers un orifice formé à travers une paroi du boîtier (1), la tige (4) étant fixée au boîtier (1) par l'intermédiaire d'une membrane (5) métallique formant un joint hermétique et permettant un mouvement relatif de la tige (4) par rapport au boîtier (1), caractérisé en ce que la membrane (5) est au moins en partie recouverte d'un élément amortisseur (7) s'étendant radialement depuis la tige (4) de sorte à réduire la propagation de vibrations dans la membrane (5). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'élément amortisseur (7) comprend un matériau amortisseur fixé sur la surface externe de la membrane (5). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le matériau amortisseur est un élastomère, de préférence à base de silicone. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le matériau amortisseur est une résine injectée sur la surface externe de la membrane (5). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'élément amortisseur (7) est un joint torique positionné autour de la tige (4). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'élément amortisseur (7) recouvre la totalité de la surface de la membrane (5). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'élément amortisseur (7) est formé de manière à être en contact avec la membrane (5) d'une part et avec le levier (3) d'autre part. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la membrane (5) est une membrane circulaire traversée en son centre par la tige (4) et fixée à ladite tige (4) par une première brasure (6), la membrane étant par ailleurs fixée au boîtier parune deuxième brasure formée à sa périphérie, la deuxième brasure étant moins épaisse que la première brasure (6). 9. Procédé de fabrication d'un dispositif microrupteur comprenant un boîtier (1) enfermant plusieurs contacteurs électriques, et un actionneur (2) comprenant un levier (3) couplé à une tige (4) permettant de mettre en contact électrique certains des contacteurs électriques en fonction de la position dudit levier (3), le levier (3) étant positionné à l'extérieur du boîtier (1) et la tige (4) étant positionnée à travers un orifice formé à travers une paroi du boîtier (1), le procédé comprenant les étapes consistant à : - Fixer la tige (4) au boîtier (1) par l'intermédiaire d'une membrane (5) métallique formant un joint hermétique et permettant un mouvement relatif de la tige (4) par rapport au boîtier (1), puis - Positionner un élément amortisseur (7) sur la surface externe de la membrane (5) radialement depuis la tige (4) pour réduire la propagation de vibrations dans la membrane (5). 10. Procédé de modification d'un dispositif microrupteur existant comprenant un boîtier (1) enfermant plusieurs contacteurs électriques, et un actionneur (2) comprenant un levier (3) couplé à une tige (4) permettant de mettre en contact électrique certains des contacteurs électriques en fonction de la position dudit levier (3), le levier (3) étant positionné à l'extérieur du boîtier (1) et la tige (4) étant positionnée à travers un orifice formé à travers une paroi du boîtier (1), la tige (4) étant fixée au boîtier (1) par l'intermédiaire d'une membrane (5) métallique formant un joint hermétique et permettant un mouvement relatif de la tige (4) par rapport au boîtier (1), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à apposer un élément amortisseur (7) sur la surface externe de la membrane (5) radialement depuis la tige (4) pour réduire la propagation de vibrations dans la membrane (5).