EP0087372B1 - Relais inverseur hyperfréquence à contacts coaxiaux - Google Patents

Relais inverseur hyperfréquence à contacts coaxiaux Download PDF

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EP0087372B1
EP0087372B1 EP83400374A EP83400374A EP0087372B1 EP 0087372 B1 EP0087372 B1 EP 0087372B1 EP 83400374 A EP83400374 A EP 83400374A EP 83400374 A EP83400374 A EP 83400374A EP 0087372 B1 EP0087372 B1 EP 0087372B1
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leaf spring
relay
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central
pushrods
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André Fournier
Gilles Billet
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Micronde SA
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Micronde SA
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00Electromagnetic relays
    • H01H51/22Polarised relays
    • H01H51/2272Polarised relays comprising rockable armature, rocking movement around central axis parallel to the main plane of the armature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00Details of electromagnetic relays
    • H01H50/64Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact
    • H01H50/645Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact intermediate part making a resilient or flexible connection
    • H01H50/646Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact intermediate part making a resilient or flexible connection intermediate part being a blade spring
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/10Auxiliary devices for switching or interrupting
    • H01P1/12Auxiliary devices for switching or interrupting by mechanical chopper
    • H01P1/125Coaxial switches

Definitions

  • the present invention relates to a microwave reversing relay of the type comprising three coaxial contacts including a central contact, two rigid contact blades capable of coming to bear each alternately on the central contact and one of the two other coaxial contacts, the another blade then coming to bear against a ground plane, each of said contact blades being integral with an insulating plunger and each of the plungers being pushed back in translation by a spring spring under the effect of a magnetic pallet with two branches capable of tilting around a central axis, in particular under the action of an electromagnetic motor.
  • the electromagnetic motor for example of the monostable type, advantageously comprises an induction coil, the magnetic core of which is arranged directly above the pivot axis of the pallet, and a column of magnetic material, one end of which is opposite. one of the branches of the pallet and the other end of which is connected by a magnetic plate to the core of the coil.
  • the motor can comprise a permanent magnet secured to a polar mass placed opposite the other branch of the pallet, a magnetic connecting plate ensuring a passage of magnetic flux from the magnet into the core of the coil and in the column opposite the first branch of the pallet, the flux created by the magnet in the core of the coil being in the opposite direction to the flux created in the core by the electrical excitation of the induction coil.
  • Coaxial microwave reversing relays of the type mentioned have the drawback of requiring significant energy to ensure sufficient contact pressure of the contact blade associated with the switched channel with the central contact and the contact of the switched channel, in order to obtain good transmission and sufficient contact pressure of the contact blade associated with the non-switched track with the ground plane in order to ensure good insulation.
  • This last pressing pressure in fact depends on the restoring force of the springs on which the pushers are supported, restoring force which, on the contrary, must be overcome by the pushbutton during its movement under the effect of the actuation of the relay motor. .
  • the present invention proposes to produce a microwave coaxial reversing relay of simple mechanical design, avoiding the use of return springs and requiring only low energy consumption to ensure the passage from a switching position to the other.
  • the selin relay of the invention is characterized by the fact that the spring spring is fixed in its central part to a projection arranged directly above the central coaxial contact, said leaf-spring comprising on either side of its central part, means for fixing said pushers, and that the pallet comprises means for, during its tilting, exert a support on said leaf spring in the vicinity of the ends thereof.
  • the pallet has at its ends rod-shaped extensions each comprising a means of support on the leaf spring, for example a glass bead.
  • each of the pushers comprises for its fixing on the leaf spring a retaining groove, said leaf spring comprising for the positioning and fixing of each of the pushers a hole of diameter corresponding to that of the pushbutton extended by a longitudinal slit.
  • the groove in each pusher has in the longitudinal direction, in the retaining position on the leaf spring, a central part of narrowed section widening towards the ends, thus allowing a certain elastic movement of the leaf spring relative to to the pushers, when the pallet is pressed on the leaf spring.
  • the leaf spring has a central orifice for its engagement on a projection forming part of an insulating plate, preferably made of molded plastic material, arranged on the plane of mass and comprising orifices for the passage of the pushers, and means for supporting the pivot axis of the pallet.
  • the plate also has the holes necessary for the passage of the relay assembly screws.
  • the plate further comprises on its face opposite to that supporting said projection, insulating pins, preferably molded in one piece, crossing the ground plane and serving for the vertical guidance of the rigid contact blades each advantageously fixed to the end of each plunger opposite to that by which it is fixed to the thrust leaf spring.
  • the ground plane distinct from the insulating plate, can be easily produced by cutting out a thin metal plate.
  • the coaxial relay conventionally comprises a basic block 1, on which are mounted three coaxial contacts, namely a common central contact, 2, and two lateral contacts 3 and 4.
  • an electromagnetic motor comprising a core 6 of magnetic material, preferably of pure iron, on which is mounted an induction coil 7 connected to a source of electric current and creating, when 'it is excited, a magnetic flux in the nucleus.
  • the relay motor further comprises a column, made of magnetic material, preferably of pure iron, 8, and a polar mass, also of pure iron, 9, supporting a permanent magnet 10, the circuit of the relay motor being completed by a magnetic plate, also made of pure iron, 11, providing a magnetic flux link between the magnet 10, the core 6 of the coil and the magnetic column 8.
  • a column made of magnetic material, preferably of pure iron, 8, and a polar mass, also of pure iron, 9, supporting a permanent magnet 10, the circuit of the relay motor being completed by a magnetic plate, also made of pure iron, 11, providing a magnetic flux link between the magnet 10, the core 6 of the coil and the magnetic column 8.
  • the flux generated by the permanent magnet 10 in the core of the coil is oriented in the opposite direction to the magnetic flux created in the core when the induction coil is excited.
  • the relay according to the present invention comprises a movable assembly under the action of the electromagnetic motor, this movable assembly comprising a pallet of magnetic material, preferably of pure iron, comprising two branches 12 and 13, the pallet comprising a median axis 14 to l plumb with the core 6 of the coil.
  • the axis 14 is journalled on end bearings 15, formed in a plastic plate molded in one piece, generally designated by 16, which is best seen in Figures 8 and 9 and that l 'will be described in more detail below.
  • the relay according to the invention further comprises a single leaf spring 19, the structure of which can best be seen in FIG. 2, this leaf spring comprising a central orifice 20 by which it is mounted on a projection of corresponding shape 21 'of the plate 16.
  • the leaf spring 19 has on either side of the central orifice 20, circular section orifices 21 each extended by a longitudinal slot 22, these orifices extended by slots serving as fixing means, on the leaf spring 19, insulating pushers 23 whose structure is best seen in FIGS. 3 to 5.
  • each pusher 23 For its mounting on the leaf spring, each pusher 23 has at its upper part a retaining groove 24.
  • the pusher is introduced through the circular orifice 21 and then it is oriented so as to make it slide in the longitudinal slot 22.
  • the groove 24 of the pusher 23 comprises a central narrowing 25 widening at 26 in the direction of the periphery of the pusher so as to allow a certain angular movement of the leaf spring 19 in the grooves 24 , as can be seen on examining Figure 1.
  • each pusher 23 has a groove 27 for engaging and retaining a rigid blade 28 (FIG. 10), comprising for this purpose two central lateral notches 28a, each of the blades 28 being capable of ensuring contact with the central coaxial contact 2 and one of the lateral coaxial contacts 3 and 4 respectively.
  • the contact blade 28 on the right is seen, ensuring the connection between the coaxial contacts 2 and 4, the blade 28 on the left then being in abutment against a ground plane 29 produced for example from a plate cut out, and arranged between the base of the plate 16 and the base block 1.
  • the plate 16 which is best seen in FIGS. 8 and 9 comprises, in addition to the elements mentioned above, insulating poles projecting downwards, 30, intended for the vertical guidance of the contact blades 28 as seen. best in FIGS. 6 and 7.
  • the pins 30 are preferably molded in one piece with the plate 16.
  • the plate 16 further comprises orifices 31 for the passage of the pushers, 23, as well as orifices 32 for the passage of assembly screws 33.
  • the plate 29 constituting the ground plane has the orifices necessary for the passage of the assembly screws, pushers and guide pins.
  • this pivoting movement is provided by the electromagnetic motor.
  • Other means can also be provided.
  • the pearl 18 located in the extension of the branch 13 of the pallet exerts pressure in the vicinity of the corresponding end of the leaf spring 19 which, in its pivoting movement, drives the insulating pushers 23 in translation. the rigid contact blades 28.
  • the adjustment of the contact pressures and the compensation of the mechanical mounting tolerances can be obtained by bending the rods 17 supporting the glass beads 18.
  • the mechanical dimensions are determined so that from the input of the relay to the non-switched channel, in the example shown the coaxial contact 3, a working waveguide is produced, for the frequency of use of the reversing relay, below its cutoff frequency.

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Description

  • La présente invention est relative à un relais inverseur hyperfréquence du type comportant trois contacts coaxiaux dont un contact central, deux lames de contact rigides susceptibles de venir en appui chacune en alternance sur le contact central et l'une des deux autres contacts coaxiaux, l'autre lame venant alors en appui contre un plan de masse, chacune desdites lames de contact étant solidaire d'une poussoir isolant et chacun des poussoirs étant repoussé en translation par une lameressort sous l'effet d'une palette magnétique à deux branches susceptible de basculer autour d'un axe central, notamment sous l'action d'un moteur électromagnétique.
  • La moteur électromagnétique, par exemple de type monostable, comprend avantageusement une bobine d'induction dont le noyau magnétique est disposé à l'aplomb de l'axe de pivotement de la palette, et une colonne en matériau magnétique dont une extrémité se trouve en regard d'une des branches de la palette et dont l'autre extrémité est reliée par une plaque magnétique au noyau de la bobine. Avantageusement le moteur peut comprendre un aimant permanent solidaire d'une masse polaire disposée en regard de l'autre branche de la palette, une plaque magnétique de liaison assurant un passage de flux magnétique de l'aimant dans le noyau de la bobine et dans la colonne en regard de la première branche de la palette, le flux créé par l'aimant dans le noyau de la bobine étant de sens opposé au flux créé dans le noyau par l'excitation électrique de la bobine d'induction.
  • Pour assurer un bon fonctionnement de tels relais inverseurs, il est nécessaire d'obtenir la qualité le meilleure possible de transmission de l'entrée vers la voie commutée et une très haute isolation de l'entrée vers la voie non commutée.
  • On prévoit habituellement (US-A-3681 719, US-A-3 739 306) à cet effet des ressorts de rappel contre la force desquels les poussoirs sont repoussés par la palette et qui servent à plaquer les lames de contact solidaires des poussoirs contre le plan de masse.
  • Les relais inverseurs coaxiaux hyperfréquence du type mentionné présentent l'inconvénient de nécessiter une énergie importante pour assurer une pression suffisante d'appui de la lame de contact associée à la voie commutée avec le contact central et le contact de la voie commutée, afin d'obtenir une bonne transmission, et une pression suffisante d'appui de la lame de contact associée à la voie non commutée avec le plan de masse afin d'assurer une bonne isolation. Cette dernière pression d'appui dépend en effet de la force de rappel des ressorts sur lesquels s'appuient les poussoirs, force de rappel que doit au contraire vaincre le poussoir lors de son déplacement sous l'effet de l'actionnement du moteur de relais.
  • La présente invention se propose de réaliser un relais inverseur coaxial hyperfréquence de conception simple sur le plan mécanique, évitant l'utilisation de ressorts de rappel et ne nécessitant qu'une consommation faible d'énergie pour assurer le passage d'une position de commutation à l'autre.
  • Le relais selin l'invention se caractérise par le fait que la lameressort est fixée dans sa partie centrale à une saillie disposée à l'aplomb du contact coaxial central, ladite lame-ressort comportant de part et d'autre de sa partie centrale, des moyens pour la fixation desdits poussoirs, et que la palette comporte des moyens pour, lours de son basculement, exercer un appui sur ladite lame-ressort au voisinage des extrémités de celle-ci.
  • Dans un mode particulier de réalisation la palette comporte à ses extrémités des prolongements en forme de tiges comportant chacune un moyen d'appui sur la lame-ressort, par example une perle de verre.
  • Dans un mode particulier de réalisation, chacun des poussoirs comporte pour sa fixation sur la lame-ressort une gorge de retenue, ladite lame-ressort comportant pour la mise en place et la fixation de chacun des poussoirs un orifice de diamètre correspondant à celui du poussoir prolongé par une fente longitudinale. Avantageusement, la gorge dans chaque poussoir présente en sens longitudinal, dans la position de retenue sur la lame-ressort, une partie centrale de section rétrécie s'élargissant en direction des extrémités, permettant ainsi un certain débattement élastique de la lame-ressort par rapport aux poussoirs, lors de l'appui de la palette sur la lame-ressort.
  • Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la lame-ressort comporte un orifice central pour son engagement sur une saillie faisant partie d'une platine isolante, de préférence en matière plastique moulée d'un seul tenant, disposée sur le plan de masse et comportant des orifices pour le passage des poussoirs, et des moyens de support de l'axe de pivotement de la palette. La platine comporte également les orifices nécessaires pour le passage des vis d'assemblage du relais.
  • De façon avantageuse la platine comporte en outre sur sa face opposée à celle suportant ladite saillie, des pions isolants, de préférence moulés d'un seul tenant, traversant le plan de masse et servant au guidage vertical des lames rigides de contact fixées avantageusement chacune à l'extrémité de chaque poussoir opposée à celle par laquelle celui-ci est fixé sur la lame-ressort de poussée.
  • Grâce à l'invention, le plan de masse, distinct de la platine isolante, peut être facilement réalisé par découpage d'une plaque métallique mince.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation donné à titre nullement limitatif en se référant au dessin annexé dans lequel:
    • - la figure 1 représente en coupe un relais inverseur coaxial hyperfréquence selon l'invention utilisant un moteur électromagnétique monostable,
    • - la figure 2 représente la lame-ressort de poussée dans le relais de la figure 1,
    • - la figure 3 est une vue en élévation d'un poussoir du relais selon l'invention,
    • - la figure 4 est une vue en élévation partiellement en coupe du poussoir de la figure 3, selon la flèche IV de la figure 3,
    • - la figure 5 est une vue en coupe selon V-V de la figure 3,
    • - la figure 6 est une vue en coupe selon VI-VI de la figure 1,
    • - la figure 7 est une en coupe selon VII-VII de la figure 1,
    • - la figure 8 est une vue en coupe de la platine utilisé dans le relais de la figure 1 selon VIII-VIII de la figure 9,
    • - la figure 9 est une vue en plan de cette platine,
    • - la figure 10 est une vue en plan d'une lame rigide de contact utilisée dans le relais de la figure 1.
  • Le relais coaxial selon l'invention comprend de façon conventionnelle, un bloc de base 1, sur lequel sont montés trois contacts coaxiaux, à savoir un contact central commun, 2, et deux contacts latéraux 3 et 4.
  • A l'intérieur d'un boitier 5, es monté un moteur électromagnétique comprenant un noyau 6 en matériau magnétique, de préférence en fer pur, sur lequel est monté une bobine d'induction 7 reliée à une source de courant électrique et créant, lorsqu'elle est excitée, un flux magnétique dans le noyau.
  • Le moteur du relais comporte en outre une colonne, en matériau magnétique, de préférence en fer pur, 8, et une masse polaire, également en fer pur, 9, supportant un aimant permanent 10, le circuit du moteur de relais étant complété par une plaque magnétique, également en fer pur, 11, réalisant une liaison de flux magnétique entre l'aimant 10, le noyau 6 de la bobine et la colonne magnétique 8.
  • Le flux engendré par l'aimant permanent 10 dans le noyau de la bobine est orienté dans le sens opposé au flux magnétique créé dans le noyau lorsque la bobine d'induction est excitée.
  • La structure et le fonctionnement d'un tel moteur de relais sont classiques et ne seront pas décrits plus en détail ici.
  • Le relais selon la présente invention comporte un équipage mobile sous l'action du moteur électromagnétique, cet équipage mobile comportant une palette en matériau magnétique, de préférence en fer pur, comportant deux branches 12 et 13, la palette comportant un axe médian 14 à l'aplomb du noyau 6 de la bobine.
  • L'axe 14 est tourillonné sur des paliers d'extré- mite 15, formés dans une platine en matière plastique moulée d'un seul tenant, désignée globalement par 16, que l'on voit le mieux aux figures 8 et 9 et que l'on décrira plus en détail dans la suite.
  • Aux extrémités des branches 12 et 13 de la palette sont fixés des prolongements en forme de tiges 17 à l'extrémiteé de chacun desquels est fixée une perle de verre ou analogue 18.
  • Le relais selon l'invention comporte en outre une lame-ressort d'un seul tenant 19, dont on voit le mieux la structure sur la figure 2, cette lame- ressort comportant un orifice central 20 par lequel elle est montée sur une saillie de forme correspondante 21' de la platine 16.
  • La lame-ressort 19 présente de part et d'autre de l'orifice central 20, des orifices de section circulaire 21 prolongés chacun par une fente longitudinale 22, ces orifices prolongés par des fentes servant de moyens de fixation, sur la lame-ressort 19, de poussoirs isolants 23 dont on voit le mieux la structure sur les figures 3 à 5.
  • Pour son montage sur la lame-ressort, chaque poussoir 23 comporte à sa partie supérieure une gorge de retenue 24.
  • Pour la mise en place d'un poussoir sur la lame-ressort, on introduit le poussoir au travers de l'orifice circulaire 21 puis on l'oriente de façon à le faire coulisser dans la fente longitudinale 22.
  • Comme on le voit sur la figure 4, la gorge 24 du poussoir 23 comprend un rétrécissement central 25 s'élargissant en 26 en direction de la périphérie du poussoir de façon à permettre un certain débattement angulaire de la lame-ressort 19 dans les gorges 24, comme on peut s'en rendre compte à l'examen de la figure 1.
  • A sa partie inférieure chaque poussoir 23 comporte une gorge 27 pour l'engagement et la retenue d'une lame rigide 28 (figure 10), comprenant à cet effet deux encoches latérales centrales 28a, chacune des lames 28 étant susceptible d'assurer le contact avec le contact coaxial central 2 et l'un des contacts coaxiaux latéraux 3 et respectivement 4.
  • Dans la figure 1, on voit la lame de contact 28 de droite, assurant la liaison entre les contacts coaxiaux 2 et 4, la lame 28 de gauche étant alors en appui contre un plan de masse 29 réalisé par exemple à partir d'une plaque découpée, et disposé entre la base de la platine 16 et le bloc de base 1.
  • La platine 16 que l'on voit le mieux sur les figures 8 et 9 comporte, outre les éléments mentionnés ci-dessus, des pois isolants en saillie vers le bas, 30, destinés au guidage vertical des lames de contact 28 comme on le voit le mieux sur les figures 6 et 7. Les pions 30 sont de préférence moulés d'un seul tenant avec la platine 16.
  • La platine 16 comporte en outre des orifices 31 pour le passage des poussoirs, 23, ainsi que des orifices 32 pour le passage de vis d'assemblage 33.
  • De la même manière, la plaque 29 constituant le plan de masse présente les orifices nécessaires au passage des vis d'assemblage, des poussoirs et des pions de guidage.
  • Lorsque l'on désire créer la liaison de commutation entre les contacts coaxiaux 2 et 4, on provoque le pivotement de la palette jusqu'à la position représentée dans la figure 1, jusqu'à ce que sa branche 12 vienne en butée contre la masse polaire 9.
  • Dans l'exemple représenté, ce mouvement de pivotement est assuré par le moteur électromagnétique. D'autres moyens peuvent être également prévus.
  • Dès le début du mouvement la perle 18 située dans le prolongement de la branche 13 de la palette vient exercer une pression au voisinage de l'extrémité correspondante de la lame-ressort 19 qui dans son mouvement de pivotement entraîne en translation les poussoirs isolants 23 et les lames de contact rigides 28.
  • Lorsque la lame de droite sur la figure 1 vient reposer contre les contacts 2 et 4, la lame opposée est entraînée vers le haut jusqu'à venir en contact avec le plan de masse 29.
  • La course supplémentaire de la palette avant d'arriver en butée par sa branche 12 contre la masse polaire 9 a pour effet de cambrer la lame- ressort 19 créant les pressions de contact nécessaires des lames rigides 28 contre les contacts coaxiaux et respectivement le plan de masse.
  • Le réglage des pressions de contact et la compensation des tolérances mécaniques de montage peuvent être obtenus par cambrage des tiges 17 supportant les perles de verre 18.
  • Les dimensions mécaniques sont déterminées pour que de l'entrée du relais vers la voie non commutée, dans l'exemple représenté le contact coaxial 3, l'on réalise un guide d'ondes fonctionnant, pour la fréquence d'utilisation du relais inverseur, en dessous de sa fréquence de coupure.

Claims (8)

1. Relais inverseur hyperfréquence comportant trois contacts coaxiaux (2-4), dont un contact central (2), deux lames de contact rigides (28) susceptibles de venir en appui chacune en alternance sur le contact central (2) et l'un des deux autres contacts coaxiaux (3-4), l'autre lame venant alors en appui contre un plan de masse (29), chacune desdites lames de contact (28) etant solidaire d'un poussoir isolant (23), et chacun des poussoirs (23) etant repoussé en translation par une lame-ressort (19) sous l'effet d'une palette magnétique à deux branches (12, 13) susceptible de basculer autour d'un axe central (14), notamment sous l'action d'un moteur électromagnétique, caractérisé par le fait que la lame-ressort (19) est fixée dans sa partie centrale à une saillie (21) disposée à l'aplomb du contact coaxial central (2), ladite lame-ressort (19) comportant de part et d'autre de sa partie centrale des moyens (21,22) pour la fixation desdits poussoirs (23), et que la palette (12, 13) comporte des moyens (17, 18) pour, lors de son basculement, exercer un appui sur ladite lame-ressort (19) au voisinage des extrémités de celle-ci.
2. Relais selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la palette comporte à ses extrémités des prolongements (17) en forme de tiges comportant chacune un moyen d'appui (18) sur la lame-ressort (19).
3. Relais selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit moyen d'appui est une perle de verre (18).
4. Relais selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chacun des poussoirs (23) comporte pour sa fixation sur la lame-ressort une gorge de retenue, (24) ladite lameressort comportant pour la mise en place et la fixation de chacun des poussoirs un orifice (21) de diamètre correspondant à celui du poussoir prolongé par une fente longitudinale (22).
5. Relais selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la gorge (24) de chaque poussoir présente, en sens longitudinal, dans la position de retenue sur la lame-ressort, une partie centrale (25) de section rétrécie s'élargissant en direction des extrémités (26).
6. Relais selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la lame-ressort comporte un orifice central (20) pour son engagement sur une saillie (21') faisant partie d'une platine isolante (16), de préférence en matière plastique moulée d'un seul tenant, disposée sur le plan de masse (29), ladite platine comportant des orifices (31) pour le passage des poussoirs (23) et des moyens de support (15) de l'axe de pivotement de la palette.
7. Relais selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ladite platine comporte en outre sur sa face opposée à celle supportant ladite saillie, des pions isolants (30), de préférence moulés d'un seul tenant, traversant le plan de masse et servant au guidage vertical des lames rigides de contact.
8. Relais selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chacune des lames rigides de contact (28) est fixée sur le poussoir isolant (23) correspondant au voisinage de l'extrémité de celui-ci opposée à celle par laquelle il est monté sur ladite lame- ressort.
EP83400374A 1982-02-24 1983-02-23 Relais inverseur hyperfréquence à contacts coaxiaux Expired EP0087372B1 (fr)

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