EP1127362B1

EP1127362B1 - Interrupteur a rupture brusque et a ouverture forcee avec tolerance de mise en place amelioree

Info

Publication number: EP1127362B1
Application number: EP99950836A
Authority: EP
Inventors: Christian Thomson-CSF Propr. Intellectuelle ROUX; Jacques Thomson-CSF Propr. Intellectuelle BOJOLY; Christian Thomson-CSF Propr. Intell. MINODIER; Alain Thomson-CSF Propriété Intellectuelle PIGAT
Original assignee: Crouzet Automatismes SAS
Current assignee: Crouzet Automatismes SAS
Priority date: 1998-11-03
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2002-08-07
Anticipated expiration: 2019-10-26
Also published as: WO2000026929A1; FR2785441B1; US6486428B1; DE69902484T2; FR2785441A1; JP2002529889A; EP1127362A1; DE69902484D1; ATE222022T1

Description

La présente invention a pour objet un interrupteur à rupture brusque. Les interrupteurs à rupture brusque sont des interrupteurs dans lesquels la coupure de courant s'effectue d'une manière brutale, par opposition aux interrupteurs dans lesquels la séparation des contacts électriques est lente, et dépend de la rapidité d'action manuelle d'un opérateur. L'interrupteur de l'invention est plus particulièrement un interrupteur de type fin de course, pour lequel des tolérances de mise en place et donc d'utilisation sont améliorées. Selon l'invention en effet, on met à la disposition d'un utilisateur, pour une taille réduite d'un interrupteur fin de course, une plus grande tolérance entre une position d'ouverture positive (POP) et une position de fin de course (PFC). La distance qui sépare ces deux positions peut alors être mieux exploitée par l'utilisateur pour arrêter plus facilement un mobile, ou absorber ses dispersions, après son dépassement de la position POP.

On connaít, notamment par le brevet français FR-B-2 579 009, un interrupteur à rupture brusque utilisable comme interrupteur de fin de course. L'utilisation de ces interrupteurs est soumise à des contraintes normalisées. Notamment, en plus d'un mécanisme de rupture brusque, ces interrupteurs doivent être munis d'un mécanisme d'ouverture positive, pour éviter un défaut de fonctionnement de l'interrupteur quand il est actionné, du fait d'un collage d'un contact à déconnecter. Le principe est le suivant. Pour une action exercée sur un poussoir de manoeuvre, au début, un équipage mobile interne à l'interrupteur effectue la déconnexion des contacts normalement fermés (ou contacts repos). Par la suite, le fait de continuer à enfoncer le poussoir provoque le basculement d'un levier chargé de séparer un élément conducteur de plots de contact sur lesquels il reposait, au cas où cette séparation ne se serait pas produite préalablement. Cette ouverture positive doit être susceptible de décoller l'élément conducteur des plots de contact. Le collage concerné aurait été celui résultant d'une soudure par passage d'un courant de court-circuit (normalisé) de mille ampères. Ceci signifie que le mécanisme de basculement et le levier sont très robustes pour provoquer ce décollage. En temps normal, bien entendu, un tel décollage n'est pas nécessaire puisque l'interrupteur aura opéré la rupture brusque attendue.

En temps normal, après l'interruption attendue, le basculement du levier, du mécanisme d'ouverture positive, tend à rapprocher celui-ci de l'élément conducteur mobile normalement fermé qui a été séparé. Ce mécanisme a une conséquence néfaste. Tout en étant utile, il provoque néanmoins une limitation à la possibilité de continuer à enfoncer le poussoir après que le levier soit venu au contact de l'élément conducteur qu'il doit séparer, en plus de la séparation naturelle. En effet, dans ce cas si on continue à manoeuvrer le poussoir, on provoquera un écrasement de l'équipage mobile et donc une détérioration de l'interrupteur fin de course.

Dans un but d'obtenir une plus grande distance d'ouverture des contacts pour des raisons d'isolement électrique, le brevet français précité prévoit de lier un élément conducteur à l'équipage mobile par l'intermédiaire d'un jeu de ressorts de compensation. En agissant ainsi l'effort exercé par le levier s'effectuerait dans une direction dans laquelle l'équipage mobile accepterait une déformation. Dans ces conditions, la tolérance de réglage de mise en place entre un point d'ouverture positive POP et une limite de fin de course PFC, passe typiquement d'une valeur de 0,5 mm à 1mm. Autrement dit, avec ce mécanisme la tolérance de mise en place ou plage d'utilisation de l'interrupteur brusque de fin de course est bien améliorée.

Cependant il reste que, sur une course totale de 5 mm, la distance en enfoncement qui sépare un point d'action PA, où l'équipage mobile bascule, du point d'ouverture positive POP est encore importante, elle est de l'ordre de 2 mm. Ceci signifie qu'avec un tel mécanisme l'ouverture déclenchée normale se produira pour une position PA donnée, alors que l'ouverture forcée ne se produira que lorsque le poussoir aura été poussé de 2 mm de plus. Pour un utilisateur cet écart est gênant. L'utilisateur souhaite en effet qu'en fonctionnement normal, ou en fonctionnement forcé (et dans ce cas même avec ouverture lente), l'ouverture du contact se fasse à une même position en enfoncement du poussoir de l'interrupteur. Ou bien, si ce n'est pas possible, il faut que l'ouverture se réalise à des positions vraiment très proches l'une de l'autre. Dans la pratique dans l'invention on montrera qu'on peut obtenir une précision de l'ordre de 1 mm bien supérieure aux 2 mm précédents.

Pour remédier à ce problème, la solution de l'invention consiste à faire exercer l'action d'ouverture positive, et la déformation de l'équipage mobile, sur un même élément conducteur, l'élément conducteur repos, celui qui se trouve à l'avant de cet équipage mobile. On montrera en effet que, pour une même dimension globale de l'interrupteur on obtient alors une tolérance plus grande avec l'invention. La distance séparant le point d'ouverture positive de la position de fin de course sera plus grande avec l'invention que dans l'état de la technique cité.

L'invention a donc pour objet un interrupteur à rupture brusque comportant

un boítier muni de quatre plots de contact électrique, en regard deux à deux,
dans ce boítier, un équipage mobile entraínant, de part et d'autre de son mouvement, un élément arrière de conduction et un élément avant de conduction, ces éléments étant amenés respectivement alternativement au contact de deux premiers ou deux seconds plots correspondants en regard,
un jeu de ressorts de compression en appui sur cet équipage mobile et sur une extrémité d'un poussoir de manoeuvre de l'interrupteur,
une commande à bascule reliée mécaniquement au poussoir et susceptible d'exercer une action positive sur l'élément avant de conduction pour une position poussée en avant du poussoir,
un jeu de ressorts de compensation interposés entre l'équipage mobile et un élément de contact,
un logement dans un plan de l'équipage mobile pour recevoir le jeu des ressorts de compensation,

caractérisé en ce que

ce logement est situé du coté de l'élément conducteur avant.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont données qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent :

Figures 1a à 1f: des représentations schématiques de l'interrupteur à rupture brusque de l'invention dans différentes positions de manoeuvre et sa comparaison à une représentation du même type pour l'état de la technique ;
Figure 2: un diagramme montrant les différentes tolérances procurées par les dispositifs de l'état de la technique et, comparativement, par celui de l'invention ;
Figure 3 : une représentation schématique de l'action de bascule utilisée pour une ouverture positive de l'interrupteur de l'invention.

Les figures 1a à 1e montrent différents états de l'interrupteur à rupture brusque de l'invention. Cet interrupteur comporte dans un boítier 1 schématiquement représenté, quatre plots de contacts électriques 2 à 5. Ces plots sont en regard deux à deux. Notamment le plot 2 est en regard du plot 3 et le plot 4 en regard du plot 5. Ces plots de contact sont reliés à des connexions électriques non représentées. Ces connexions électriques sont destinées à acheminer des potentiels électriques en fonction de l'état fermé ou ouvert de l'interrupteur. Les plots 2 à 5 comportent pour assurer les contacts des pastilles telles que 6, éventuellement recouvertes d'une couche d'argent ou d'un autre matériau susceptible d'améliorer le contact et de ne pas provoquer de dépôt lors de création d'arcs électriques.

Dans le boítier 1 est situé un équipage mobile 7. Cet équipage mobile entraíne de part et d'autre d'un mouvement représenté par la flèche double 8 des éléments de conduction. Un premier élément de conduction avant 9 est situé à l'opposé d'une extrémité 10 d'un poussoir 11 par lequel est effectuée une manoeuvre de l'interrupteur de l'invention. Le poussoir 11 sert notamment de poussoir de type fin de course. Un élément de conduction arrière 12 est placé solidairement dans l'équipage mobile, de l'autre côté de celui-ci par rapport à l'élément de conduction avant 9. Les éléments 9 et 12 servent à établir des liaisons électriques entre les plots 4 et 5 et 2 et 3 respectivement.

Un jeu de deux ressorts de compression 13 et 14 est en appui d'une part sur l'équipage mobile 7 et d'autre part sur une autre extrémité 15 du poussoir 11. Les ressorts 13 et 14 sont en compression. Ils sont orientés comme les deux côtés d'un triangle isocèle dont la hauteur serait dans la direction du poussoir 11.

L'interrupteur comporte également une commande à bascule qui sera étudiée plus loin à l'examen de la figure 3 mais dont l'effet peut être symbolisé par l'action d'une butée 16 sur l'élément de conduction avant 9. La commande à bascule est telle que la butée 16 se déplace en direction de l'élément 9 quand le poussoir 11 pénètre dans le boítier 1. La pénétration du poussoir 11 s'effectue par poussée sur ce poussoir.

L'équipage mobile comporte encore un logement 17 pour recevoir un jeu de ressorts de compensation18 et 19. En pratique, l'équipage mobile 7 comporte pour ce logement 17 une cavité 20 surmontée par l'élément de conduction avant 9. Le maintien de l'élément 9 dans la cavité 20 est réalisé par les ressorts 18 et 19 d'une part, qui appuient sur cet élément 9 et sur les fonds 21 et 22 de la cavité, et par la présence d'autre part de débordements 23 et 24. Les débordements 23 et 24 débordent par le dessus de la cavité 20 et retiennent l'élément 9.

Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le logement 17 réalisé dans la cavité 20 se situe du côté de l'élément conducteur avant 9 et non pas, comme dans l'état de la technique, du côté de l'élément conducteur arrière 12.

On comprendra mieux à l'examen des positions de l'interrupteur des figures 1a à 1e, l'amélioration procurée par l'invention par rapport à une réalisation équivalente de l'état de la technique, figure 1f. Les figures présentées sont respectivement intitulées PRP, position au repos, PA-, position d'action juste avant l'action brusque, PA+, position d'action juste après l'action brusque, POP position d'ouverture positive, PFC position de fin de course, et PRP, un état comparable à celui de la figure 1a mais pour une réalisation de l'état de la technique.

Dans la figure 1a, PRP, la butée 16 est éloignée de l'élément 9 et l'extrémité 10 du poussoir 11 est sortie au maximum. Dans la position PA-, le poussoir est enfoncé juste avant une position d'équilibre, juste avant la rupture brusque. Dans ce dernier cas les deux ressorts 13 et 14 sont presque dans l'alignement l'un de l'autre. Ils se compriment. Du fait d'un choix judicieux des raideurs des ressorts, la composante orientée selon la flèche 8 de la résultante de la réaction exercée par les ressorts de compression 13 et 14 est moins forte que l'effort résultant exercé par les ressorts de compensation 18 et 19, et ce dans toute la course, de PRP à PFC. Dans ces conditions entre la position PRP et la position PA-, l'équipage mobile 7 ne se déplace pas. Surtout les ressorts 13 et 14 en se comprimant changent d'orientation et autorisent l'extrémité 15 du poussoir 11 à pénétrer vers le centre de l'équipage mobile 7. La figure 1a montre un écart E, appelé petite course ou course d'approche, correspondant à l'enfoncement du poussoir de la position PRP à la position PA-. Cet écart E, sur le plan pratique est généralement de l'ordre de 2 mm. II est nécessaire au bon fonctionnement de l'interrupteur fin de course au cours de sa durée de vie (course différentielle, tolérances, usures internes...)

Sur la figure 1c, position PA+, un déplacement très faible du poussoir 11 a provoqué par effet de décompression des ressorts de compression 13 et 14, le déplacement brusque de l'équipage mobile 7 par rapport à l'extrémité 15. Celle-ci peut être considérée comme n'ayant pas bougé de la position de la figure 1b à celle de la figure 1c. Dans ces conditions, en fonctionnement normal, l'élément de conduction avant 9 est séparé brutalement des plots 4 et 5 tandis que l'élément arrière 12 vient au contact des plots 2 et 3. A ce stade, s'il n'y avait pas eu d'autres contraintes, notamment celles imposées par la norme, on aurait pu se satisfaire de ce fonctionnement.

Dans la position PA+, les ressorts 13 et 14 tendent à appeler le poussoir 11 vers l'élément avant 9. Soit un ressort complémentaire plus fort que la résultante des ressorts 13 et 14 et exerçant un effort en sens contraire, et non représenté, prend alors appui sur le boítier 1 et sur le poussoir 11 pour le faire ressortir. Soit, dans la position PA+, les ressorts 13 et 14 sont au repos. Pour que l'interrupteur soit réversible, la première solution est retenue.

Par opposition, figure 1d, on montre que si on continue à enfoncer le poussoir 11, celui-ci approche d'une position dite POP dans laquelle la butée 16 viendrait au contact de l'élément conducteur 9 si celui-ci était resté collé sur les plots 4 et 5. Si l'interrupteur a fonctionné normalement, dans la position POP, la butée 16 n'entre pas en contact avec l'élément conducteur 9. Par contre, si l'élément conducteur est resté collé, dans la position POP elle entre en contact avec lui. On peut par ailleurs retenir pour la position POP non pas la position dans laquelle la butée 16 entre en contact avec l'élément 9 mais plutôt une position dans laquelle la séparation du contact est garantie. Cette position est matérialisée par l'extrémité 25 de la butée 16.

Sur la figure 1e, on montre la position de fin de course dans laquelle le poussoir 11 a été un peu plus enfoncé, d'une distance 26 par rapport à sa position dans la figure 1d. La distance 26 représente la grande surcourse d'ouverture positive. Elle est représentée par le déplacement de l'extrémité 15. Dans le même temps que l'extrémité 15 se déplace de la surcourse 26, la butée 16 se déplace d'une distance d'interférence 27. On verra par la suite pourquoi la distance 27 n'est pas égale à la distance 26, tout en lui étant mécaniquement liée.

De ce type de fonctionnement il résulte que l'équipage mobile 7 doit, pour contenir les ressorts de compression 13 et 14 dans leur position correspondant à la figure 1a et dans leur position correspondant à la figure 1e, avoir une forme en losange dissymétrique. La dissymétrie provient de l'intérêt à avoir la position PA plus proche de la position PRP que de la position PFC dans tous les interrupteurs. Ceci en facilite l'utilisation. Par cette forme en losange dissymétrique on entend un losange imparfait dont une partie, ici la partie située du côté de l'élément conducteur avant 9, se ferme par un angle plus aigu que la partie se fermant du côté de l'élément conducteur 12. De ce fait la cavité 20 peut avoir une forme en U dans laquelle des branches du U peuvent être bien plus profondes que si cette cavité avait été aménagée du côté où l'angle de fermeture du losange est plus obtu. Les branches du U embrassent l'angle aigu du losange dissymétrique formé par une cavité 28 de l'équipage mobile 7 où se déplacent les ressorts 13 et 14. Sur la figure 1e on observe que la dissymétrie résulte de l'inclinaison accentuée des ressorts 13 et 14 du fait de l'enfoncement complémentaire du poussoir 11.

Par opposition, la figure 1f montre une comparaison de ce qui se produit dans l'état de la technique. Pour un même déplacement les éléments conducteurs avant et arrière 9 et 12, avec une même forme dissymétrique de la cavité 28 en losange de l'équipage mobile 7, la dimension hors tout de l'interrupteur doit être plus longue (dans le sens de la poussée du poussoir 11). Si elle n'est pas plus longue la surcourse 26 et la surcourse 27 doivent être réduites. Aussi, pour une réalisation donnée avec des ressorts de compression et de compensation donnés et avec une taille donnée de la cavité 28 (qui reste en losange dissymétrique), l'écart 26 peut être plus grand avec l'invention.

La figure 2 montre d'une manière comparée la position de l'extrémité 15 dans les positions PRP, PA, POP et PFC dans l'état de la technique, dans le perfectionnement réalisé dans le brevet cité ci-dessus, et selon l'invention. Dans l'état de la technique la petite course avant, ou course d'approche est de l'ordre de 2 mm alors que la course totale est normalement de l'ordre de 5 mm. Sans le perfectionnement des ressorts de compensation, la course résiduelle d'ouverture positive garantie CRA+ est de l'ordre de 0,5 mm. En pratique la distance séparant les positions PA et POP était auparavant uniquement liée à des tolérances de fabrication des interrupteurs. Avec la présence des ressorts de compensation montés comme dans le brevet cité ci-dessus, la position POP peut être rapprochée de la position PA d'environ 0,5 mm. Selon l'invention, dernière ligne de la figure 2, la position POP va être approchée de 1,5 mm de telle façon que de la position PA à la nouvelle position POP ne subsiste plus qu'un écart de l'ordre de 1 mm.

La figure 3 montre sur le poussoir 11, l'extrémité 10, l'extrémité 15 qui entraíne les ressorts 13 et 14 ainsi qu'une extrémité de manoeuvre 29 qui actionne la butée 16. La butée 16, aussi appelée palette, possède essentiellement un axe de rotation 30 ici perpendiculaire au plan de la figure 3 et à la direction allongée du poussoir 11. Au moment où l'action positive d'ouverture se produit, l'extrémité 29 appuie par un point d'appui 31 sur la palette 16, Cet appui s'exerce avec un rayon de manoeuvre 32. A ce même moment une extrémité 33 de la palette entre en contact avec l'élément conducteur avant 9 (s'il est collé). Le rayon de manoeuvre d'action de l'extrémité 33 est le rayon 34 dont la valeur est, au début, supérieure au rayon 32. Dans ces conditions pour une faible avancée de l'extrémité 29, il y aura une grande avancée de l'extrémité 33. Par contre, vers la fin de la poussée la palette 16 a basculé. L'extrémité 33 bénéficie d'un rayon utile de poussée sur l'élément 9 de valeur inférieure à celle du rayon 34. Par opposition le rayon 32 augmente. Ceci a pour conséquence que vers la fin de la course, la surcourse 26 du poussoir 11 sera plus grande que la surcourse 27 de l'élément conducteur avant 9.

La figure 3 montre encore une partie du boítier 1 et, schématiquement, un ressort complémentaire 35 comprimé tendant à faire ressortir le poussoir 11. La distance PRP-PFC correspond en pratique au débattement du ressort 35.

L'invention a alors en définitive pour conséquence que, la surcourse 27 pouvant y être plus grande que dans l'état de la technique, grâce la dissymétrie principalement, bien entendu la surcourse 26 sera, elle également, plus grande. En outre comme indiqué ci-dessus le point d'ouverture positive POP sera rapproché très près du point d'action PA. L'invention présente alors l'avantage, pour l'utilisateur, d'une plus grande surcourse d'ouverture positive garantie CRA+, sans augmentation de l'encombrement de l'interrupteur de fin de course.

Claims

Interrupteur à rupture brusque comportant

un boítier (1) muni de quatre plots (2-5) de contact électrique, en regard deux à deux,

dans ce boítier, un équipage mobile (7) entraínant, de part et d'autre de son mouvement (8), un élément arrière (12) de conduction et un élément avant (9) de conduction, ces éléments étant amenés respectivement alternativement au contact de deux premiers (2, 3) et deux seconds (4, 5) plots correspondants en regard,

un jeu de ressorts (13, 14) de compression en appui sur cet équipage mobile et sur une extrémité (15) d'un poussoir (11) de manoeuvre de l'interrupteur,

une commande (16) à bascule reliée mécaniquement au poussoir et susceptible d'exercer une action positive sur l'élément avant de conduction pour une position poussée en avant du poussoir,

un jeu de ressorts (18, 19) de compensation interposés entre l'équipage mobile et un élément de contact,

un logement (17) dans un plan de l'équipage mobile pour recevoir le jeu des ressorts de compensation,

caractérisé en ce que

ce logement est situé du coté de l'élément conducteur avant (9).
Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ressorts de compensation exercent un effort plus important, sur l'élément conducteur avant, que la résultante, dans le sens de la poussée, d'un effort de compression exercé par les ressorts de compression.
Interrupteur selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'équipage mobile comporte un logement en losange dissymétrique pour recevoir les ressorts de compression, le logement des ressorts de compensation étant situé du coté de l'angle le plus aigu de ce losange dissymétrique.