EP1649478B1 - Mecanisme de serrure a accrochage tournant pour coupe-circuit automatique de securite - Google Patents

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EP1649478B1
EP1649478B1 EP04767738A EP04767738A EP1649478B1 EP 1649478 B1 EP1649478 B1 EP 1649478B1 EP 04767738 A EP04767738 A EP 04767738A EP 04767738 A EP04767738 A EP 04767738A EP 1649478 B1 EP1649478 B1 EP 1649478B1
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EP
European Patent Office
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lever
engagement
contact
pivot
lock mechanism
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP04767738A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP1649478A1 (fr
Inventor
Christophe Antico
Alain Simond
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Legrand SNC
Legrand France SA
Original Assignee
Legrand SNC
Legrand France SA
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Publication date
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Priority to PL04767738T priority Critical patent/PL1649478T3/pl
Publication of EP1649478A1 publication Critical patent/EP1649478A1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/50—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release
    • H01H71/52—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release actuated by lever
    • H01H71/526—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release actuated by lever the lever forming a toggle linkage with a second lever, the free end of which is directly and releasably engageable with a contact structure

Definitions

  • the invention relates to the field of safety of electrical installations.
  • It relates more particularly to automatic safety circuit breakers for automatically opening an electrical circuit when they are triggered by the detection of an electrical fault.
  • Such circuit breakers can be for example circuit breakers adapted to open an electrical circuit in case of a short circuit or else differential switches adapted to open a circuit in case of earthing of one of the phases.
  • circuit breakers generally comprise a set of metal contacts intended to open or close the electrical circuit, as well as a mechanism for controlling the set of contacts called a lock mechanism.
  • the lock mechanism ensures the closing and the manual opening of the circuit, by the provision of a handle outside the circuit breaker, in addition to the automatic opening of the circuit following the detection of a fault. electric.
  • the document FR 2 628 262 describes such a lock mechanism in which the maintenance of the contacts in the closed position of the circuit is ensured by the attachment of a part by a pawl. In case of electrical fault, this attachment is broken and the mechanism is triggered, causing the opening of the circuit.
  • the piece intended to be hooked by the pawl is rotatably mounted on another piece controlling the contact game.
  • This lock mechanism is satisfactory with respect to its function of cutting an electrical circuit in the particular applications described in the aforementioned document.
  • the invention nevertheless aims to improve such a lock mechanism, and more generally the cooperation of the various parts involved in triggering the mechanism.
  • the hooking lever When the lock mechanism is in its contact disposition, the hooking lever is, on the one hand, maintained in a stable position by the holding means and, on the other hand, biased by the hooking end of the articulated joystick.
  • the same lock mechanism can thus be used for a wide variety of circuit breakers, regardless of the number of contacts to be controlled and regardless of the type of circuit breaker conditioning the available energy for the actuator.
  • circuit breakers for example, require greater force to be applied to the stop than in the case of unipolar or bipolar circuit breakers.
  • the very sensitive differential switches for example, provide, in the event of an electrical fault, only a few milliamperes to the actuator, while the circuit breakers can supply several amperes.
  • auxiliaries are commonly employed in association with such circuit breakers. These auxiliaries fit on the circuit breakers so as to connect mechanically to detect the triggering of the circuit breaker. These auxiliaries must of course be adapted to the lock mechanism of the circuit breaker to which they are attached. The invention thus allows, in addition, to employ a unique range of auxiliaries, adapted to the present lock mechanism, for a wide variety of circuit breakers.
  • the attachment surface of the engaging lever is formed of a cylinder portion centered on the pivot axis of the engaging lever.
  • the hooking end of the articulated lever may be formed of a cylinder portion centered on an axis parallel to the pivot axis of the engaging lever.
  • Triggering occurs when the actuator acts on the holding means to move said support away from the first contact surface.
  • the force required for this maneuver depends directly and almost exclusively on the force exerted by the mechanism spring.
  • the load applied by the spring defines the unlocking force seen by the actuator.
  • the mechanism of the spring may have a reduced design tolerance, resulting in a greater margin of safety.
  • the mechanism further comprises a biasing spring cooperating with the attachment lever and with the stand so that said stand is biased towards the engaging lever.
  • This biasing spring allows a safe operation of the mechanism insofar as said stand will permanently tend to reach the first surface for maintaining the attachment lever.
  • FIGS 1 to 4 are schematic views for explaining the operating principles of the lock mechanism.
  • Figures 5 to 8 are views of a real lock mechanism, in section, corresponding to a practical embodiment according to the diagrams of Figures 1 to 4.
  • Figures 9 to 13 show a real lock mechanism corresponding to the above embodiment.
  • each of these contacts 1, 2 is intended to be connected to the electrical circuit (not shown) that is to be protected, their contacting closing the circuit and their mutual spacing opening, on the contrary, the circuit.
  • the contacts 1, 2 are also biased to move away from each other by an opening spring 34 (shown schematically in Figures 1 to 3 by a torque arrow).
  • the articulated lever 3 formed of a manual lever 4 rotatably mounted on a fixed axis 5 relative to the housing, the latter here acting as a frame supporting the various elements of the mechanism.
  • the articulated lever 3 also comprises a connecting rod 6 connected by a pivot connection to the manual lever 4 so that the rotation of the latter causes the rod 6 to move.
  • the latter comprises a hooking end 7 represented by a circle on the diagrams of Figures 1 to 4 and made by a cylinder extending perpendicularly to the plane of the drawing in Figures 5 to 8.
  • the mobility of the articulated lever 3 allows it to take two extreme positions: an engaged position (FIGS. 1 and 5) and a triggered position (FIGS. 3 and 8), these two positions delimiting an angular amplitude of approximately 90 ° for the lever manual 4.
  • a spring 13 biases the handle 3 to its tripped position.
  • the mechanism further comprises an intermediate lever 8 in indirect engagement with the movable contact 2 via a link 9 articulated to a support 10 carrying the movable contact, the support 10 being rotatably mounted about an axis 11 fixed by compared to the case.
  • the intermediate lever 8 is rotatably mounted about an axis 12 fixed relative to the housing and arranged so that the pivoting of the lever 8 in one direction causes the movable contact 2 against the fixed contact 1 or, in the other direction, causes the movable contact 2 away from the fixed contact 1.
  • the intermediate lever 8 further includes a ramp 14 disposed at its end opposite the link 9, this ramp 14 for receiving and guiding the attachment end 7 of the rod 6.
  • the intermediate lever 8 comprises a housing formed of a stop surface 15 and a side wall 16, this housing being able to partially receive the hooking end 7.
  • the intermediate lever 8 supports an axis 17, near the ramp 14, which is rotatably mounted a latching lever 18.
  • the latter comprises a first contact surface 19 and a second contact surface 20 arranged from and other of the axis 17, and a tooth 21 having a hooking surface 22.
  • the hooking surface 22 is a cylinder portion whose axis coincides with the pivot axis 17 of the lever hanging 18.
  • a mechanism spring here a torsion spring 38, is disposed about the axis 12 of the intermediate lever 8 and exerts a torsion force between a stop rod 23 secured to the housing and the second contact surface 20, when the mechanism is in the position of Figures 1 and 5.
  • a stop pin 24 attached to the intermediate lever 8 is provided to limit the angular stroke of the engaging lever 18 relative to the intermediate lever 8.
  • the intermediate lever 8 finally supports an axis 25 on which is rotated an auxiliary lever 26 which comprises a first branch forming a stand 27 and carrying a support pin 28 intended to cooperate with the first contact surface 19 of the hooking lever 18.
  • a spring of bias 35 is further provided to bias the support tip 28 towards said first contact surface 19.
  • the auxiliary lever 26 also comprises a second branch 29 intended to cooperate with a trip lever 30.
  • the first branch 27 and the second branch 29 are disposed on either side of the axis 25 of the auxiliary lever 26.
  • the release lever 30 is rotatably mounted about a fixed axis 31 relative to the housing and comprises a first branch 32 and a second branch 33 forming here an angle of about 90 °, the second branch having a rounded corner for its cooperation with the second branch 29 of the auxiliary lever 26.
  • the trip lever 30 can be set in motion by an electromechanical actuator 36 fixed relative to the housing and which has a retracted position (FIGS. 1 and 5) and an extended position (FIGS. 2 and 6), the passage from the retracted position to the output position being effected by electrically feeding the jack 36 when the electrical fault which causes the triggering of the mechanism is detected.
  • an electromechanical actuator 36 fixed relative to the housing and which has a retracted position (FIGS. 1 and 5) and an extended position (FIGS. 2 and 6), the passage from the retracted position to the output position being effected by electrically feeding the jack 36 when the electrical fault which causes the triggering of the mechanism is detected.
  • the auxiliary lever 26 and the release lever 30 form holding means that can thereby be set in motion by the jack 36.
  • the rod of the jack 36 acts on the first leg 32 of the release lever 30.
  • a resetting finger 37 extending perpendicularly. in the drawings and which is intended to cooperate with the mechanism spring 38.
  • the mechanism as shown in Figures 1 and 5 is in its contact position. To bring it into this position, generally from a triggered position as shown in Figures 3 and 8, it is necessary to engage the mechanism by operating the manual lever 4 (which is the only element of the mechanism to protrude of the housing) from its triggered position to its engaged position.
  • the rotation of the manual lever 4 causes the connecting rod 6 to have its catching end 7 against a stop 39 formed by the convergence of the stop surfaces 15 and hooking surfaces 22.
  • the hooking end 7 thus slips, as and when the manual lever 4 is rotated, in the funnel formed by the stop 39 to take up a position where it is in direct contact with both the surface of the 15 only with the hooking surface 22. From this moment, the further rotation of the manual lever 4 causes the pivoting of the intermediate lever 8 and, consequently, the bringing together of the contacts 1, 2.
  • auxiliary lever 26 is biased by the bias spring 35 to come into contact with the first contact surface 19 of the attachment lever 18.
  • the mechanism spring 38 will thus load until the mechanism has reached the stable contact position of Figures 1 and 5 in which the link 9 is buttressed.
  • a first component F 1 is applied to the hooking surface 22 and a second component F 2 is applied to the stop surface 15.
  • the attachment end 7 thus exerts no torque tending to rotate the latching lever, only the axis 17 itself undergoes an effort.
  • the jack 36 When an electrical fault occurs, the jack 36 will move into the extended position (see FIG. 6), causing the trigger lever 30 to pivot and thus the auxiliary lever 26 to pivot.
  • Figures 9 to 13 show a variant of the lock mechanism described.
  • the mechanism according to this variant is in all respects identical to the previous except for the reset of the cylinder 36 which is not done by the mechanism spring 38 acting on a reset finger 37 but by a reset spring 40 specific. This, visible in FIG. 9, which represents the mechanism seen on the other side, solicits an angular movement of separation between the end of the second branch 33 of the trip lever 30 and the intermediate lever 8.
  • a stopper 41 is further provided to limit the stroke of the mechanism spring 38.
  • triggering which is performed by an auxiliary external to the mechanism and which acts directly in rotation on the auxiliary lever 26.
  • the cylinder 36 and the trip lever 30 can thus be eliminated.

Landscapes

  • Lock And Its Accessories (AREA)
  • Mechanical Control Devices (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Agricultural Machines (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Jib Cranes (AREA)
  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
  • Soil Working Implements (AREA)

Description

  • L'invention a trait au domaine de la sécurité des installations électriques.
  • Elle concerne plus particulièrement les coupe-circuits automatiques de sécurité permettant d'ouvrir automatiquement un circuit électrique lorsqu'ils sont déclenchés par la détection d'un défaut électrique.
  • De tels coupe-circuits peuvent être par exemple des disjoncteurs adaptés à ouvrir un circuit électrique en cas de court-circuit ou encore des interrupteurs différentiels adaptés à ouvrir un circuit en cas de mise à la terre d'une des phases.
  • Ces coupe-circuits comportent généralement un jeu de contacts métalliques destinés à ouvrir ou à fermer le circuit électrique, ainsi qu'un mécanisme de commande du jeu de contacts appelé mécanisme de serrure.
  • Le mécanisme de serrure assure la fermeture et l'ouverture manuelle du circuit, par la mise à disposition d'une manette à l'extérieur du coupe-circuit, en plus de l'ouverture automatique du circuit suite à la détection d'un défaut électrique.
  • Le document FR 2 628 262 décrit un tel mécanisme de serrure dans lequel le maintien des contacts en position de fermeture du circuit est assuré par l'accrochage d'une pièce par un cliquet. En cas de défaut électrique, cet accrochage est rompu et le mécanisme se déclenche, provoquant l'ouverture du circuit.
  • Dans ce mécanisme de serrure, la pièce destinée à être accrochée par le cliquet est montée tournante sur une autre pièce commandant le jeu de contact.
  • Ce mécanisme de serrure, appelé "mécanisme à accrochage tournant", donne satisfaction en ce qui concerne sa fonction de coupure d'un circuit électrique dans les applications particulières décrites dans le document précité.
  • L'invention vise néanmoins à améliorer un tel mécanisme de serrure, et plus généralement la coopération des différentes pièces impliquées dans le déclenchement du mécanisme.
  • Elle propose à cet effet un mécanisme de serrure à accrochage tournant pour coupe-circuit automatique de sécurité, comportant :
    • un bâti ;
    • une manette articulée montée pivotante sur un axe fixe par rapport au bâti et présentant une extrémité d'accrochage, ladite manette admettant une position enclenchée et une position déclenchée et étant sollicitée par un ressort vers sa position déclenchée ;
    • un levier intermédiaire monté pivotant autour d'un axe fixe par rapport au bâti et adapté à coopérer avec l'extrémité d'accrochage de la manette articulée ;
    • un levier d'accrochage monté pivotant autour d'un axe porté par le levier intermédiaire et comportant une surface d'accrochage adaptée à coopérer avec l'extrémité d'accrochage de la manette articulée ;
    • un ressort de mécanisme sollicitant ledit levier d'accrochage à pivoter autour de son axe dans un sens prédéterminé ;
    • un dispositif de contact comportant au moins un contact fixe et au moins un contact mobile correspondant, ce dispositif admettant une première position dans laquelle le contact fixe et le contact mobile sont écartés l'un de l'autre, et une deuxième position dans laquelle le contact fixe et le contact mobile sont maintenus l'un contre l'autre, le passage de la première à la deuxième position étant commandé par le levier intermédiaire ;
    • des moyens de maintien du levier d'accrochage dans une position stable, comportant une béquille contre laquelle ledit levier d'accrochage est adapté à venir en appui sous l'effet dudit ressort de mécanisme ;
    • un actionneur admettant une position rentrée dans laquelle il est en retrait par rapport aux moyens de maintien et une position sortie dans laquelle il agit sur les moyens de maintien ;
    ledit mécanisme admettant une position de contact dans laquelle la manette articulée, dans sa position enclenchée, est arc-boutée pour solliciter ladite extrémité d'accrochage contre une butée formée conjointement par la surface d'accrochage du levier d'accrochage dans sa position stable et le levier intermédiaire, et sollicite ainsi le levier intermédiaire pour maintenir le dispositif de contact dans sa deuxième position ;
    le mécanisme étant caractérisé en ce que le levier intermédiaire comporte une surface d'arrêt et en ce que, lorsque le levier d'accrochage est dans sa position stable, la surface d'accrochage et la surface d'arrêt délimitent un logement à parois convergentes formant ladite butée contre laquelle est sollicitée l'extrémité d'accrochage de la manette articulée, la surface d'accrochage étant conformée pour qu'en tout point de cette surface d'accrochage, la normale à cette surface est orientée suivant une direction rencontrant l'axe de pivotement du levier d'accrochage.
  • Lorsque le mécanisme de serrure est dans sa disposition de contact, le levier d'accrochage est, d'une part, maintenu dans une position stable par les moyens de maintien et, d'autre part, sollicité par l'extrémité d'accrochage de la manette articulée.
  • La direction de la force avec laquelle l'extrémité d'accrochage sollicite ledit levier passe par l'axe de rotation de ce même levier et permet de s'affranchir de tout couple qu'aurait exercé la manette articulée sur le levier d'accrochage.
  • Aucune force tendant à faire tourner ledit levier autour de son axe ne vient donc s'ajouter à la sollicitation du ressort de mécanisme.
  • Par conséquent, il est par exemple possible d'augmenter la force de sollicitation de la manette sur la butée, et donc d'augmenter la pression des contacts les uns contre les autres pour augmenter les performances en coupure ou en échauffement.
  • Cette augmentation de la force est sans effet sur la rotation du levier de déclenchement, mis à part les forces de frottement engendrées par le contact de l'extrémité d'accrochage contre la butée. Le ressort de mécanisme est prévu pour vaincre ces forces de frottement et permettre ainsi la rotation du levier d'accrochage lors du déclenchement du mécanisme. Il est ainsi possible d'employer les mêmes moyens de maintien quelle que soit la pression que l'on désire appliquer au contact.
  • Le même mécanisme de serrure peut ainsi être utilisé pour une grande variété de coupe-circuits, quel que soit le nombre de contacts à commander et quel que soit le type de coupe-circuit conditionnant l'énergie disponible pour l'actionneur.
  • En effet, les coupe-circuits tétrapolaires, par exemple, nécessitent d'exercer une force sur la butée plus importante que dans le cas des coupe-circuits unipolaires ou bipolaires.
  • De même, les interrupteurs différentiels très sensibles, par exemple, ne fournissent, en cas de défaut électrique, que quelques milliampères à l'actionneur, tandis que les disjoncteurs peuvent fournir plusieurs ampères.
  • L'utilisation d'un mécanisme commun à une grande variété de produits permet, du point de vue du constructeur, d'abaisser les coûts de fabrication et de réduire les risques d'erreur de montage en simplifiant le procédé de fabrication.
  • Par ailleurs, des auxiliaires sont couramment employés en association avec de tels coupe-circuits. Ces auxiliaires s'emboîtent sur les coupe-circuits de sorte à s'y relier mécaniquement pour détecter le déclenchement du coupe-circuit. Ces auxiliaires doivent bien sûr être adaptés au mécanisme de serrure du coupe-circuit auquel ils sont rattachés. L'invention permet donc, de plus, d'employer une gamme unique d'auxiliaires, adaptés au présent mécanisme de serrure, pour une grande variété de coupe-circuits.
  • On notera que le document EP 0 224 396 décrit un mécanisme de serrure pour coupe-circuit automatique de sécurité comportant un levier intermédiaire présentant une surface d'arrêt et dans lequel, lorsque le levier d'accrochage est dans sa position stable, la surface d'accrochage et la surface d'arrêt délimitent un logement à parois convergentes formant la butée contre laquelle est sollicitée l'extrémité d'accrochage de la manette articulée.
  • Toutefois, dans le mécanisme décrit par EP 0 224 396, il n'existe aucun ressort de mécanisme sollicitant le levier d'accrochage à pivoter autour de son axe dans un sens prédéterminé ; et il n'existe pas davantage de moyens de maintien du levier d'accrochage dans une position stable.
  • De préférence, la surface d'accrochage du levier d'accrochage est formée d'une portion de cylindre centrée sur l'axe de pivotement du levier d'accrochage.
  • La résultante des efforts de contact sur une telle surface passe, mathématiquement parlant, par l'axe de rotation et est une manière de mettre en oeuvre les principes exposés précédemment.
  • De même, l'extrémité d'accrochage de la manette articulée peut être formée d'une portion de cylindre centrée sur un axe parallèle à l'axe de pivotement du levier d'accrochage.
  • Le contact linéique de l'extrémité d'accrochage sur la surface d'accrochage, ainsi procuré, concourt à s'affranchir des phénomènes de frottement parasites.
  • Selon des caractéristiques préférées de l'invention :
    • le levier d'accrochage comporte une première surface de contact et une deuxième surface de contact, cette dernière étant sollicitée par le ressort de mécanisme pour la rotation du levier d'accrochage autour de son axe ; et éventuellement
    • la première surface de contact et la deuxième surface de contact sont disposées chacune de part et d'autre de l'axe de pivotement du levier d'accrochage, et les moyens de maintien comportent un appui situé à une extrémité de la béquille et qui, lorsque le mécanisme est dans sa position de contact, est disposé contre ladite première surface de contact.
  • Le déclenchement a lieu lorsque l'actionneur agit sur les moyens de maintien pour écarter ledit appui de la première surface de contact.
  • Dans ce contexte, la force nécessaire à cette manoeuvre dépend directement, et quasi uniquement, de la force exercée par le ressort de mécanisme. La charge appliquée par le ressort définit l'effort de déverrouillage vu par l'actionneur.
  • De plus, cet effort de déverrouillage présente une faible dispersion parmi les mécanismes produits, le ressort de mécanisme pouvant avoir, de conception, une tolérance réduite d'où une marge de sécurité plus importante.
  • De préférence, le mécanisme comporte en outre un ressort de polarisation coopérant avec le levier d'accrochage et avec la béquille de manière que ladite béquille soit sollicitée vers le levier d'accrochage.
  • Ce ressort de polarisation permet un fonctionnement sûr du mécanisme dans la mesure où ladite béquille va en permanence avoir tendance à rejoindre la première surface pour le maintien du levier d'accrochage.
  • Pour des raisons de sûreté de fonctionnement et de commodité de réalisation, les caractéristiques préférées suivantes peuvent être envisagées, indépendamment les unes des autres :
    • les moyens de maintien comportent un levier auxiliaire monté pivotant autour d'un axe porté par le levier intermédiaire, ce levier auxiliaire comportant, à l'une de ses extrémités, ladite béquille ; et un levier de déclenchement monté pivotant autour d'un axe fixe par rapport au bâti et adapté à coopérer avec l'actionneur ainsi qu'avec le levier auxiliaire, de sorte à écarter la béquille de la première surface de contact lorsque l'actionneur passe de sa position rentrée à sa position sortie ;
    • le ressort de mécanisme est un ressort de torsion comportant un enroulement cylindrique de spires ainsi que deux branches saillantes, l'enroulement cylindrique de spires étant centré sur l'axe de pivotement du levier intermédiaire, tandis que, lorsque le mécanisme est dans sa position de contact, l'une des branches prend appui sur ladite deuxième surface de contact et l'autre branche prend appui sur une tige d'arrêt fixe par rapport au bâti ;
    • le levier auxiliaire comporte, réparties de part et d'autre de son axe de pivotement, ladite béquille et une branche présentant une portion d'extrémité en arc de cercle adaptée à coopérer avec le levier de déclenchement ;
    • le levier de déclenchement comporte deux branches formant un angle entre elles et se rejoignant à l'axe de pivotement du levier de déclenchement, la première de ces branches présentant une portion disposée en vis-à-vis de l'actionneur et la deuxième de ces branches comportant une portion arrondie destinée à coopérer avec le levier auxiliaire ;
    • les moyens de maintien comportent un doigt de réarmé adapté à être sollicité par le ressort de mécanisme lorsque le mécanisme est hors de sa position de contact, le doigt de réarmé permettant au ressort de mécanisme de faire passer l'actionneur de sa position sortie à sa position rentrée ;
    • le levier de déclenchement comporte un doigt de réarmé situé à l'extrémité de la première branche, au-delà de la portion en vis-à-vis de l'actionneur, et adapté à être sollicité par le ressort de mécanisme lorsque le mécanisme est hors de sa position de contact, le doigt de réarmé permettant au ressort de mécanisme de ramener la première branche contre l'actionneur pour mettre ce dernier en position rentrée ;
    • le mécanisme comporte en outre un ressort de réarmé adapté à solliciter les moyens de maintien lorsque le mécanisme est hors de sa position de contact, le ressort de réarmé permettant de faire passer l'actionneur de sa position sortie à sa position rentrée ;
    • le mécanisme comporte en outre un ressort de réarmé adapté à solliciter le levier de déclenchement lorsque le mécanisme est hors de sa position de contact, le ressort de réarmé permettant de ramener la première branche contre l'actionneur pour mettre ce dernier en position rentrée :
    • le levier intermédiaire comporte une rampe adaptée à recevoir l'extrémité d'accrochage de la manette articulée, ladite surface d'arrêt étant disposée à l'entrée de ladite rampe ;
    • le mécanisme comporte en outre un pion d'arrêt rattaché au levier intermédiaire et adapté à limiter l'amplitude angulaire du pivotement du levier d'accrochage par rapport au levier intermédiaire ;
    • la manette articulée comporte un levier manuel destiné à faire saillie du boîtier du coupe-circuit pour être manipulable de l'extérieur ainsi qu'une biellette rattachée par une articulation audit levier et présentant à son extrémité opposée à l'articulation, ladite extrémité d'accrochage ;
    • le contact mobile comporte un support monté pivotant sur un axe fixe par rapport au bâti et le mécanisme comporte en outre une biellette reliant le levier intermédiaire et le contact mobile pour permettre la commande du dispositif de contact par le levier intermédiaire ;
    • l'actionneur est un vérin électromécanique.
  • L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description d'un exemple préféré de réalisation, donné ci-après à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ceux-ci :
    • la figure 1 est un schéma cinématique représentant les diverses pièces d'un mécanisme de serrure conforme à l'invention, ainsi que les modes de coopération entre ces pièces, le mécanisme étant dans sa position de contact ;
    • la figure 2 est une vue similaire à la figure 1, le mécanisme étant dans une position déclenchée, immédiatement après l'intervention de l'actionneur ;
    • la figure 3 est une vue similaire à la figure 1, le mécanisme étant dans une position où, chronologiquement après la position de la figure 2, le mécanisme a réarmé l'actionneur et est prêt à passer à sa position de contact si l'utilisateur agit sur la manette ;
    • la figure 4 est une vue agrandie de l'encart repéré XIII sur la figure 1 et montrant schématiquement l'orientation des forces mises en jeu ;
    • la figure 5 est une vue en coupe d'un mécanisme de serrure conforme au mode de réalisation des figures 1 à 4, le mécanisme étant dans une position correspondant à celle de la figure 1 ;
    • la figure 6 est une vue du mécanisme de la figure 5, le mécanisme venant juste d'être déclenché :
    • la figure 7 est une vue du mécanisme de la figure 5, le mécanisme étant dans une position où, chronologiquement après la position de la figure 6, les contacts sont écartés, cette position correspondant également à la position de la figure 2 ;
    • la figure 8 est une vue du mécanisme de la figure 5, le mécanisme étant dans une position où, chronologiquement après la position de la figure 7, la manette articulée est revenue à sa position déclenchée, cette position correspondant également à la position de la figure 3 ;
    • la figure 9 est une vue en perspective d'un mécanisme de serrure selon une variante de réalisation de l'invention dans laquelle le mécanisme comporte un ressort spécifique pour le réarmé de l'actionneur, la figure 9 étant prise du côté où ce ressort de réarmé est visible ;
    • les figures 10 à 13 correspondent aux figures 5 à 8 dans le cas de la variante de réalisation de la figure 9.
  • Les figures 1 à 4 sont des vues schématiques destinées à l'exposé des principes de fonctionnement du mécanisme de serrures.
  • Les figures 5 à 8 sont des vues d'un mécanisme de serrure réel, en coupe, correspondant à une réalisation pratique conforme aux schémas des figures 1 à 4.
  • Enfin, les figures 9 à 13 représentent un mécanisme de serrure réel correspondant à la variante de réalisation précitée.
  • En ce qui concerne le fonctionnement du mécanisme, il sera exposé aussi bien en référence aux figures 1 à 4 que, parallèlement, aux figures 5 à 8, les pièces correspondantes portant le même numéro de référence.
  • Le mécanisme visible sur ces figures est destiné à être monté dans un boîtier non représenté.
  • II comporte une paire de contacts 1, 2 dont l'un 1 est fixe et l'autre 2 est mobile. Chacun de ces contacts 1, 2 est destiné à être relié au circuit électrique (non représenté) que l'on souhaite protéger, leur mise en contact fermant le circuit et leur écartement mutuel ouvrant, au contraire, le circuit.
  • Seuls deux contacts 1, 2 sont ici représentés, de profil, étant entendu que des paires supplémentaires de contacts viendraient s'aligner avec la paire décrite dans le cas où l'on voudrait commander simultanément la coupure de différents circuits ou de différentes phases d'un même circuit.
  • Les contacts 1, 2 sont par ailleurs sollicités pour s'écarter l'un de l'autre par un ressort d'ouverture 34 (schématisé sur les figures 1 à 3 par une flèche de couple).
  • C'est le mécanisme de serrure qui va assurer la commande des contacts 1, 2.
  • Il comporte une manette articulée 3 formée d'un levier manuel 4 monté tournant sur un axe 5 fixe par rapport au boîtier, ce dernier jouant ici le rôle d'un bâti supportant les différents éléments du mécanisme. La manette articulée 3 comporte également une biellette 6 reliée par une liaison pivot au levier manuel 4 de manière que la rotation de ce dernier entraîne le déplacement de la biellette 6. Celle-ci comporte une extrémité d'accrochage 7 représentée par un cercle sur les schémas des figures 1 à 4 et réalisée par un cylindre s'étendant perpendiculairement au plan du dessin sur les figures 5 à 8.
  • La mobilité de la manette articulée 3 lui permet de prendre deux positions extrêmes : une position enclenchée (figures 1 et 5) et une position déclenchée (figures 3 et 8), ces deux positions délimitant une amplitude angulaire d'environ 90° pour le levier manuel 4. Un ressort 13 (matérialisé par une flèche de couple sur les figures 1 à 3) sollicite la manette 3 vers sa position déclenchée.
  • Le mécanisme comporte de plus un levier intermédiaire 8 en prise indirecte avec le contact mobile 2 par l'intermédiaire d'une biellette 9 articulée à un support 10 portant le contact mobile, le support 10 étant monté tournant autour d'un axe 11 fixe par rapport au boîtier.
  • Le levier intermédiaire 8 est monté tournant autour d'un axe 12 fixe par rapport au boîtier et disposé de telle sorte que le pivotement du levier 8 dans un sens entraîne le contact mobile 2 contre le contact fixe 1 ou, dans l'autre sens, entraîne le contact mobile 2 à l'écart du contact fixe 1.
  • Le levier intermédiaire 8 comporte de plus une rampe 14 disposée à son extrémité opposée à la biellette 9, cette rampe 14 permettant de recevoir et de guider l'extrémité d'accrochage 7 de la biellette 6.
  • A l'entrée de la rampe 14, le levier intermédiaire 8 comporte un logement formé d'une surface d'arrêt 15 et d'une paroi latérale 16, ce logement pouvant recevoir partiellement l'extrémité d'accrochage 7.
  • De plus, le levier intermédiaire 8 supporte un axe 17, à proximité de la rampe 14, sur lequel est monté tournant un levier d'accrochage 18. Ce dernier comporte une première surface de contact 19 et une deuxième surface de contact 20 disposées de part et d'autre de l'axe 17, ainsi qu'une dent 21 présentant une surface d'accrochage 22. La surface d'accrochage 22 est une portion de cylindre dont l'axe est confondu avec l'axe de pivotement 17 du levier d'accrochage 18.
  • Un ressort de mécanisme, ici un ressort de torsion 38, est disposé autour de l'axe 12 du levier intermédiaire 8 et exerce une force de torsion entre une tige d'arrêt 23 solidaire du boîtier et la deuxième surface de contact 20, lorsque le mécanisme est dans la position des figures 1 et 5.
  • Un pion d'arrêt 24 rattaché au levier intermédiaire 8 est prévu pour limiter la course angulaire du levier d'accrochage 18 par rapport au levier intermédiaire 8.
  • Le levier intermédiaire 8 supporte enfin un axe 25 sur lequel est monté tournant un levier auxiliaire 26 qui comporte une première branche formant une béquille 27 et portant une pointe d'appui 28 destinée à coopérer avec la première surface de contact 19 du levier d'accrochage 18. Un ressort de polarisation 35 est par ailleurs prévu pour solliciter la pointe d'appui 28 vers ladite première surface de contact 19.
  • Le levier auxiliaire 26 comporte également une deuxième branche 29 destinée à coopérer avec un levier de déclenchement 30.
  • La première branche 27 et la deuxième branche 29 sont disposées de part et d'autre de l'axe 25 du levier auxiliaire 26.
  • Le levier de déclenchement 30 est monté tournant autour d'un axe 31 fixe par rapport au boîtier et comporte une première branche 32 et une deuxième branche 33 formant ici un angle d'environ 90°, la deuxième branche ayant un coin arrondi pour sa coopération avec la deuxième branche 29 du levier auxiliaire 26.
  • Le levier de déclenchement 30 peut être mis en mouvement par un vérin électromécanique 36 fixe par rapport au boîtier et qui admet une position rentrée (figures 1 et 5) et une position sortie (figures 2 et 6), le passage de la position rentrée à la position sortie s'effectuant en alimentant électriquement le vérin 36 lors de la détection du défaut électrique qui doit causer le déclenchement du mécanisme.
  • Le levier auxiliaire 26 et le levier de déclenchement 30 forment des moyens de maintien pouvant de cette manière être mis en mouvement par le vérin 36.
  • La tige du vérin 36 agit sur la première branche 32 du levier de déclenchement 30. Sur ladite première branche 32, au-delà de la portion destinée au contact avec la tige de vérin 36, est prévu un doigt de réarmé 37 s'étendant perpendiculairement au plan des dessins et qui est destiné à coopérer avec le ressort de mécanisme 38.
  • En effet, lorsque le mécanisme est dans la position des figures 1 et 5, le ressort 38 exerce une force d'écartement angulaire entre la tige d'arrêt 23 et la deuxième surface de contact 20 du levier d'accrochage 18.
  • Tandis que, lorsque le mécanisme est dans la position des figures 2 et 7, le ressort 38 exerce cette fois-ci une force entre la tige d'arrêt 23 et le doigt de réarmé 37 dans la mesure où, dans cette position, le doigt de réarmé se situe en-deçà du niveau où se trouve la deuxième surface de contact 20.
  • Le mécanisme de serrure qui vient d'être décrit fonctionne de la manière indiquée ci-après.
  • Le mécanisme tel qu'il est montré dans ses figures 1 et 5 est dans sa position de contact. Pour l'amener dans cette position, à partir généralement d'une position déclenchée telle que représentée aux figures 3 et 8, il est nécessaire d'enclencher le mécanisme en actionnant le levier manuel 4 (qui est le seul élément du mécanisme à faire saillie du boîtier) de sa position déclenchée à sa position enclenchée.
  • La rotation du levier manuel 4 entraîne la biellette 6 à venir disposer son extrémité d'accrochage 7 contre une butée 39 formée par la convergence des surfaces d'arrêt 15 et d'accrochage 22.
  • L'extrémité d'accrochage 7 glisse ainsi, au fur et à mesure de la rotation du levier manuel 4, dans l'entonnoir formé par la butée 39 jusqu'à prendre une position où il est en contact franc aussi bien avec la surface d'arrêt 15 qu'avec la surface d'accrochage 22. A partir de ce moment, la poursuite de la rotation du levier manuel 4 entraîne le pivotement du levier intermédiaire 8 et, par conséquent, le rapprochement des contacts 1,2.
  • Parallèlement, le levier auxiliaire 26 est sollicité par le ressort de polarisation 35 pour venir au contact de la première surface de contact 19 du levier d'accrochage 18.
  • Du fait du pivotement du levier intermédiaire 8 et, par conséquent de la deuxième surface de contact 20 du levier d'accrochage 18, celle-ci va venir au contact du ressort de mécanisme 38 et, au fur et à mesure de la rotation, va libérer le doigt de réarmé 37 de la contrainte du ressort 38.
  • Le ressort de mécanisme 38 va ainsi se charger jusqu'à ce que le mécanisme ait atteint la position stable, de contact, des figures 1 et 5 dans lesquelles la biellette 9 est arc-boutée.
  • Dans cette position, les forces exercées par l'extrémité d'accrochage 7 sur la butée 39 sont détaillées à la figure 4.
  • Une première composante F1 est appliquée à la surface d'accrochage 22 et une seconde composante F2 est appliquée à la surface d'arrêt 15.
  • Quelle que soit la position d'équilibre qu'a atteint l'extrémité d'accrochage lors de son enfoncement dans la butée 39, elle ne pourra transmettre qu'une composante F1 selon une direction passant par l'axe 17 du levier d'accrochage 18, du fait de la forme circulaire centrée sur cet axe 17 de la surface d'accrochage 22. Les autres directions de force seront transmises par la composante F2.
  • L'extrémité d'accrochage 7 n'exerce ainsi aucun couple tendant à faire tourner le levier d'accrochage, seul l'axe 17 lui-même subit un effort.
  • Lors de l'apparition d'un défaut électrique, le vérin 36 va se mettre en position sortie (voir figure 6), entraînant le pivotement du levier de déclenchement 30 et donc le pivotement du levier auxiliaire 26.
  • Ceci a pour conséquence, sous l'effet du ressort de mécanisme 38, d'écarter la dent 21 de l'entrée de la rampe 14 et de permettre au levier intermédiaire 8 de pivoter sous l'effet du ressort d'ouverture 34, quelle que soit la position du levier manuel 4 puisque l'extrémité d'accrochage peut désormais se positionner dans la rampe 14 (voir figures 2 et 7). Les contacts 1,2 sont ainsi écartés et le circuit électrique ouvert.
  • La phase suivante voit le ressort de mécanisme 38 agir sur le doigt de réarmé 37 pour ramener le vérin 36 à sa position rentrée, et le ressort 13 sollicite la manette 3 vers sa position déclenchée en entraînant l'extrémité d'accrochage 7 à sortir de la rampe 14 pour se positionner à l'entrée de la butée 39, prête pour un nouvel enclenchement (figures 3 et 8).
  • Les figures 9 à13 représentent une variante du mécanisme de serrure décrit.
  • Le mécanisme selon cette variante est en tout point identique au précédent à l'exception du réarmé du vérin 36 qui ne se fait pas par le ressort de mécanisme 38 agissant sur un doigt de réarmé 37 mais par un ressort de réarmé 40 spécifique. Celui-ci, visible à la figure 9 qui représente le mécanisme vu de l'autre côté, sollicite un mouvement angulaire d'écartement entre l'extrémité de la deuxième branche 33 du levier de déclenchement 30 et le levier intermédiaire 8.
  • Une butée d'arrêt 41 est de plus prévue pour limiter la course du ressort de mécanisme 38.
  • Une autre variante non représentée concerne le déclenchement qui est réalisé par un auxiliaire externe au mécanisme et qui agit directement en rotation sur le levier auxiliaire 26. Le vérin 36 et le levier de déclenchement 30 peuvent ainsi être supprimés.

Claims (19)

  1. Mécanisme de serrure à accrochage tournant pour coupe-circuit automatique de sécurité, comportant :
    - un bâti ;
    - une manette articulée (3) montée pivotante sur un axe (5) fixe par rapport au bâti et présentant une extrémité d'accrochage (7), ladite manette (3) admettant une position enclenchée et une position déclenchée et étant sollicitée par un ressort (13) vers sa position déclenchée ;
    - un levier intermédiaire (8) monté pivotant autour d'un axe (12) fixe par rapport au bâti et adapté à coopérer avec l'extrémité d'accrochage (7) de la manette articulée (3) ;
    - un levier d'accrochage (18) monté pivotant autour d'un axe (17) porté par le levier intermédiaire (8) et comportant une surface d'accrochage (22) adaptée à coopérer avec l'extrémité d'accrochage (7) de la manette articulée (3) ;
    - un ressort de mécanisme (38) sollicitant ledit levier d'accrochage (18) à pivoter autour de son axe (17) dans un sens prédéterminé ;
    - un dispositif de contact comportant au moins un contact fixe (1) et au moins un contact mobile (2) correspondant, ce dispositif admettant une première position dans laquelle le contact fixe (1) et le contact mobile (2) sont écartés l'un de l'autre, et une deuxième position dans laquelle le contact fixe (1) et le contact mobile (2) sont maintenus l'un contre l'autre, le passage de la première à la deuxième position étant commandé par le levier intermédiaire (8) ;
    - des moyens de maintien (26, 30) du levier d'accrochage (18) dans une position stable, comportant une béquille (27) contre laquelle ledit levier d'accrochage (18) est adapté à venir en appui sous l'effet dudit ressort de mécanisme (38) ;
    - un actionneur (36) admettant une position rentrée dans laquelle il est en retrait par rapport aux moyens de maintien (26, 30) et une position sortie dans laquelle il agit sur les moyens de maintien (26, 30) ;
    ledit mécanisme admettant une position de contact dans laquelle la manette articulée (3), dans sa position enclenchée, est arc-boutée pour solliciter ladite extrémité d'accrochage (7) contre une butée (39) formée conjointement par la surface d'accrochage (22) du levier d'accrochage (18) dans sa position stable et le levier intermédiaire (8), et sollicite ainsi le levier intermédiaire (8) pour maintenir le dispositif de contact dans sa deuxième position ;
    le mécanisme étant caractérisé en ce que le levier intermédiaire (8) comporte une surface d'arrêt (15) et en ce que lorsque le levier d'accrochage (18) est dans sa position stable, la surface d'accrochage (22) et la surface d'arrêt (15) délimitent un logement à parois convergentes formant ladite butée (39) contre laquelle est sollicitée l'extrémité d'accrochage (7) de la manette articulée (3), la surface d'accrochage (22) étant conformée pour qu'en tout point de cette surface d'accrochage (22), la normale à cette surface (22) est orientée suivant une direction rencontrant l'axe de pivotement (17) du levier d'accrochage (18).
  2. Mécanisme de serrure selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface d'accrochage (22) du levier d'accrochage (18) est formée d'une portion de cylindre centrée sur l'axe de pivotement (17) du levier d'accrochage (18).
  3. Mécanisme de serrure selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'extrémité d'accrochage (7) de la manette articulée (3) est formée d'une portion de cylindre centrée sur un axe parallèle à l'axe de pivotement (17) du levier d'accrochage (18).
  4. Mécanisme de serrure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le levier d'accrochage (18) comporte une première surface de contact (19) et une deuxième surface de contact (20), cette dernière étant sollicitée par le ressort de mécanisme (38) pour la rotation du levier d'accrochage (18) autour de son axe (17).
  5. Mécanisme de serrure selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première surface de contact (19) et la deuxième surface de contact (20) sont disposées chacune de part et d'autre de l'axe de pivotement (17) du levier d'accrochage (18), et en ce que les moyens de maintien (26, 30) comportent un appui (28) situé à une extrémité de la béquille (27) et qui, lorsque le mécanisme est dans sa position de contact, est disposé contre ladite première surface de contact (19).
  6. Mécanisme de serrure selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le mécanisme comporte en outre un ressort de polarisation (35) coopérant avec le levier d'accrochage (18) et avec la béquille (27) de manière que ladite béquille (27) soit sollicitée vers le levier d'accrochage (18).
  7. Mécanisme de serrure selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens de maintien comportent :
    - un levier auxiliaire (26) monté pivotant autour d'un axe (25) porté par le levier intermédiaire (8), ce levier auxiliaire (26) comportant, à l'une de ses extrémités, ladite béquille (27) ;
    - un levier de déclenchement (30) monté pivotant autour d'un axe (31) fixe par rapport au bâti et adapté à coopérer avec l'actionneur (36) ainsi qu'avec le levier auxiliaire (26), de sorte à écarter la béquille (27) de la première surface de contact (19) lorsque l'actionneur (36) passe de sa position rentrée à sa position sortie.
  8. Mécanisme de serrure selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le ressort de mécanisme (38) est un ressort de torsion comportant un enroulement cylindrique de spires ainsi que deux branches saillantes, l'enroulement cylindrique de spires étant centré sur l'axe de pivotement (12) du levier intermédiaire (8), tandis que, lorsque le mécanisme est dans sa position de contact, l'une des branches prend appui sur ladite deuxième surface de contact (20) et l'autre branche prend appui sur une tige d'arrêt (23) fixe par rapport au bâti.
  9. Mécanisme de serrure selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le levier auxiliaire (26) comporte, réparties de part et d'autre de son axe de pivotement (25), ladite béquille (27) et une branche (29) présentant une portion d'extrémité adaptée à coopérer avec le levier de déclenchement (30).
  10. Mécanisme de serrure selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le levier de déclenchement (30) comporte deux branches (32, 33) formant un angle entre elles et se rejoignant à l'axe de pivotement (31) du levier de déclenchement (30), la première (32) de ces branches présentant une portion disposée en vis-à-vis de l'actionneur (36) et la deuxième (33) de ces branches comportant une portion arrondie destinée à coopérer avec le levier auxiliaire (26).
  11. Mécanisme de serrure selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les moyens de maintien (26, 30) comportent un doigt de réarmé (37) adapté à être sollicité par le ressort de mécanisme (38) lorsque le mécanisme est hors de sa position de contact, le doigt de réarmé (37) permettant au ressort de mécanisme (38) de faire passer l'actionneur (36) de sa position sortie à sa position rentrée.
  12. Mécanisme de serrure selon la revendication 10, caractérisé en ce que le levier de déclenchement (30) comporte un doigt de réarmé (37) situé à l'extrémité de la première branche (32), au-delà de la portion en vis-à-vis de l'actionneur (36), et adapté à être sollicité par le ressort de mécanisme (38) lorsque le mécanisme est hors de sa position de contact, le doigt de réarmé (37) permettant au ressort de mécanisme (38) de ramener la première branche (32) contre l'actionneur (36) pour mettre ce dernier en position rentrée.
  13. Mécanisme de serrure selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le mécanisme comporte en outre un ressort de réarmé (40) adapté à solliciter les moyens de maintien (26, 30) lorsque le mécanisme est hors de sa position de contact, le ressort de réarmé (40) permettant de faire passer l'actionneur (36) de sa position sortie à sa position rentrée.
  14. Mécanisme de serrure selon la revendication 10, caractérisé en ce que le mécanisme comporte en outre un ressort de réarmé (40) adapté à solliciter le levier de déclenchement (30) lorsque le mécanisme est hors de sa position de contact, le ressort de réarmé (40) permettant de ramener la première branche (32) contre l'actionneur (36) pour mettre ce dernier en position rentrée.
  15. Mécanisme de serrure selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le levier intermédiaire (8) comporte une rampe (14) adaptée à recevoir l'extrémité d'accrochage (7) de la manette articulée (3), ladite surface d'arrêt (15) étant disposée à l'entrée de ladite rampe (14).
  16. Mécanisme de serrure selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le mécanisme comporte en outre un pion d'arrêt (24) rattaché au levier intermédiaire (8) et adapté à limiter l'amplitude angulaire du pivotement du levier d'accrochage (18) par rapport au levier intermédiaire (8).
  17. Mécanisme de serrure selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la manette articulée (3) comporte un levier manuel (4) destiné à faire saillie du boîtier du coupe-circuit pour être manipulable de l'extérieur ainsi qu'une biellette (6) rattachée par une articulation audit levier (4) et présentant à son extrémité opposée à l'articulation, ladite extrémité d'accrochage (7).
  18. Mécanisme de serrure selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le contact mobile (2) comporte un support (10) monté pivotant sur un axe (11) fixe par rapport au bâti et en ce que le mécanisme comporte en outre une biellette (9) reliant le levier intermédiaire (8) et le contact mobile (2) pour permettre la commande du dispositif de contact par le levier intermédiaire (8).
  19. Mécanisme de serrure selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que l'actionneur (36) est un vérin électromécanique.
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