EP1816665A1 - Mécanisme de serrure à axe mobile - Google Patents

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EP1816665A1
EP1816665A1 EP06360005A EP06360005A EP1816665A1 EP 1816665 A1 EP1816665 A1 EP 1816665A1 EP 06360005 A EP06360005 A EP 06360005A EP 06360005 A EP06360005 A EP 06360005A EP 1816665 A1 EP1816665 A1 EP 1816665A1
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EP
European Patent Office
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contact
lock mechanism
movable contact
housing
movable
Prior art date
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Granted
Application number
EP06360005A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP1816665B1 (fr
Inventor
Pierre Albe
Denis Herbrech
Edouard Neveu
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Hager Electro SAS
Original Assignee
Hager Electro SAS
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Filing date
Publication date
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Application filed by Hager Electro SAS filed Critical Hager Electro SAS
Priority to AT06360005T priority patent/ATE443921T1/de
Priority to DE602006009369T priority patent/DE602006009369D1/de
Priority to EP06360005A priority patent/EP1816665B1/fr
Priority to PL06360005T priority patent/PL1816665T3/pl
Priority to MYPI20082932A priority patent/MY143594A/en
Priority to HK09105245.3A priority patent/HK1126570B/xx
Priority to PCT/FR2007/000192 priority patent/WO2007088284A1/fr
Priority to AU2007211406A priority patent/AU2007211406B2/en
Priority to BRPI0706900-6A priority patent/BRPI0706900B1/pt
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    • H01H71/2463—Electromagnetic mechanisms with plunger type armatures
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    • H01H73/02—Details
    • H01H73/04—Contacts

Definitions

  • the present invention relates to a lock mechanism for electrical protection apparatus lines and persons of circuit breaker type comprising at least one movable contact designed to cooperate with one or more fixed contacts. Such a mechanism is movable between a locked closed position and an unlocked opening position of the line or lines controlled by the electrical apparatus.
  • the latter comprises an operating member that allows the control of a change of position of the lock mechanism and reflects if necessary an unlocking thereof for example due to the appearance on at least one line of electrical conditions incompatible with the maintaining the locked position.
  • the operating member is conventionally connected to the lock mechanism by means of a connecting rod.
  • a lock mechanism comprises at least one movable contact supported by a contact carrier (s) pivoting along a first axis between two positions respectively in support and at a distance from a fixed contact.
  • Lock mechanisms have the function of mechanically amplifying the energy provided by measurement systems, and their principle of amplification is based on a mechanical system powered by a spring, whose unstable equilibrium is ensured essentially by forces friction. These are in particular implemented at the aforementioned end of the rod and the contact carrier (s).
  • a moving trigger passes back to the mechanism information that is given by one of the measurement systems, usually magnetic or thermal, in order to unlock it when it is in the closed position of the contacts.
  • This trigger includes a member for maintaining the link resting on the contact carrier (s), in the locking phase and in the locked position.
  • Reminder means of the contact carrier (s) in the open position of each movable contact that is to say at a distance from a fixed contact, are implemented as soon as the rod is released.
  • these resilient means provide sufficient pressure to avoid electrical problems when closing the circuit, making the circuit breaker much more reliable and avoiding the progressive degradation of the fixed and movable contacts. These means allow the surplus absorption of wear of the contacts.
  • the return means of the contact carrier (s) in the open position, movable contact at a distance from the fixed contact, and the elastic means for implementing a pressure bearing of the one on the other are insured by two separate jurisdictions.
  • the structure is more complex, in particular because of the number of parts to be assembled according to mobile links, and because the installation of the springs requires a wedging of their ends so that they ensure their recall function. This complexity has a direct impact on the cost of manufacturing the product.
  • One of the objectives of the present invention is to reduce the cost of the industrialization of the devices, and thus to simplify as much as possible the lock mechanism itself, as well as its mounting in the devices.
  • An original configuration has been designed to meet this objective.
  • One of the major benefits of the new design is to avoid adjustments once the lock mechanism is mounted in the housing.
  • the lock mechanism according to the invention is characterized principally by the fact that each movable contact is rigidly connected to the contact carrier ( s), and in that the elastic means for implementing the pressure support of each movable contact on a fixed contact are connected to the contact carrier (s) by a connection ensuring the displacement of the first pivot axis relative to at or the contact areas movable contact / fixed contact as soon as said support occurs.
  • the rigidity of the mobile contact / contact-carrier connection allows a considerable simplification of the technical solution, as well as the industrialization process which only manages a rigid and compact assembly instead of several separate parts constituting the mechanism. lock as in most solutions of the prior art.
  • these elastic means consist of a pin spring with a rectilinear branch whose one end is fixed to the housing of the electrical apparatus, and whose other end is bent perpendicularly to said branch and ensures the pivot of the rotation of the contact carrier (s) according to the first axis by rotary adjustment of the bent portion in a port of the contact carrier (s).
  • the guide is provided by the spring itself, whose length of the branch is obviously invariable. There is no need to add external guidance elements.
  • this bent portion may further serve as a pivot to the trigger.
  • each movable contact at a distance from a fixed contact may consist of a pin spring with a branch whose one end is fixed to the housing of the electrical apparatus, said branch pressing the contact carrier (s) and exerting an antagonistic action to that of the rod.
  • the advantage of the slide is the ability to reorient the forces relative to the branch of the spring, so that it works over its entire length and not in compression, for which the stiffness is very high and unproductive.
  • the pin springs respectively resilient means for implementing the pressure support and the return means of each movable contact respectively on and away from a fixed contact are in one piece, and are connected at their attachment to the housing.
  • said springs can be connected by an additional branch. It can then be straight, developing substantially in the direction of movement of the free end of each movable contact.
  • the attachment to the housing is particularly facilitated because the spring, now in one piece, can be clipped into an outgrowth of the housing provided for this purpose.
  • the elastic means for implementing an elastic support of each movable contact on a fixed contact consist of a spring comprising a pin-shaped branch, one end of which is connected to the housing of the electrical apparatus, said branch being positioned at rest so as to be deformed by the contact carrier (s) moving during locking as soon as a movable contact contact / fixed contact occurs, the contact carrier (s) being connected to the housing by a bonded connection inserted in a housing or a groove allowing its pivoting along the first axis and guiding its movement relative to the contact area movable contact / fixed contact.
  • the branch of the hairpin spring is not used for guiding the movements of the contact carrier (s), which is provided by the connection pad / housing or groove.
  • the same branch may however be positioned at rest so as to be deformed by the contact carrier (s) during its entire movement, in order to also act as a means of return of each movable contact at a distance from a fixed contact. .
  • the same spring is then used to achieve the return means of each movable contact at a distance from a fixed contact on the one hand, and the elastic pressure bearing means on the other hand.
  • One hypothesis is that one end of the hairpin branch is attached to the housing.
  • the hairpin branch is one of the end branches of a spiral spring whose spiral central portion surrounds a stud and the other end leg is in permanent support against a relief protruding from the housing.
  • the mechanical connection of the hairpin branch with the case is certainly more complicated but present, as will be more apparent in the following, advantages at the time of assembly.
  • the contact carrier (s) comprises a journal inserted in a rotating fit and sliding in a housing of the housing.
  • connection ensures the mechanical functions specific to this connection, namely a pivoting along a first axis and a subsequent movement, the characteristics of said link to be combined with the return means described above for a return to the position initial release when the mechanism is unlocked.
  • the housing or the groove guiding the journal in a movement that can be curvilinear and allow if necessary a friction of the movable contact on the fixed contact.
  • This housing comprises according to one possibility u-shaped walls oriented so that the opening of the U opens in the direction of the moving contact. Said housing is not completely closed, which can be seen as an additional advantage at the time of assembly.
  • the spiral central portion of the spring surrounds the U-shaped housing.
  • the location of the complex mechanical connection described above is also used as one of the attachment points of the spiral spring.
  • the hairpin branch is driven by a pin protruding from the contact carrier (s).
  • the trigger pin with respect to the contact carrier (s) can be freely arranged on the contact carrier (s), provided that the function provided by the trigger is ensured.
  • the trigger pivots about a pad coaxial with the movable pin in the housing housing, said stud protruding from the opposite face of the contact carrier (s).
  • the contact carrier (s) may comprise conventionally a ramp on which rests one of the ends of the rod, said ramp cooperating with a pawl of the trigger to maintain the end of the rod resting on the ramp locking phase and locked position.
  • the movable contact (s) are in one piece with the contact carrier (s).
  • the contact carrier (s) there is no real contact carrier (s) but a reduced mechanism to one or more mobile contacts on which apply the efforts necessary to perform the functions of the mechanism.
  • a bimetallic strip can be rigidly attached to the end of the or one of the movable contacts opposite its bearing zone against a fixed contact.
  • the bimetal can be in one piece with a moving contact, which further simplifies the moving assembly by removing one of its components.
  • the bimetallic / mobile contact is secured to the contact carrier (s) in the vicinity of the contact area movable contact / fixed contact, and comprises a bending section whose free end is disposed opposite a protrusion of the trigger.
  • the bending section develops, from the securing means to the contact holder (s), opposite the contact zone along a certain length allowing sufficient flexion to actuate the trigger.
  • the protrusion of the trigger is then placed in the vicinity of the member or pawl for maintaining the rod bearing against the contact carrier (s).
  • the lock mechanism comprising in its purest version one or more movable contacts, a bimetallic strip and a trigger, becomes extremely compact and easy to mount, and is suitable for automating the assembly.
  • the mechanism mounted floating thanks to special connections that connect it to the housing, do not require any further particular adjustment later.
  • the lock mechanism designated by the general reference (1), is connected to an operating member (2) via a rod (3).
  • the mechanism (1) consists primarily of a movable contact (4), a trigger (5) and a spring (6).
  • the latter consists of three branches (6a, 6b, 6c) and ends with two bent portions (7a, 7b).
  • the portion (7b) serves as a pivot axis for the movable contact (4) and the trigger (5).
  • the bent portion (7a) cooperates with the movable contact (4) via a slide (8) of parallel shape to the contact (4).
  • the trigger (5) comprises, at one of its ends, a pawl (9) for locking the end (3a) of the rod (3) bearing against a ramp (11) of the movable contact (4).
  • the trigger At its opposite end, the trigger comprises a driver (10) provided to cooperate with a thermal bimetallic strip.
  • the lock mechanism shown in FIG. 1 is intended to be mounted in the housing of an electrical appliance, for example by clipping, the fixing being preferably done at the level of the rounding separating the portions (6b, 6c) of the spring ( 6).
  • FIG. 1 The assembly of FIG. 1 appears, on the opposite side and implanted in the case B of an electrical apparatus, in FIG. 2.
  • the actuating member (2) is positioned in such a way that the connecting rod (3) exerts an action through its end (3a) against a ramp (11) of the movable contact (4) so as to pivot it against a fixed contact (12).
  • This movement is carried out against the spring (6), and particularly its branch (6a), bearing via the bent portion (7a), in the slide (8), in the vicinity of the action zone of the end (3a) of the rod (3).
  • the entire lock mechanism (1) moves inside the housing (B) of the electrical apparatus as soon as the movable contact (4) is supported on the fixed contact (12). This displacement makes it possible on the one hand to achieve a correct contact pressure between contact (s) fixed (s) and mobile (s), and also if necessary to make up the wear of the electrical contacts.
  • the trigger (5) is rotatably mounted on the movable contact (4) around the pivot (7b) to release the end (3a) of the link (3) by moving the ratchet (9) in the event of an overcurrent or a short circuit on the line.
  • the striker (14) of a traditional magnetic motor (M) can rotate it counter-clockwise, causing the release of the link (3) and the separation of the moving contacts.
  • the movable contact (4) further comprises a thermal bimetallic strip (13) rigidly attached to it at its end opposite to that which can bear on the fixed contact (12).
  • the bimetallic strip (13) deforms and comes into contact with the driver (10), which it causes by also causing a rotation of the trigger (5) in the same direction as before, and release of the link (3), ie the opening of the circuit.
  • FIGS. 4 to 6 Another version of the device according to the invention appears in FIGS. 4 to 6.
  • a control member (2) is connected via a connecting rod (3) to a contact carrier (s) (17) to which the movable contact (4) is rigidly connected, a trigger (5) being pivoted about a pivot (18) protruding from the contact carrier (s) (17).
  • the spring (16) is a spiral spring having two end branches respectively (16a) and (16b), the latter being keyed in abutment on a relief (19) protruding from the housing B, the latter being in part occurrence symbolized by a rectangular portion of the envelope.
  • the other end (16a) of the spiral spring (16) cooperates with a stud (20) protruding from the contact carrier (s) (17) which urges the spring (16) when the contact carrier (s) rotates in the direction clockwise.
  • the central portion of the spiral spring (16) is wrapped around an inverted U-shaped housing (21) for accommodating a journal (22) protruding from the contact carrier (s) (17).
  • This trunnion (22) is coaxial with the stud (18) around which the trigger (5) pivots.
  • Figures 5a and 5b show in two opposite incidences the operation of the lock mechanism, the movable contact (4) being here at a distance from the fixed contact (12).
  • a bimetallic strip (13) is rigidly mounted on the movable contact (4). Its deformations allow, by contact with the coach (10), the pivoting of the trigger (5), and consequently the release of the end (3a) of the rod (3). Said pivoting can also be triggered by the striker (14) of the magnetic motor (M).
  • the bimetallic strip (13) and the movable contact (4) constitute only one piece (4 ') producing the two fractions. In this case, so that the bending of the blade can intervene in good conditions, it is necessary that the attachment (23) to the contact carrier (s) (17) is made close to the contact area movable contact (4). ') / fixed contact (12).

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Abstract

Mécanisme de serrure (1) pour appareil électrique de protection des lignes et des personnes de type disjoncteur comportant au moins un contact mobile (4) prévu pour coopérer avec un ou plusieurs contacts fixes (12), ledit mécanisme (1) étant mobile entre une position verrouillée de fermeture et une position déverrouillée d'ouverture de la ou des lignes contrôlées par l'appareil électrique, un organe de manoeuvre (2) de celui-ci permettant la commande d'un changement de position du mécanisme (1) et reflétant tout déverrouillage dû à l'apparition sur au moins une ligne de conditions électriques incompatibles avec le maintien de sa fermeture, ledit organe de manoeuvre (2) étant relié via une biellette (3) audit mécanisme de serrure (1), qui comprend : - au moins un contact mobile (4) supporté par un porte-contact(s) (17) et pivotant selon un premier axe entre deux positions respectivement en appui et à distance d'un contact fixe (12), un effort provenant d'une extrémité de la biellette (3) étant transmis sur le porte-contact(s) (17) en vue du verrouillage du mécanisme (1); - un déclencheur (5) mobile répercutant au mécanisme de serrure (1) l'information donnée par un système de mesure magnétique (M) ou thermique (13) en vue de le déverrouiller lorsqu'il est en position de fermeture des contacts (4, 12), ledit déclencheur (5) comportant un organe (9) permettant le maintien de la biellette (3) en appui contre le porte-contact(s) (17) en phase de verrouillage et en position verrouillée; - des moyens de rappel du porte-contact(s) (17) en position d'ouverture de chaque contact mobile (4) à distance d'un contact fixe (12) en cas de libération de la biellette (3) aboutissant au déverrouillage du mécanisme (1) ; et - des moyens élastiques de mise en oeuvre d'un appui en pression de chaque contact mobile (4) sur un contact fixe (12) permettant l'absorption de l'usure des contacts (4,12). Chaque contact mobile (4) est relié rigidement au porte-contact(s) (17), et les moyens élastiques (6b, 16) de mise en oeuvre de l'appui en pression de chaque contact mobile (4) sur un contact fixe (12) sont reliés au porte-contact(s) (17) par une liaison (7b ; 21, 22) assurant le déplacement du premier axe de pivotement par rapport à la ou les zones d'appui contact mobile (4) / contact fixe (12) dès que ledit appui survient.

Description

  • La présente invention a trait à un mécanisme de serrure pour appareil électrique de protection des lignes et des personnes de type disjoncteur comportant au moins un contact mobile prévu pour coopérer avec un ou plusieurs contacts fixes. Un tel mécanisme est mobile entre une position verrouillée de fermeture et une position déverrouillée d'ouverture de la ou des lignes contrôlées par l'appareil électrique.
  • Ce dernier comporte un organe de manoeuvre qui permet la commande d'un changement de position du mécanisme de serrure et reflète le cas échéant un déverrouillage de celui-ci par exemple dû à l'apparition sur au moins une ligne de conditions électriques incompatibles avec le maintien de la position verrouillée. L'organe de manoeuvre est classiquement relié au mécanisme de serrure au moyen d'une biellette.
  • Traditionnellement, un mécanisme de serrure comporte au moins un contact mobile supporté par un porte-contact(s) pivotant selon un premier axe entre deux positions respectivement en appui et à distance d'un contact fixe. Lors du verrouillage du mécanisme, un effort provenant d'une extrémité de la biellette, issu de l'organe de manoeuvre, est transmis au porte-contact(s).
  • Les mécanismes de serrure ont pour fonction d'amplifier mécaniquement l'énergie fournie par des systèmes de mesure, et leur principe d'amplification repose sur un système mécanique mis sous tension par un ressort, dont l'équilibre instable est assuré essentiellement par des efforts de frottement. Ceux-ci sont notamment mis en oeuvre au niveau de l'extrémité précitée de la biellette et du porte-contact(s).
  • En cas de problème sur la ligne, un déclencheur mobile répercute au mécanisme une information qui est donnée par l'un des systèmes de mesure, usuellement magnétique ou thermique, en vue de le déverrouiller lorsqu'il est en position de fermeture des contacts. Ce déclencheur comporte un organe permettant le maintien de la biellette en appui sur le porte-contact(s), en phase de verrouillage et en position verrouillée.
  • Lorsque le déclencheur se déplace et libère l'extrémité de la biellette, la relation mécanique stable par frottement mentionnée ci-dessus se défait, permettant le déverrouillage du mécanisme.
  • Des moyens de rappel du porte-contact(s) en position d'ouverture de chaque contact mobile, c'est-à-dire à distance d'un contact fixe, sont mis en oeuvre dès que la biellette est libérée.
  • Pour assurer la stabilité du mécanisme de serrure en position fermée, il faut qu'il comporte une structure déformable. La possibilité de déformation est, dans les serrures connues, assurée par des moyens élastiques qui permettent en général un déplacement relatif entre plusieurs pièces et la mise en oeuvre d'un appui en pression de chaque contact mobile sur un contact fixe.
  • Outre la stabilité mécanique de la serrure en position fermée, ces moyens élastiques permettent d'assurer une pression suffisante pour éviter les problèmes électriques à la fermeture du circuit, rendant le disjoncteur beaucoup plus fiable et évitant la dégradation progressive des contacts fixe et mobile. Ces moyens permettent au surplus l'absorption de l'usure des contacts.
  • Dans certaines configurations connues, les moyens de rappel du porte-contact(s) en position d'ouverture, contact mobile à distance du contact fixe, et les moyens élastiques de mise en oeuvre d'un appui en pression de l'un sur l'autre sont assurés par deux ressorts distincts.
  • II existe cependant également des configurations dans lesquelles un seul ressort assure simultanément les deux fonctions. C'est le cas du système décrit dans le brevet EP 0 506 503 au nom de la déposante.
  • Dans les deux hypothèses, le montage de l'ensemble de la serrure, impliquant un positionnement particulier du ou des ressorts, n'est en général pas facile à automatiser, et donc économiquement moins favorable en termes d'industrialisation de l'assemblage des appareils électriques.
  • Dans le cas où un ressort est interposé entre le contact mobile et le porte-contact(s), la structure est plus complexe, notamment du fait du nombre de pièces à assembler selon des liaisons mobiles, et parce que l'installation des ressorts nécessite un calage de leurs extrémités pour qu'ils assurent leur fonction de rappel. Cette complexité a une incidence directe sur le coût de fabrication du produit.
  • Ce problème de montage des extrémités du ressort se retrouve d'ailleurs dans la solution décrite dans le document EP 0 506 503 pour l'unique ressort mis en oeuvre.
  • Un des objectifs de la présente invention est de diminuer le coût de l'industrialisation des appareils, et donc de simplifier autant que possible le mécanisme de serrure proprement dit, ainsi que son montage dans les appareils. Une configuration originale a été conçue pour répondre à cet objectif.
  • L'un des avantages majeurs qui résulte de la nouvelle conception est d'éviter les réglages une fois le mécanisme de serrure monté dans le boîtier.
  • Pour satisfaire ces objectifs, et d'autres qui seront apparents à mesure de la lecture de la description qui suit, le mécanisme de serrure selon l'invention se caractérise à titre principal en ce que chaque contact mobile est relié rigidement au porte-contact(s), et en ce que les moyens élastiques de mise en oeuvre de l'appui en pression de chaque contact mobile sur un contact fixe sont reliés au porte-contact(s) par une liaison assurant le déplacement du premier axe de pivotement par rapport à la ou les zones d'appui contact mobile / contact fixe dès que ledit appui survient.
  • La rigidité de la liaison contact mobile / porte-contact(s) permet une simplification considérable de la solution technique, ainsi que du process d'industrialisation qui ne gère alors qu'un ensemble rigide et compact au lieu de plusieurs pièces distinctes constituant le mécanisme de serrure comme dans la plupart des solutions de l'art antérieur.
  • Pour assurer la stabilité de la serrure en position verrouillée, selon une solution tout à fait originale, c'est l'axe même du pivotement initial du porte-contact(s) qui se déplace par rapport à la zone d'appui contact mobile / contact fixe. En d'autres termes, au lieu d'assurer un premier déplacement du mécanisme pour emmener les contacts en appui, puis une déformation autour du même axe pour une mise en appui en pression comme dans la plupart des solutions de l'art antérieur, ladite déformation a lieu par rapport à la zone de contact. Cette solution permet une simplification technologique importante du mécanisme de serrure.
  • Celui-ci peut alors comporter des moyens de guidage du déplacement du premier axe de pivotement.
  • Selon une première variante, ces moyens élastiques sont constitués d'un ressort en épingle à une branche d'allure rectiligne dont une extrémité est fixée au boîtier de l'appareil électrique, et dont l'autre extrémité est coudée perpendiculairement à ladite branche et assure le pivot de la rotation du porte-contact(s) selon le premier axe par ajustement tournant de la portion coudée dans un orifice du porte-contact(s).
  • Dans cette hypothèse, le guidage est assuré par le ressort lui-même, dont la longueur de la branche est évidemment invariable. Il n'est donc nul besoin d'ajouter des éléments externes de guidage.
  • De manière avantageuse, cette portion coudée peut en outre servir de pivot au déclencheur.
  • Par ailleurs, les moyens de rappel de chaque contact mobile à distance d'un contact fixe peuvent être constitués d'un ressort en épingle à une branche dont l'une des extrémités est fixée au boîtier de l'appareil électrique, ladite branche s'appuyant sur le porte-contact(s) et y exerçant une action antagoniste à celle de la biellette.
  • Ces moyens de rappel sont alors formés de la même manière que les moyens élastiques autorisant le déplacement du premier axe de pivotement, dont ils sont cependant distincts.
  • Cette analogie se retrouve également dans l'extrémité de ladite branche, qui est coudée sensiblement perpendiculairement au plan de déplacement de chaque contact mobile, la portion coudée d'extrémité étant cette fois logée dans une glissière pratiquée dans le porte-contact(s).
  • L'intérêt de la glissière réside dans la possibilité de réorienter les efforts par rapport à la branche du ressort, afin que ce dernier travaille sur toute sa longueur et non pas en compression, pour laquelle la raideur est très élevée et improductive.
  • De préférence, les ressorts à épingle respectivement des moyens élastiques de mise en oeuvre de l'appui en pression et des moyens de rappel de chaque contact mobile respectivement sur et à distance d'un contact fixe sont d'une seule pièce, et sont reliés au niveau de leur fixation au boîtier.
  • Il ne subsiste dès lors plus qu'un endroit de fixation au boîtier, d'un seul composant, ce qui simplifie encore le montage.
  • De préférence encore, lesdits ressorts peuvent être reliés par une branche supplémentaire. Celle-ci peut alors être d'allure rectiligne, se développant sensiblement dans la direction de déplacement de l'extrémité libre de chaque contact mobile.
  • Dans cette hypothèse, la fixation au boîtier est notamment facilitée car le ressort, à présent d'une seule pièce, peut être clipé dans une excroissance du boîtier prévue à cet effet.
  • L'ensemble porte-contact(s) / contacts mobiles n'est donc plus pivotant directement par rapport audit boîtier, mais peut être considéré comme "flottant" par rapport à ce dernier, doté de la possibilité de se déplacer selon un mouvement complexe non limité à un simple pivotement.
  • Selon une autre variante, les moyens élastiques de mise en oeuvre d'un appui élastique de chaque contact mobile sur un contact fixe consistent en un ressort comportant une branche en épingle dont une extrémité est reliée au boîtier de l'appareil électrique, ladite branche étant positionnée au repos de manière à être déformée par le porte-contact(s) en déplacement au cours du verrouillage dès qu'un appui contact mobile / contact fixe survient, le porte-contact(s) étant relié au boîtier par une liaison à plot inséré dans un logement ou une rainure autorisant son pivotement selon le premier axe et guidant son déplacement par rapport à la zone d'appui contact mobile / contact fixe.
  • Dans cette hypothèse, la branche du ressort en épingle n'est pas utilisée pour le guidage des déplacements du porte-contact(s), lequel est assuré par la liaison plot / logement ou rainure.
  • A ce stade, il n'est question que des moyens élastiques permettant un appui en pression contact mobile / contact fixe.
  • La même branche peut cependant être positionnée au repos de manière à être déformée par le porte-contact(s) pendant la totalité de son mouvement, en vue de faire aussi office de moyens de rappel de chaque contact mobile à distance d'un contact fixe.
  • Comme dans la configuration précédente, le même ressort est alors utilisé pour réaliser les moyens de rappel de chaque contact mobile à distance d'un contact fixe d'une part, et les moyens élastiques d'appui en pression d'autre part.
  • Selon une hypothèse, l'une des extrémités de la branche en épingle est fixée au boîtier.
  • Il est également possible que la branche en épingle constitue l'une des branches d'extrémité d'un ressort spiralé dont la portion centrale spiralée entoure un plot et l'autre branche d'extrémité est en appui permanent contre un relief dépassant du boîtier. Dans ce cas, la liaison mécanique de la branche en épingle avec le boîtier est certes plus compliqué mais présente, comme cela sera plus apparent dans la suite, des avantages au moment du montage.
  • Selon une possibilité, le porte-contact(s) comporte un tourillon inséré selon un ajustement tournant et glissant dans un logement du boîtier.
  • Cette liaison permet d'assurer les fonctions mécaniques propres à cette liaison, à savoir un pivotement selon un premier axe et un déplacement ultérieur, les caractéristiques de ladite liaison devant être combinées avec les moyens de rappel décrits ci-dessus pour un retour à la position initiale en cas de déverrouillage du mécanisme.
  • Le logement ou la rainure assure un guidage du tourillon, selon un mouvement qui peut être curviligne et permettre le cas échéant un frottement du contact mobile sur le contact fixe.
  • Ce logement comporte selon une possibilité des parois érigées en U orienté de sorte que l'ouverture du U débouche en direction du contact mobile. Ledit logement n'est donc pas complètement fermé, ce qui peut être vu comme un avantage supplémentaire au moment du montage.
  • De préférence encore, la portion centrale spiralée du ressort entoure le logement en U.
  • Dans une telle configuration, le lieu de la liaison mécanique complexe décrite ci-dessus est également utilisé comme l'un des points d'attache du ressort spiralé.
  • Selon une possibilité, la branche en épingle est entraînée par un pion dépassant du porte-contact(s).
  • Le pivot du déclencheur par rapport au porte-contact(s) peut être librement disposé sur le porte-contact(s), à condition que la fonction assurée par le déclencheur soit assurée. En l'espèce, de préférence, le déclencheur pivote autour d'un plot coaxial au tourillon mobile dans le logement du boîtier, ledit plot dépassant de la face opposée du porte-contact(s).
  • Il y a donc un seul axe pour les différents pivotements impliqués dans les liaisons des porte-contacts avec les boîtiers d'une part, et les déclencheurs avec le porte-contact(s) d'autre part.
  • Le porte-contact(s) peut comporter de façon classique une rampe sur laquelle s'appuie l'une des extrémités de la biellette, ladite rampe coopérant avec un cliquet du déclencheur pour maintenir l'extrémité de la biellette en appui sur la rampe en phase de verrouillage et en position verrouillée.
  • C'est par le truchement de cette rampe que l'effort véhiculé par la biellette au moment du verrouillage est transmis au mécanisme de serrure. L'existence du cliquet permet de maintenir l'extrémité de la biellette au contact de cette rampe, et donc de transmettre l'effort.
  • Selon une possibilité, le ou les contacts mobiles sont d'une seule pièce avec le porte-contact(s). En d'autres termes, il n'y a plus réellement de porte-contact(s) mais un mécanisme réduit à un ou plusieurs contacts mobiles sur lequel s'appliquent les efforts nécessaires à la réalisation des fonctions du mécanisme.
  • Selon une configuration possible, un bilame peut de plus être solidarisé rigidement à l'extrémité du ou d'un des contacts mobiles opposée à sa zone d'appui contre un contact fixe.
  • Alternativement, le bilame peut être d'une seule pièce avec un contact mobile, ce qui simplifie encore l'ensemble mobile en supprimant l'un de ses composants.
  • Dans cette hypothèse, le bilame / contact mobile est solidarisé au porte-contact(s) au voisinage de la zone d'appui contact mobile / contact fixe, et comporte un tronçon de flexion dont l'extrémité libre est disposée en regard d'une excroissance du déclencheur. Le tronçon de flexion se développe, à partir des moyens de solidarisation au porte-contact(s), à l'opposé de la zone de contact selon une certaine longueur permettant une flexion suffisante pour actionner le déclencheur.
  • De préférence, l'excroissance du déclencheur est alors placée au voisinage de l'organe ou cliquet permettant le maintien de la biellette en appui contre le porte-contact(s).
  • Le mécanisme de serrure, comprenant dans sa version la plus épurée un ou plusieurs contacts mobiles, un bilame et un déclencheur, devient extrêmement compact et facile à monter, et convient dans une perspective d'automatisation de l'assemblage. Le mécanisme, monté flottant grâce à des liaisons particulières qui le relient au boîtier, ne nécessitent de plus aucun réglage particulier ultérieur.
  • La mutualisation de certaines fonctions, comme l'axe de pivotement, le ressort de rappel et les moyens élastiques d'appui en pression dans la première configuration, permettent enfin d'aboutir à un mécanisme de serrure économiquement extrêmement intéressant.
  • L'invention va à présent être décrite plus en détail, en référence aux figures annexées, pour lesquelles :
    • la figure 1 représente, en perspective, le mécanisme de serrure selon la première version avec un organe de manoeuvre pour sa commande ;
    • la figure 2 montre, en vue perspective, la solution de la figure 1 implantée dans un appareil électrique du type disjoncteur ;
    • les figures 3a et 3b montrent une autre configuration de la version des figures précédentes, implantée dans un disjoncteur respectivement en position de fermeture et d'ouverture des contacts ;
    • la figure 4 est une vue en perspective plaquée d'une seconde variante basée sur un ressort spiralé ;
    • les figures 5a et 5b représentent deux vues respectivement avant et arrière du mécanisme de la figure 4, les contacts séparés et en présence d'un moteur magnétique ;
    • les figures 6a et 6b correspondent aux précédentes, avec les contacts fixe et mobile en appui en pression ; et
    • les figures 7a à 7c montrent une alternative dans laquelle le contact mobile et le bilame sont une seule et même pièce.
  • En référence à la figure 1, le mécanisme de serrure, désigné par la référence générale (1), est relié à un organe de manoeuvre (2) via une biellette (3). Le mécanisme (1) se compose à titre principal d'un contact mobile (4), d'un déclencheur (5) et d'un ressort (6). Ce dernier est constitué de trois branches (6a, 6b, 6c) et se termine par deux portions coudées (7a, 7b).
  • La portion (7b) sert d'axe de pivotement pour le contact mobile (4) et pour le déclencheur (5). La portion coudée (7a) coopère avec le contact mobile (4) par l'intermédiaire d'une glissière (8) d'allure parallèle au contact (4).
  • Le déclencheur (5) comporte, à l'une de ses extrémités, un cliquet (9) destiné à bloquer l'extrémité (3a) de la biellette (3) en appui contre une rampe (11) du contact mobile (4). A son extrémité opposée, le déclencheur comporte un entraîneur (10) prévu pour coopérer avec un bilame thermique.
  • Le mécanisme de serrure représenté en figure 1 est destiné à être monté dans le boîtier d'un appareil électrique, par exemple par clipsage, la fixation se faisant de préférence au niveau de l'arrondi séparant les portions (6b, 6c) du ressort (6).
  • L'ensemble de la figure 1 apparaît, du côté opposé et implanté dans le boîtier B d'un appareil électrique, en figure 2. L'organe de manoeuvre (2) est positionné de telle sorte que la biellette (3) exerce une action, par l'intermédiaire de son extrémité (3a), contre une rampe (11) du contact mobile (4) de manière à le faire pivoter en appui contre un contact fixe (12). Ce mouvement s'effectue à l'encontre du ressort (6), et particulièrement de sa branche (6a), en appui via la portion coudée (7a), dans la glissière (8), au voisinage de la zone d'action de l'extrémité (3a) de la biellette (3).
  • Dès que le contact mobile (4) vient en appui contre le contact fixe (12), la déformation du système, nécessaire à la stabilité mécanique du verrouillage, se fait par déplacement élastique de la branche (6b) du ressort (6), et par conséquent par déplacement de l'extrémité coudée (7b).
  • La totalité du mécanisme de serrure (1) se déplace à l'intérieur du boîtier (B) de l'appareil électrique dès l'appui du contact mobile (4) sur le contact fixe (12). Ce déplacement permet d'une part de réaliser une pression de contact correcte entre contact(s) fixe(s) et mobile(s), et également le cas échéant de rattraper l'usure des contacts électriques.
  • Comme cela apparaît également en figures 3a et 3b, le déclencheur (5) est monté libre en rotation sur le contact mobile (4) autour du pivot (7b) pour libérer l'extrémité (3a) de la biellette (3) par déplacement du cliquet (9) en cas de survenue d'une surintensité ou d'un court-circuit sur la ligne. En cas de court-circuit, par exemple, le percuteur (14) d'un moteur magnétique (M) traditionnel peut le faire pivoter en sens anti-horaire, entraînant la libération de la biellette (3), puis la séparation des contacts mobiles (4) et fixes (12) sous l'effet de la branche (6a) du ressort (6). Le contact mobile (4) comprend par ailleurs un bilame thermique (13) qui lui est fixé rigidement à son extrémité opposée à celle qui peut être en appui sur le contact fixe (12).
  • Lorsqu'une surintensité survient dans le circuit, le bilame (13) se déforme et vient en contact contre l'entraîneur (10), qu'il entraîne en occasionnant également une rotation du déclencheur (5) dans le même sens qu'auparavant, et une libération de la biellette (3), soit l'ouverture du circuit.
  • Le montage du mécanisme de la serrure (1) selon l'invention, qui permet d'assurer l'appui en pression du contact mobile (4) sur le contact fixe, est réalisé à l'aide d'une protubérance (15) ressortant du boîtier (B) et qui apparaît clairement en figure 3b. Cette protubérance (15), dans laquelle est par exemple clipsé le ressort, est située au niveau de l'arrondi séparant les portions coudées (6b, 6c) du ressort (6).
  • Une autre version du dispositif selon l'invention apparaît dans les figures 4 à 6. Les mêmes références sont conservées lorsqu'elles concernent les mêmes composants. En référence à la figure 4, un organe de commande (2) est relié via une biellette (3) à un porte-contact(s) (17) auquel est relié rigidement le contact mobile (4), un déclencheur (5) étant monté pivotant autour d'un pivot (18) dépassant du porte-contact(s) (17).
  • Dans cette version, le ressort (16) est un ressort spiralé comportant deux branches d'extrémité respectivement (16a) et (16b), cette dernière étant calée en appui sur un relief (19) dépassant du boîtier B, ce dernier étant en l'occurrence symbolisé par une portion rectangulaire de l'enveloppe.
  • L'autre extrémité (16a) du ressort spiralé (16) coopère avec un plot (20) dépassant du porte-contact(s) (17) qui sollicite le ressort (16) lorsque le porte-contact(s) tourne dans le sens des aiguilles d'une montre.
  • La portion centrale du ressort spiralé (16) est enroulé autour d'un logement (21) en forme de U renversé servant à loger un tourillon (22) dépassant du porte-contact(s) (17). Ce tourillon (22) est coaxial au plot (18) autour duquel pivote le déclencheur (5).
  • Les figures 5a et 5b montrent selon deux incidences opposées le fonctionnement du mécanisme de serrure, le contact mobile (4) étant ici à distance du contact fixe (12).
  • Dans la figure 5a, en particulier, la portion de boîtier (B) ainsi que le logement en U (21) sont montrés en transparence à des fins explicatives. Dans cette figure, le mécanisme de serrure est déverrouillé, et la liaison mécanique entre le porte-contact(s) (17) et le boîtier (B) se voit définie par le système tourillon (22) / logement (21). Une action sur le levier de commande (2), en vue de fermer le circuit, conduit l'extrémité (3a) de la biellette (3) à exercer une action contre la rampe (11). L'ensemble porte-contact(s) (17) / contact mobile (4) / déclencheur (5) pivote dans le sens des aiguilles d'une montre, le tourillon (22) étant libre en rotation dans le logement (21).
  • En référence à la figure 5b, à mesure que le déplacement angulaire s'accroît à partir de la position de départ ci-dessus, la branche d'extrémité du ressort (16) fléchit. Compte tenu de l'appui de l'autre extrémité (16b) contre le plot (19), le ressort (16) emmagasine alors de l'énergie.
  • Dès lors que le contact mobile (4) arrive en appui contre le contact fixe (12), comme cela est représenté en figures 6a et 6b, et compte tenu que le levier de manoeuvre (2) d'une part et par conséquent la biellette (3) d'autre part continuent leur mouvement avant le blocage définitif en position verrouillée, le tourillon (22) se déplace dans le logement (21) en direction de la sortie du U. Le trajet est cependant limité et reste à l'intérieur de la paroi en U. La totalité du mécanisme se déplace alors de la même façon.
  • Comme dans la version des figures 1 à 3, un bilame (13) est monté rigide sur le contact mobile (4). Ses déformations permettent, par contact avec l'entraîneur (10), le pivotement du déclencheur (5), et par conséquent la libération de l'extrémité (3a) de la biellette (3). Ledit pivotement peut aussi être déclenché par le percuteur (14) du moteur magnétique (M).
  • L'énergie emmagasinée dans le ressort (16) au cours de la rotation précédente, en vue du verrouillage, est alors libérée, et le dispositif revient à sa position initiale telle qu'illustrée en figures 5a et 5b.
  • Selon une alternative apparaissant aux figures 7a à 7c, le bilame (13) et le contact mobile (4) ne constituent plus qu'une seule pièce (4') réalisant les deux fractions. Dans ce cas, pour que la flexion de la lame puisse intervenir dans de bonnes conditions, il faut que la fixation (23) au porte-contact(s) (17) soit réalisée à proximité de la zone d'appui contact mobile (4') / contact fixe (12).
  • La flexion s'effectue vers la manette de commande (2), et le déclencheur (5) comporte à présent non plus un entraîneur (10), mais une protubérance (10') située au niveau du fût de cette manette, au voisinage de la zone d'appui biellette (3) / rampe (11).
  • Comme pour les versions précédentes à bilame (13) fixé au contact mobile (4), cette configuration permet de s'affranchir de tout réglage de la position du bilame après montage du produit.

Claims (24)

  1. Mécanisme de serrure (1) pour appareil électrique de protection des lignes et des personnes de type disjoncteur comportant au moins un contact mobile (4) prévu pour coopérer avec un ou plusieurs contacts fixes (12), ledit mécanisme (1) étant mobile entre une position verrouillée de fermeture et une position déverrouillée d'ouverture de la ou des lignes contrôlées par l'appareil électrique, un organe de manoeuvre (2) de celui-ci permettant la commande d'un changement de position du mécanisme (1) et reflétant tout déverrouillage dû à l'apparition sur au moins une ligne de conditions électriques incompatibles avec le maintien de sa fermeture, ledit organe de manoeuvre (2) étant relié via une biellette (3) audit mécanisme de serrure (1), qui comprend :
    - au moins un contact mobile (4) supporté par un porte-contact(s) (17) et pivotant selon un premier axe entre deux positions respectivement en appui et à distance d'un contact fixe (12), un effort provenant d'une extrémité de la biellette (3) étant transmis sur le porte-contact(s) (17) en vue du verrouillage du mécanisme (1) ;
    - un déclencheur (5) mobile répercutant au mécanisme de serrure (1) l'information donnée par un système de mesure magnétique (M) ou thermique (13) en vue de le déverrouiller lorsqu'il est en position de fermeture des contacts (4, 12), ledit déclencheur (5) comportant un organe (9) permettant le maintien de la biellette (3) en appui contre le porte-contact(s) (17) en phase de verrouillage et en position verrouillée;
    - des moyens de rappel du porte-contact(s) (17) en position d'ouverture de chaque contact mobile (4) à distance d'un contact fixe (12) en cas de libération de la biellette (3) aboutissant au déverrouillage du mécanisme (1) ; et
    - des moyens élastiques de mise en oeuvre d'un appui en pression de chaque contact mobile (4) sur un contact fixe (12) permettant l'absorption de l'usure des contacts (4, 12) ;
    caractérisé en ce que chaque contact mobile (4) est relié rigidement au porte-contact(s) (17), et les moyens élastiques (6b, 16) de mise en oeuvre de l'appui en pression de chaque contact mobile (4) sur un contact fixe (12) sont reliés au porte-contact(s) (17) par une liaison (7b ; 21, 22) assurant le déplacement du premier axe de pivotement par rapport à la ou les zones d'appui contact mobile (4) / contact fixe (12) dès que ledit appui survient.
  2. Mécanisme de serrure (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de guidage (7b ; 21) du déplacement du premier axe de pivotement.
  3. Mécanisme de serrure (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques sont constitués d'un ressort en épingle à une branche (6b) d'allure rectiligne dont une extrémité est fixée au boîtier (B) de l'appareil électrique, et dont l'autre extrémité (7b) est coudée perpendiculairement à ladite branche (6b) et assure le pivot de la rotation du porte-contact(s) selon le premier axe par ajustement tournant de la portion coudée (7b) dans un orifice du porte-contact(s).
  4. Mécanisme de serrure (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la portion coudée (7b) sert de pivot au déclencheur (5).
  5. Mécanisme de serrure (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de rappel de chaque contact mobile (4) à distance d'un contact fixe (12) sont constitués d'un ressort en épingle à une branche (6a) dont l'une des extrémités est fixée au boîtier (B) de l'appareil électrique, ladite branche (6a) s'appuyant sur le porte-contact(s) et y exerçant une action antagoniste à celle de la biellette (3).
  6. Mécanisme de serrure (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'extrémité libre (7a) de ladite branche (6a) est coudée sensiblement perpendiculairement au plan de déplacement de chaque contact mobile (4), la portion coudée (7a) d'extrémité étant logée dans une glissière (8) pratiquée dans le porte-contact(s).
  7. Mécanisme de serrure (1) selon les revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les ressorts à épingle (6b, 6a) respectivement des moyens élastiques de mise en oeuvre de l'appui en pression et des moyens de rappel de chaque contact mobile (4) respectivement sur et à distance d'un contact fixe (12) sont d'une seule pièce, et sont reliés au niveau de leur fixation au boîtier (B).
  8. Mécanisme de serrure (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits ressorts (6b, 6a) sont reliés par une branche supplémentaire (6c).
  9. Mécanisme de serrure (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la branche (6c) est d'allure rectiligne, se développant sensiblement dans la direction de déplacement de l'extrémité libre de chaque contact mobile (4).
  10. Mécanisme de serrure (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens élastiques de mise en oeuvre d'un appui élastique de chaque contact mobile (4) sur un contact fixe (12) consistent en un ressort (16) comportant une branche en épingle (16a) dont une extrémité est reliée au boîtier (B) de l'appareil électrique, ladite branche (16a) étant positionnée au repos de manière à être déformée par le porte-contact(s) (17) en déplacement au cours du verrouillage dès qu'un appui contact mobile (4) / contact fixe (12) survient, le porte-contact(s) (17) étant relié au boîtier (B) par une liaison à plot (22) inséré dans un logement (21) ou une rainure autorisant son pivotement selon le premier axe et guidant son déplacement par rapport à la zone d'appui contact mobile (4) / contact fixe (12).
  11. Mécanisme de serrure (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite branche (16a) est positionnée au repos de manière à être déformée par le porte-contact(s) (17) pendant la totalité de son mouvement, en vue de faire aussi office de moyens de rappel de chaque contact mobile (4) à distance d'un contact fixe (12).
  12. Mécanisme de serrure (1) selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que l'une des extrémités de la branche en épingle est fixée au boîtier (B).
  13. Mécanisme de serrure (1) selon l'une des revendications 10 à 11, caractérisé en ce que la branche en épingle (16a) constitue l'une des branches d'extrémité d'un ressort spiralé (16) dont la portion centrale spiralée entoure un plot (21) et l'autre branche d'extrémité (16b) est en appui permanent contre un relief (19) dépassant du boîtier (B).
  14. Mécanisme de serrure (1) selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le porte-contact(s) (17) comporte un tourillon (22) inséré selon un ajustement tournant et glissant dans un logement (21) du boîtier (B).
  15. Mécanisme de serrure (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit logement (21) comporte des parois érigées en U orienté de sorte que l'ouverture du U débouche en direction du contact mobile (4).
  16. Mécanisme de serrure (1) selon les revendications 13 à 15, caractérisé en ce que la portion centrale spiralée du ressort (16) entoure le logement (21) en U.
  17. Mécanisme de serrure (1) selon l'une quelconque des revendications 10 à 16, caractérisé en ce que la branche (16a) en épingle est entraînée par un pion (20) dépassant du porte-contact(s) (17).
  18. Mécanisme de serrure (1) selon l'une des revendications 14 à 17, caractérisé en ce que le déclencheur (5) pivote autour d'un plot (18) coaxial au tourillon (22) mobile dans le logement (21) du boîtier (B), ledit plot (18) dépassant de la face opposée du porte-contact(s) (17).
  19. Mécanisme de serrure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le porte-contact(s) (17) comporte une rampe (11) sur laquelle s'appuie l'une des extrémités (3a) de la biellette (3), ladite rampe (11) coopérant avec un cliquet (9) du déclencheur (5) pour maintenir l'extrémité (3a) de la biellette (3) en appui sur la rampe (11) en phase de verrouillage et en position verrouillée.
  20. Mécanisme de serrure (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les contact(s) mobile(s) (4) sont d'une seule pièce avec le porte-contact(s) (17).
  21. Mécanisme de serrure (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un bilame (13) est solidarisé rigidement à l'extrémité du ou d'un des contacts mobiles (4) opposée à sa zone d'appui contre un contact fixe (12).
  22. Mécanisme de serrure (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que le bilame (13) est d'une seule pièce avec un contact mobile (4).
  23. Mécanisme de serrure (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le bilame (13) / contact mobile (4) est solidarisé au porte-contact(s) (17) au voisinage de la zone d'appui contact mobile (4) / contact fixe (12), et comporte un tronçon de flexion dont l'extrémité libre est disposée en regard d'une excroissance (10') du déclencheur (5).
  24. Mécanisme de serrure (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'excroissance (10') du déclencheur est placée au voisinage de l'organe (9) permettant le maintien de la biellette (3) en appui contre le porte-contact(s) (17).
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