EP1884970A2 - Interrupteur de commande électrique à bouton poussoir - Google Patents

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EP1884970A2
EP1884970A2 EP07354035A EP07354035A EP1884970A2 EP 1884970 A2 EP1884970 A2 EP 1884970A2 EP 07354035 A EP07354035 A EP 07354035A EP 07354035 A EP07354035 A EP 07354035A EP 1884970 A2 EP1884970 A2 EP 1884970A2
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EP
European Patent Office
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control
force
speed
electrical
control means
Prior art date
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EP07354035A
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German (de)
English (en)
Other versions
EP1884970A3 (fr
EP1884970B1 (fr
Inventor
Olivier Schneider Electric Industries SAS Ngoagouni
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Crouzet Automatismes SAS
Original Assignee
Crouzet Automatismes SAS
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Publication date
Application filed by Crouzet Automatismes SAS filed Critical Crouzet Automatismes SAS
Publication of EP1884970A2 publication Critical patent/EP1884970A2/fr
Publication of EP1884970A3 publication Critical patent/EP1884970A3/fr
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Publication of EP1884970B1 publication Critical patent/EP1884970B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/02—Details
    • H01H13/12—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H13/20—Driving mechanisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2217/00—Facilitation of operation; Human engineering
    • H01H2217/02—After travel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2221/00—Actuators
    • H01H2221/064—Limitation of actuating pressure

Definitions

  • the invention relates to a push-button electrical control switch comprising a housing in which at least one electrical contact is positioned having at least a first and a second electrical state and a control push-button.
  • Said pusher comprises a first control means intended to move under the action of the external control force, and a second control means moving under the action of an internal control force to place said at least one electrical contact. from a first electrical state to a second electrical state.
  • the electric push-button control switch includes decoupling means between the first control means and the at least one electrical contact.
  • existing solutions generally comprise a control pusher 4 that can move in translation between a control position of an electrical contact and a rest position.
  • the control pusher 4 is generally maintained in its rest position by the action of elastic means.
  • the control pusher 4 has two ends, a first end on which is exerted a control force and a second end for directly or indirectly controlling the closing or opening of the electrical contact.
  • the second end of the control pusher 4 may comprise connection means that can intervene directly in closing or opening the electrical contact. In addition, the second end can control the opening or closing of the electrical contact indirectly.
  • the second end of the control pusher 4 then actuates the command an electric cell 10 such as a microswitch or an inverter.
  • the electrical contact 3 is then inside said electrical cell.
  • control force FC on the control pushbutton 4 tends to move it from its rest position to its control position.
  • the force that the elastic means apply to the control pusher 4 tends to oppose the movement of said pusher from its rest position to its control position.
  • the elastic means preferably comprising a helical spring, are compressed when the pusher is in its control position. As soon as the action on the control pusher 4 is canceled, the control force FC also cancels and the elastic means tend to return said pusher to its rest position.
  • the electric push button control switch as shown in Figures 1 to 3 then comprises two springs connected in series. According to an embodiment, the two springs have different stiffnesses.
  • the operation of this type of control switch is as follows. When a non-excessive FC control force is applied to the control pusher 4, as shown in FIG. 2, only the first spring having the lowest stiffness compresses under the action of the control force FC. The second spring having a greater stiffness is not compressed. The operation of the electric push button control switch is then identical to the mode described above.
  • control pusher 4 When an excessive control force is applied to the control pusher 4, said pusher moves from its rest position to its control position by compressing the first spring in the same manner as when a non-excessive control force is applied. and the electrical contact then changes state. As shown in Figure 3, considering that the control force is excessive, the second spring is compressed in turn and cash surplus energy instead of the electrical contact.
  • the arrangement of the two springs as well as the kinematics of the mechanism may be somewhat different as shown in FIGS. 4 to 6.
  • the control pusher 4 comprises two pistons 5, 6 which can move relative to one another according to the control direction. Each movable piston is subjected to the efforts of independent elastic means. The operating principle remains close to that described above.
  • the movement of the first piston 5 under the action of a control force FC compresses the return spring.
  • the second piston 6 also moves towards the electrical contact, driven by the movement of the first piston via the second spring.
  • the electrical contact is integrated in an electric cell 10.
  • the second spring then begins to compress.
  • the second piston 6 remains fixed in abutment on the electric cell 10 while the first piston 5 can continue its course.
  • the forces applied on said cell are limited to those of the compression force of the second spring on the second piston 6. These compression forces are generally lower than those which could be exerted directly by the control force FC. Indeed, according to this embodiment, the stiffness of the second compression spring is chosen so as to limit the compression forces on the electric cell 10.
  • the switching speed of the electrical contact is independent of the movement speed of said pusher.
  • the electrical state change rate of the electrical contact is directly dependent on the speed of movement of the lever arm which interacts directly with the switch.
  • the movement of the lever is controlled by the action of the compression force of the first spring then compressed. Maximum effort is exerted by this first spring. Said effort, which is generally important, can lead to a very rapid rotation of the lever and cause a change of state too abrupt electric risk of damaging the electrical contact.
  • the rate of change of electrical state of the electrical contact being greater than that recommended for such an electric cell, there is a rapid deterioration of said cell.
  • the invention therefore aims to overcome the disadvantages of the state of the art, so as to provide a push button electric control switch of simplified construction and can withstand significant forces and control speeds.
  • the electric push-button control switch comprises decoupling means comprising means for moving said at least one electrical contact from the first electrical state to the second state. electric and vice versa, at a speed whose maximum value is predetermined.
  • the speed of movement of the electrical contact (s) from the first to the second electrical state is independent of the speed of the first control means when the speed of said first means is greater than a first predetermined maximum speed.
  • the speed of movement of the electrical contact (s) from the second to the first electrical state is independent of the speed of the first control means when the speed of said first means is greater than a second predetermined maximum speed.
  • the decoupling means comprise at least one elastic control means providing the internal control force setting a first predetermined maximum speed of displacement.
  • a retractable stop releases the movement of the second control means under the action of the internal control force when the first control means moves under the action of the external control force.
  • the decoupling means comprise an internal elastic control means generating a holding force setting the second predetermined maximum speed.
  • the holding force opposes the internal control force and is of lower intensity.
  • At least one elastic return means applies a return force to the control pusher, the return force being intended to oppose the control force.
  • the return force opposes the internal control force and is of higher intensity.
  • the second control means moves in translation in a direction parallel to that of the displacement of the first control means.
  • the first control means comprises an external piston and the second control means comprises an internal piston, said inner and outer pistons having coaxial longitudinal axes.
  • the electrical control switch 1 comprises a housing 2 containing at least one electrical contact 3.
  • the electrical control switch 1 comprises a control push-button 4 intended to be operated to change the electrical state of said at least one electrical contact 3.
  • the electrical control switch 1 comprises an electrical contact 3 having at least a first and a second electrical states.
  • the electrical contact 3 is preferably integrated in an electrical cell 10 such as a microswitch.
  • the electric cell 10 may comprise a control pusher 11 whose displacement, between two extreme positions, causes a change of electrical state of the electrical contact 3.
  • the electrical contact 3 has two electrical states.
  • the electrical control switch When the electrical control switch is in a state of rest, the first electrical terminal A is connected to a third electrical terminal C.
  • the electrical control switch When the electrical control switch is in a detection state, the first electrical terminal A is connected to a second electrical terminal B.
  • the electrical contact 3 is maintained in the first electrical state called rest by a holding force fm generated by an elastic control means 9.
  • the control pusher 4 can move under the action of an external control force FC between the rest position and the detection position.
  • the rest and detection positions are respectively represented on the Figures 7 and 9. Said rest and detection positions are also shown in Figures 12A-B and 13A-B.
  • Said control pushbutton 4 comprises a first control means 5 on which is intended to apply the external control force FC.
  • the first control means 5 preferably comprises an outer piston moving in translation along its longitudinal axis 100 within the housing 2.
  • the displacement stroke of the outer piston is limited by two positioning stops 21, 22.
  • the positioning stops 21, 22 are an integral part of the casing 2.
  • the outer piston comprises a cylindrical body having two ends.
  • a first end has a first bearing surface 50 to which the external control force FC applies.
  • a second end of the outer piston has a shoulder 51.
  • An outer face 52 of the shoulder 51 of the outer piston comes into contact with the first stop 21 when the electrical control switch 1 is in a rest position.
  • a second stop 22 blocks the displacement of the outer piston via the inner face 53 of the shoulder 51 when the electric control switch 1 is in its detection position.
  • said elastic means applies a return force FR on the outer piston.
  • the return force FR is intended to oppose the external control force FC.
  • the return force FR is preferably applied to the second end of the cylindrical body of the outer piston.
  • said at least one elastic return means 7 comprises a helical spring positioned between the bottom of the housing and the inner face 53 of the shoulder 51 of the outer piston.
  • the electrical control switch 1 comprises decoupling means 6, 8, 9 between the first control means 5 and the electrical contact 3.
  • the decoupling means 6, 8, 9 comprise means for moving the electrical contact 3 of the first electrical state in the second electrical state and vice versa, at a speed whose maximum value is predetermined.
  • the speed of displacement of the electrical contact 3 is independent of the speed of the first control means 5 when the speed of the first control means 5 is greater than said predetermined maximum value.
  • the decoupling means 6, 8, 9 allow a change of electrical state of each electrical contact 3 at a speed independent of the speed of the first control means 5 of the control pusher 4.
  • the control pushbutton 4 comprises a second control means 6, the displacement of which causes the electrical state of the electrical contact 3 to change.
  • the second control means 6 comprises an internal piston.
  • Said internal piston has a longitudinal axis 100 coaxial with that of the outer piston of the first control means 5.
  • Said second control means 6, moves in translation in a direction parallel to that of the displacement of the push button 4.
  • the inner piston comprises a cylindrical body having two ends.
  • the outer surface of the cylindrical body has at least one flange 60. Said flange is preferably placed at a first end of said body.
  • the inner piston has a bearing surface 61 for actuating the electrical contact in the detection position. This bearing surface is preferably at a second end of the piston.
  • the inner piston is preferably hollow to be slidably mounted around the cylindrical body of the outer piston.
  • the internal piston actuates the control pusher 11 of the microswitch of the electric cell 10.
  • the decoupling means 6, 8, 9 comprise at least one elastic control means 8 generating an internal control force fc.
  • This internal control force fc sets a first predetermined maximum speed V1 max of displacement of the electrical contact 3 from the first electrical state to the second electrical state.
  • This internal control force fc is applied to the second control means 6 to drive it in motion.
  • the internal control force fc is independent of the external control force FC.
  • the internal control force fc is directly proportional to the stiffness of the elastic control means 8.
  • control speed of the second control means 6 in other words the speed of movement of the internal piston, will essentially depend on the internal control force fc.
  • the movement speed of the second control means 6 is independent of the movement speed of the first control means 5 when the speed of the first control means 5 is greater than the first predetermined maximum value V1 max.
  • said at least one elastic control means 8 comprises a helical spring positioned between an inner surface of the housing and the first end of the cylindrical body of the inner piston.
  • the springs of the elastic control means 8 and return 7 are coaxial.
  • the mobile retractable stop 23 is an integral part of the outer piston.
  • the flange 30 of the inner piston is intended to abut against the outer face 52 of the shoulder 51 of the outer piston.
  • the return force FR applied to the external piston is opposite to the internal control force fc. Said return force then indirectly assumes the displacement of the internal piston.
  • the return force FR is of greater intensity than the internal control force fc.
  • the displacement of the internal piston can begin only after the erasure of the mobile retractable stop 23. In other words, the internal piston can not move when the external piston is positioned against the first stop 21, ie both that the control pusher 4 has not begun its movement.
  • the displacement of the first control means 5 under the action of force of external control FC releases the displacement of the second control means 6 under the action of internal control force fc.
  • the decoupling means 6, 8, 9 comprise an internal elastic control means 9 generating a holding force fm on the electrical contact or contacts 3. This holding force fm sets a second predetermined maximum speed V2max of displacement of the electrical contact or contacts 3 from the second electrical state to the first electrical state.
  • the displacement speed of the electrical contact 3 of the second electrical state to the first electrical state is independent of the movement speed of the second control means 6 when the speed of the second control means 6 is greater than the second predetermined maximum value V2max.
  • the holding force fm opposes the internal control force fc and is of lower intensity.
  • the operation of the electrical control switch 1 is as follows.
  • the first control means 5 tends to move along its longitudinal axis 100.
  • the electrical control switch 1 leaves its idle state.
  • Two modes of operation are observable as a function of the speed of movement of the first control means 5.
  • the first control means 5 can reach the second stop 22 before the internal piston has caused the change of electrical state of the electrical contact 3. The first control means 5 can then be positioned on the second stop 22 before that the electric control switch 1 is in its detection state.
  • the control speed of the second control means 6 depends only on the internal control force fc; in other words, the displacement speed of the electrical contact (s) 3 from the first electrical state to the second electrical state is totally independent of the speed of movement of the first control means 5.
  • the impact force of the internal piston on the contact (s) Electrical 3 is then also totally independent of the external control force FC. In all cases, the maximum speed of the internal piston is imposed by the internal control force fc.
  • the decoupling between the first control means 5 and the electrical contact or contacts essentially concerns the speed of displacement of the external piston and the rate of change of electrical state of the electrical contact 3. Moreover, the decoupling also concerns the intensity of the external control force FC applied to the control pushbutton 4 and the internal control force fc tending to change the electrical state of the electrical contact 3.
  • the electrical control switch When the external control force FC is canceled, the electrical control switch will leave its detection state and return to a state of rest. The first control means 5 then tends to move in the opposite direction under the action of the return force FR.
  • the return force FR is applied to the internal face 53 of the shoulder 51 of the external piston of the first control means 5.
  • the outer piston During its displacement, the outer piston will translate in translation the inner piston which has made contact with the movable retractable stop 23 of the outer piston. Since the return force FR is greater than the internal control force fc, the displacement of the first control means 5 causes that of the second control means 6.
  • the internal piston then releases the pressure exerted on the electrical contact 3 of the electric cell 10.
  • Said electrical contact resumes a rest position under the action of the holding force fm of the internal elastic control means 9.
  • Said holding force fm sets the second predetermined maximum speed V2max of displacement of the electrical contact 3 of the second electrical state in the first electrical state.
  • the displacement speed of the electrical contact 3 of the second electrical state to the first electrical state is independent of the speed of displacement of the second control means 6 when the speed of the internal piston of the second control means 6 is greater than the second predetermined maximum value V2max.
  • the rate of change of electrical state of the electrical contact 3 is then fixed by the internal elastic control means 9.
  • the electric cell which had three contacts A, B, C can be replaced by an electrical cell with two contacts A, B.
  • the first electrical terminal A is disconnected from the second electrical terminal B when the switch is in a state of rest
  • the first electrical terminal A is connected to the second electrical terminal B when the electrical control switch is in a detection state.
  • the electric push-button control switch comprises several electric cells.
  • the electric push button switch can be bipolar, three-pole or four-pole.

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  • Push-Button Switches (AREA)

Abstract

Interrupteur de commande électrique à bouton poussoir (1) comprend un contact électrique (3) ayant un premier et un second état électrique et un poussoir de commande (4) ayant un premier moyen de commande (5) destiné à se déplacer sous l'action la force de commande externe (FC). Le poussoir de commande (4) comporte un second moyen de commande (6) se déplaçant sous l'action d'une force de commande interne (fc) pour placer le ou les contacts électriques du premier état électrique au second état électrique. Interrupteur de commande comprend des moyens de découplage (6, 8, 9) entre le premier moyen de commande (5) et le ou les contacts électriques (3). Lesdits moyens comportent des moyens pour déplacer le ou les contacts électriques (3) du premier état électrique au second état électrique et inversement, à une vitesse dont la valeur maximale est prédéterminée.

Description

    DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
  • L'invention est relative à un interrupteur de commande électrique à bouton poussoir comprenant un boîtier dans lequel sont positionnés au moins un contact électrique ayant au moins un premier et un second état électrique et un poussoir de commande. Ledit poussoir comprend un premier moyen de commande destiné à se déplacer sous l'action de la force de commande externe, et un second moyen de commande se déplaçant sous l'action d'une force de commande interne pour placer ledit au moins un contact électrique d'un premier état électrique à un second état électrique. L'interrupteur de commande électrique à bouton poussoir comporte des moyens de découplage entre le premier moyen de commande et ledit au moins un contact électrique.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
  • L'utilisation d'interrupteur électrique ayant un organe moteur à mouvement rectiligne, tel que des boutons poussoir, est largement répandue.
  • Comme représenté sur les figures 1 à 6, des solutions existantes comportent généralement un poussoir de commande 4 pouvant se déplacer en translation entre une position de commande d'un contact électrique et une position de repos. Le poussoir de commande 4 est généralement maintenu dans sa position de repos grâce à l'action de moyens élastiques.
  • Le poussoir de commande 4 comporte deux extrémités, une première extrémité sur laquelle vient s'exercer une force de commande et une seconde extrémité destinée à commander directement ou indirectement la fermeture ou l'ouverture du contact électrique. La seconde extrémité du poussoir de commande 4 peut comporter des moyens de connexion pouvant intervenir directement dans la fermeture ou l'ouverture du contact électrique. En outre, la seconde extrémité peut commander l'ouverture ou la fermeture du contact électrique de manière indirecte. La seconde extrémité du poussoir de commande 4 actionne alors la commande d'une cellule électrique 10 tel qu'un micro rupteur ou un inverseur. Le contact électrique 3 se trouve alors à l'intérieur de la dite cellule électrique.
  • L'application de la force de commande FC sur le poussoir de commande 4 tend à le faire déplacer de sa position de repos à sa position de commande. La force que les moyens élastiques appliquent sur le poussoir de commande 4 tend à s'opposer au déplacement dudit poussoir de sa position de repos à sa position de commande. Les moyens élastiques, comprenant de préférence un ressort hélicoïdal, sont compressés lorsque le poussoir est dans sa position de commande. Dès que l'action sur le poussoir de commande 4 s'annule, la force de commande FC s'annule aussi et les moyens élastiques tendent à ramener ledit poussoir dans sa position de repos.
  • Pour éviter que l'action du poussoir de commande 4 endommage le contact électrique au moment de son déplacement de sa position de repos vers sa position de commande, des solutions ont été développées. Ces solutions tendent à limiter les effets de la force de commande FC lorsque que cette dernière est trop importante. En effet, lorsqu'une force de commande excessive est appliquée sur le poussoir de commande 4, un surplus d'énergie est encaissé au niveau de la zone de contact électrique 3 ce qui peut entraîner une détérioration de la dite zone.
  • En outre ces solutions tendent également à adapter la course du poussoir de commande 4 à celle de la cellule électrique. En effet la course du poussoir de commande 4 est généralement plus grande que celle de la cellule électrique.
  • Une solution décrite dans le brevet US6765164 , tend à remédier à ce problème. L'interrupteur de commande électrique à bouton poussoir tel que présenté sur les figures 1 à 3 comporte alors deux ressorts montés en série. Selon de mode de réalisation, les deux ressorts ont des raideurs différentes. Le fonctionnement de ce type d'interrupteur de commande est le suivant. Lorsqu'une force de commande FC non excessive est appliquée sur le poussoir de commande 4, comme représenté sur la figure 2, seul le premier ressort ayant la raideur la plus faible se compresse sous l'action de la force de commande FC. Le second ressort ayant une raideur plus important n'est pas compressé. Le fonctionnement de l'interrupteur de commande électrique à bouton poussoir est alors identique au mode décrit ci-dessus. Lorsqu'une force de commande excessive est appliquée sur le poussoir de commande 4, ledit poussoir se déplace de sa position de repos à sa position de commande en comprimant le premier ressort de la même manière que lorsqu'une force de commande non excessive est appliquée et ie contact électrique change alors d'état. Comme représenté sur la figure 3, compte tenu que la force de commande est excessive, le second ressort se comprime à son tour et encaisse le surplus d'énergie en lieu et place du contact électrique.
  • La disposition des deux ressorts ainsi que la cinématique du mécanisme peuvent être quelque peu différentes comme cela représenté sur les figures 4 à 6. Le poussoir de commande 4 comprend deux pistons 5, 6 pouvant se déplacer l'un par rapport à l'autre selon la direction de commande. Chaque piston mobile est soumis aux efforts de moyens élastiques indépendants. Le principe de fonctionnement reste proche de celui décrit ci-dessus. Le déplacement du premier piston 5 sous l'action d'une force de commande FC comprime le ressort de rappel. Le second piston 6 se déplace aussi en direction du contact électrique, entraîné par le déplacement du premier piston via le second ressort. Selon ce mode de réalisation le contact électrique est intégré dans une cellule électrique 10.
  • Comme représenté sur la figure 5, dès que le second piston 6 est en contact avec la cellule 10, il commande le changement d'état électrique du contact électrique 3.
  • Si le premier piston 5 continue à se déplacer sous l'effet de la force de commande FC, le second ressort commence alors à se comprimer. Le second piston 6 reste fixe en butée sur la cellule électrique 10 alors que le premier piston 5 peut continuer sa course. Les efforts appliqués sur ladite cellule se limitent à ceux de la force de compression du second ressort sur le second piston 6. Ces efforts de compression sont généralement plus faibles que ceux qui pourraient être exercés directement par la force de commande FC. En effet, selon ce mode de réalisation, la raideur du second ressort de compression est choisie de manière à limiter les efforts de compression sur la cellule électrique 10.
  • De manière générale, ces solutions mécaniques présentent cependant l'inconvénient d'avoir une liaison cinématique permanente entre le poussoir et le contact électrique. Au-delà d'une certaine vitesse de déplacement du poussoir de commande 4 sous l'action de la force de commande, l'efficacité des moyens mis en place dans ies solutions existantes peut être totalement remise en causes. Les ressorts peuvent notamment se durcir et ne plus se comprimer plus aussi vite que le déplacement de l'actionneur. Le contact électrique reçoit dans ce cas une énergie trop importante pouvant conduire à une dégradation plus ou moins importantes de ses pièces. L'endurance mécanique du bouton poussoir peut alors être dégradée.
  • D'autres solutions, permettent de rompre partiellement la chaîne cinématique. Le document US3100824 décrit un mécanisme de commande où est observé une autonomie de fonctionnement de l'organe de manoeuvre, notamment le poussoir de commande et la partie organe de commande du ou des contacts électriques. Cependant ce découplage dans le fonctionnement du poussoir de commande et de la partie organe de commande se vérifie uniquement au moment de l'actionnement. Lorsque le poussoir de commande se translate et compresse un premier ressort sous l'action d'une force de commande, on observe une libération d'un bras de levier et l'actionnement du contact électrique de la cellule électrique. Dans cette première étape de fonctionnement, le passage d'un premier état électrique à un second état électrique se fait alors sous l'action d'un second ressort et est indépendant de la force de commande. Autrement dit, au-delà d'une certaine vitesse de déplacement de poussoir de commande, la vitesse de commutation du contact électrique est indépendante de la vitesse de déplacement dudit poussoir. Cependant, lors du passage du second état électrique au premier état électrique (fonctionnement inverse), la vitesse de changement d'état électrique du contact électrique est directement dépendante de la vitesse de mouvement du bras de levier qui interagit directement avec l'interrupteur. En effet, en fonctionnement inverse, le mouvement du levier est commandé par l'action de la force de compression du premier ressort alors compressé. Un effort maximal est exercé par ce premier ressort. Ledit effort, généralement important, peut entraîner une rotation très rapide du levier et provoquer un changement d'état électrique trop brusque risquant d'endommagé le contact électrique. La vitesse de changement d'état électrique du contact électrique étant supérieure à celle préconisée pour une telle cellule électrique, on observe une détérioration rapide de ladite cellule.
  • La solution décrite dans le document EP1052664 , permet de remédié à cet inconvénient. En effet, en fonctionnement inverse, le passage du second état électrique au premier état électrique se fait uniquement sous l'action d'un second ressort calibré. Ainsi, ce changement d'état est indépendant de la force de compression appliquée par le premier ressort. Le ressort est calibré de manière à provoquer le changement d'état électrique du ou des interrupteurs à une vitesse adaptée ne risquant pas d'endommager le ou les interrupteurs. Il y a un découplage entre les fonctionnements propres de la partie organe de manoeuvre du bouton poussoir et de la partie organe de commande du ou des interrupteurs.
  • Ces deux dernières solutions, décrites respectivement dans les documents EP1052664 et US3100824 , présentent cependant l'inconvénient de placer le contact électrique de l'interrupteur sous des efforts de contrainte lorsque le dispositif de détection est au repos. Ceci peut engendrer une usure prématurée de l'interrupteur. En outre, ces solutions présentent des chaînes cinématiques relativement complexes où des mouvements de translation sont transformés en mouvement de rotation et inversement. Cette complexité mécanique rend le montage et le démontage des interrupteurs plus difficiles.
    • EXPOSE DE L'INVENTION
  • L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de manière à proposer un interrupteur de commande électrique à bouton poussoir de construction simplifiée et pouvant supporter des efforts et des vitesses de commande importants.
  • L'interrupteur de commande électrique à bouton poussoir selon l'invention comprend des moyens de découplage comportant des moyens pour déplacer ledit au moins un contact électrique du premier état électrique au second état électrique et inversement, à une vitesse dont une valeur maximale est prédéterminée. La vitesse de déplacement du ou des contacts électriques du premier au second état électrique est indépendante de la vitesse du premier moyen de commande quand la vitesse dudit premier moyen est supérieure à une première vitesse maximale prédéterminée. La vitesse de déplacement du ou des contacts électriques du second au premier état électrique est indépendante de la vitesse du premier moyen de commande quand la vitesse dudit premier moyen est supérieure à une seconde vitesse maximale prédéterminée.
  • Selon un mode développement de l'invention, les moyens de découplage comportent au moins un moyen élastique de commande fournissant la force de commande interne fixant une première vitesse maximale prédéterminée de déplacement.
  • Avantageusement, une butée escamotable libère le déplacement du second moyen de commande sous l'action de la force de commande interne lorsque le premier moyen de commande se déplace sous l'action de la force de commande externe.
  • Selon un mode développement de l'invention, les moyens de découplage comportent un moyen de commande élastique interne générant une force de maintien fixant la seconde vitesse maximale prédéterminée.
  • Avantageusement, la force de maintien s'oppose à la force de commande interne et est d'intensité inférieure.
  • Selon un mode développement de l'invention, au moins un moyen élastique de retour applique une force de retour sur le poussoir de commande, la force de retour étant destinée à s'opposer à la force de commande.
  • Avantageusement, la force de retour s'oppose à la force de commande interne et est d'intensité supérieure.
  • De préférence, le second moyen de commande se déplace en translation selon une direction parallèle à celle du déplacement du premier moyen de commande.
  • De préférence, le premier moyen de commande comporte un piston externe et le second moyen de commande comporte un piston interne, lesdits pistons interne et externe comportant des axes longitudinaux coaxiaux.
    • BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels :
    • les figures 1 à 3 représentent des vues schématiques en coupe d'un interrupteur à bouton poussoir selon un premier mode de réalisation connu, selon différentes positions de fonctionnement ;
    • les figures 4 à 6 représentent des vues schématiques en coupe d'un interrupteur à bouton poussoir selon un second mode de réalisation connu, selon différentes positions de fonctionnement ;
    • la figure 7 représente une vue schématique en coupe d'interrupteur à bouton poussoir selon un premier mode de réalisation de l'invention, dans une position de repos ;
    • les figures 8 et 9 représentent des vues schématiques en coupe d'interrupteur à bouton poussoir selon la figure 7, dans une position de commande ;
    • les figures 10 et 11 représentent des vues de détail du poussoir de commande de l'interrupteur de commande électrique selon les modes de réalisation de l'invention.
    • la figure 12A représente, en coupe axiale, un interrupteur de commande électrique à bouton poussoir dans une position de repos suivant un mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 12B représente une vue de coté en coupe d'un interrupteur de commande électrique suivant la figure 12A ;
    • la figure 13A représente, en coupe axiale, un interrupteur de commande électrique à bouton poussoir dans une position de détection suivant un mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 13B représente une vue de coté en coupe d'un interrupteur de commande électrique suivant la figure 13A.
    DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION
  • Dans un premier mode de réalisation préférentiel de l'invention tel que représenté sur la figure 7, l'interrupteur de commande électrique 1 comprend un boîtier 2 contenant au moins un contact électrique 3. L'interrupteur de commande électrique 1 comporte un poussoir de commande 4 destiné à être manoeuvré pour changer l'état électrique dudit au moins un contact électrique 3.
  • Selon ce mode de réalisation, l'interrupteur de commande électrique 1 comporte un contact électrique 3 ayant au moins un premier et un second états électriques. Le contact électrique 3 est de préférence intégré dans une cellule électrique 10 telle qu'un micro-rupteur. La cellule électrique 10 peut comporter un poussoir de commande 11 dont le déplacement, entre deux positions extrêmes, provoque un changement d'état électrique du contact électrique 3.
  • Selon ce mode de réalisation tel que représenté sur les figures 7 à 8, le contact électrique 3 comporte deux états électriques. Lorsque l'interrupteur de commande électrique est dans un état de repos, la première borne électrique A est reliée à une troisième borne électrique C. Lorsque l'interrupteur de commande électrique est dans un état de détection, la première borne électrique A est reliée à une seconde borne électrique B.
  • Le contact électrique 3 est maintenu dans le premier état électrique dit de repos par une force de maintien fm générée par un moyen de commande élastique 9.
  • Le poussoir de commande 4 peut se déplacer sous l'action d'une force de commande externe FC entre la position de repos et la position de détection. Les positions de repos et de détection sont représentées respectivement sur les figures 7 et 9. Lesdites positions de repos et de détection sont aussi représentées sur les figures 12A-B et 13A-B.
  • Ledit poussoir de commande 4 comprend un premier moyen de commande 5 sur lequel est destinée à s'appliquer la force de commande externe FC. Le premier moyen de commande 5 comporte de préférence un piston externe se déplaçant en translation selon son axe longitudinal 100 à l'intérieur du boîtier 2. La course de déplacement du piston externe est limitée par deux butées de positionnement 21, 22. De préférence, les butées de positionnement 21, 22 font partie intégrante du boîtier 2.
  • Selon un mode particulier de réalisation, le piston externe comporte un corps cylindrique ayant deux extrémités. Une première extrémité comporte une première face d'appui 50 sur laquelle s'applique la force de commande externe FC. Une seconde extrémité du piston externe comporte un épaulement 51. Une face externe 52 de l'épaulement 51 du piston externe vient en contact avec la première butée 21 lorsque l'interrupteur de commande électrique 1 est dans une position de repos. Une seconde butée 22 bloque le déplacement du piston externe par l'intermédiaire de la face interne 53 de l'épaulement 51 lorsque l'interrupteur de commande électrique 1 est dans sa position de détection.
  • En position de repos, le piston externe est maintenu contre la première butée 21 sous l'action d'au moins un moyen élastique de retour 7. Ledit moyen élastique applique une force de retour FR sur le piston externe. La force de retour FR est destinée à s'opposer à la force de commande externe FC. La force de retour FR est de préférence appliquée sur la seconde extrémité du corps cylindrique du piston externe. Selon cet exemple de réalisation, ledit au moins un moyen élastique de retour 7 comporte un ressort hélicoïdal positionné entre le fond du boîtier et la face interne 53 de l'épaulement 51 du piston externe.
  • L'interrupteur de commande électrique 1 comprend des moyens de découplage 6, 8, 9 entre le premier moyen de commande 5 et le contact électrique 3. Les moyens de découplage 6, 8, 9 comportent des moyens pour déplacer le contact électrique 3 du premier état électrique au second état électrique et inversement, à une vitesse dont une valeur maximale est prédéterminée. La vitesse de déplacement du contact électrique 3 est indépendante de la vitesse du premier moyen de commande 5 quand la vitesse du premier moyen de commande 5 est supérieure à ladite valeur maximale prédéterminée. Autrement dit, les moyens de découplage 6, 8, 9 autorisent un changement d'état électrique de chaque contact électrique 3, à une vitesse indépendante de ia vitesse du premier moyen de commande 5 du poussoir de commande 4.
  • Le poussoir de commande 4 comprend un second moyen de commande 6 dont le déplacement provoque le changement d'état électrique du contact électrique 3. Le second moyen de commande 6 comporte un piston interne. Ledit piston interne comporte un axe longitudinal 100 coaxial avec celui du piston externe du premier moyen de commande 5. Ledit second moyen de commande 6, se déplace en translation selon une direction parallèle à celle du déplacement du bouton poussoir 4.
  • Selon un mode de réalisation, Le piston interne comprend un corps cylindrique ayant deux extrémités. La surface externe du corps cylindrique possède au moins une collerette 60. Ladite collerette est de préférence placée à une première extrémité dudit corps. Le piston interne comporte une surface d'appui 61 destinée actionnée le contact électrique dans la position de détection. Cette surface d'appui se trouve de préférence à une seconde extrémité du piston. Le piston interne est de préférence creux pour être monté coulissant autour du corps cylindrique du piston externe.
  • Selon un mode particulier de réalisation, le piston interne actionne le poussoir de commande 11 du micro rupteur de la cellule électrique 10.
  • Les moyens de découplage 6, 8, 9 comportent au moins un moyen élastique de commande 8 générant une force de commande interne fc. Cette force de commande interne fc fixe une première vitesse maximale prédéterminée V1 max de déplacement du contact électrique 3 du premier état électrique au second état électrique.
  • Cette force de commande interne fc s'applique sur le second moyen de commande 6 pour l'entraîner en déplacement. La force de commande interne fc est indépendante de la force de commande externe FC. La force de commande interne fc est directement proportionnelle à la raideur du ou des moyens élastiques de commande 8.
  • La vitesse de commande du second moyen de commande 6, autrement dit la vitesse de déplacement du piston interne dépendra essentiellement de la force de commande interne fc.
  • En outre, la vitesse de déplacement du second moyen de commande 6 est indépendante de la vitesse de déplacement du premier moyen de commande 5 quand la vitesse du premier moyen de commande 5 est supérieure à la première valeur maximale prédéterminée V1 max.
  • Selon cet exemple de réalisation, ledit au moins un moyen élastique de commande 8 comporte un ressort hélicoïdal positionné entre une surface interne du boîtier et la première extrémité du corps cylindrique du piston interne. Les ressorts des moyens élastiques de commande 8 et de retour 7 sont coaxiaux.
  • En position de repos de l'interrupteur de commande électrique 1, le piston interne est maintenu sous l'action de la force de commande interne fc, contre une première butée escamotable mobile 23.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, la butée escamotable mobile 23 fait partie intégrante du piston externe. La collerette 30 du piston interne est destinée venir en butée contre la face externe 52 de l'épaulement 51 du piston externe. La force de retour FR s'appliquant sur le piston externe, est opposée à la force de commande interne fc. Ladite force de retour suppose alors indirectement au déplacement du piston interne. La force de retour FR est d'intensité supérieure à la force de commande interne fc.
  • Le déplacement du piston interne ne peut débuter qu'après l'effacement de la butée escamotable mobile 23. Autrement dit, le piston interne ne peut pas se déplacer quand le piston externe est positionné contre la première butée 21, c'est à dire tant que le poussoir de commande 4 n'a pas commencé son déplacement. Le déplacement du premier moyen de commande 5 sous l'action de force de commande externe FC libère le déplacement du second moyen de commande 6 sous l'action de force de commande interne fc.
  • Les moyens découplage 6, 8, 9 comportent un moyen de commande élastique interne 9 générant une force de maintien fm sur le ou les contacts électriques 3. Cette force de maintien fm fixe une seconde vitesse maximale prédéterminée V2max de déplacement du ou des contacts électriques 3 du second état électrique au premier état électrique.
  • En outre, la vitesse déplacement du contact électrique 3 du second état électrique au premier état électrique est indépendante de la vitesse de déplacement du second moyen de commande 6 quand la vitesse du second moyen de commande 6 est supérieure à la seconde valeur maximale prédéterminée V2max.
  • La force de maintien fm s'oppose à la force de commande interne fc et est d'intensité inférieure.
  • Le fonctionnement de l'interrupteur de commande électrique 1 est le suivant.
  • Sous l'effet de la force de commande externe FC appliquée sur le poussoir de commande 4, le premier moyen de commande 5 tend à se déplacer selon son axe longitudinal 100. L'interrupteur de commande électrique 1 quitte son état de repos.
  • Le déplacement du premier moyen de commande 5 sous l'effet de la force de commande externe FC, libère le déplacement du second moyen de commande 6. En effet, dès que la butée escamotable mobile 23 se retire, autrement dit dès le piston externe commence à se déplacer, le piston interne se déplace sous l'action de la force de commande interne fc.
  • Deux modes de fonctionnement sont observables en fonction de la vitesse de déplacement du premier moyen de commande 5.
  • Si la vitesse de déplacement du premier moyen de commande 5 est supérieure à la première vitesse maximale prédéterminée V1 max imposée par la force de command interne fc, les pistons externe et interne se déplacent dans la même direction mais à des vitesses distinctes. Le piston externe entraîné par la force de commande externe FC se déplace plus rapidement que le piston interne. Ledit piston interne perd alors le contact avec la butée escamotable 23. La vitesse de déplacement du piston interne est alors uniquement dépendante de ia force de commande fc. Ladite force de commande est calibrée de manière à ce que la vitesse de commande et la force d'impact du piston interne sur le contact électrique 3 de la cellule électrique ne soient pas responsables d'une détérioration dudit contact électrique 3. Selon ce mode de réalisation, le premier moyen de commande 5 peut atteindre la seconde butée 22 avant que le piston interne n'ait provoqué le changement d'état électrique du contact électrique 3. Le premier moyen de commande 5 peut alors se positionner sur la seconde butée 22 avant que l'interrupteur de commande électrique 1 ne soit dans son état de détection.
  • Si la vitesse de déplacement du premier moyen de commande 5 est inférieure ou égale à la première vitesse maximale prédéterminée V1 max imposée par la force de command interne fc, le piston externe et interne se déplacent dans la même direction et à une même vitesse. Le piston interne reste en contact avec la butée escamotable mobile 23 au cours de son déplacement. La vitesse de déplacement du piston interne, sensiblement égale à celle du premier moyen de commande 5 est alors imposée par la force de commande externe FC. Selon ce mode de réalisation, dans une première phase du déplacement, les deux pistons interne et externe se déplacent ensemble jusqu'au moment où :
    • soit le piston externe rencontre sa deuxième butée 22 et s'immobilise,
    • soit le piston interne provoque le changement d'état électrique du contact électrique 3 et s'immobilise.
    Le piston interne ou externe encore en mouvement termine alors sa course et s'immobilise à son tour. L'interrupteur de commande électrique 1 se trouve alors dans son état de détection.
  • De manière générale, quand la vitesse de déplacement du premier moyen de commande 5 du bouton poussoir 4 est supérieure à la première vitesse maximale prédéterminée V1 max, la vitesse de commande du second moyen de commande 6 ne dépend que de la force de commande interne fc ; autrement dit la vitesse déplacement du ou des contacts électriques 3 du premier état électrique au second état électrique est totalement indépendante de la vitesse de déplacement du premier moyen de commande 5. En outre, la force d'impact du piston interne sur le ou les contacts électriques 3 est alors aussi totalement indépendante de la force de commande externe FC. Dans tous les cas, la vitesse maximale du piston interne est imposée par la force de commande interne fc.
  • Le découplage entre le premier moyen de commande 5 et le ou les contacts électriques concerne essentiellement la vitesse de déplacement du piston externe et la vitesse de changement d'état électrique du contact électrique 3. Par ailleurs, le découplage concerne aussi l'intensité de la force de commande externe FC appliquée sur le poussoir de commande 4 et la force de commande interne fc tendant à changer l'état électrique du contact électrique 3.
  • Lorsque l'effort de commande externe FC s'annule, l'interrupteur de commande électrique va quitter son état de détection et retourner dans un état de repos. Le premier moyen de commande 5 tend alors à se déplacer en sens inverse sous l'action de la force de retour FR.
  • Selon ce mode de réalisation, comme représenté sur la figure 10, la force de retour FR est appliquée sur la face interne 53 de l'épaulement 51 du piston externe des premiers moyens de commande 5.
  • Au cours de son déplacement, le piston externe va entraîner en translation le piston interne qui a repris contact avec la butée escamotable mobile 23 du piston externe. La force de retour FR étant supérieure à la force de commande interne fc, le déplacement le premier moyen de commande 5 entraîne celui du second moyen de commande 6.
  • Selon ce mode de réalisation, le piston interne relâche alors la pression exercée le contact électrique 3 de la cellule électrique 10. Ledit contact électrique reprend une position de repos sous l'action de la force de maintien fm du moyen de commande élastique interne 9. Ladite force de maintien fm fixe la seconde vitesse maximale prédéterminée V2max de déplacement du contact électrique 3 du second état électrique au premier état électrique. La vitesse déplacement du contact électrique 3 du second état électrique au premier état électrique est indépendante de la vitesse de déplacement du second moyen de commande 6 quand la vitesse du piston interne du second moyen de commande 6 est supérieure à la seconde valeur maximale prédéterminée V2max.
  • Compte tenu que la force de retour FR est généralement très supérieure à la force de maintien fm, la vitesse de changement d'état électrique du contact électrique 3 est alors fixée par le moyen de commande élastique interne 9.
  • Ainsi, au moment du retour de l'interrupteur de commande vers la position de repos, on observe alors un découplage entre la vitesse de déplacement du poussoir de commande 4 et la vitesse de changement d'état électrique du ou des contacts électriques.
  • Selon une première variante de réalisation, la cellule électrique qui comportait trois contacts A, B, C peut être remplacée par une cellule électrique à deux contacts A, B. Dans ce cas, la première borne électrique A est déconnectée de la seconde borne électrique B lorsque l'interrupteur est dans un état de repos En outre, la première borne électrique A est reliée à la seconde borne électrique B lorsque l'interrupteur de commande électrique est dans une état de détection.
  • Selon une seconde variante de réalisation, l'interrupteur de commande électrique à bouton poussoir comporte plusieurs cellules électriques. En effet l'interrupteur de commande électrique à bouton poussoir peut être bipolaire, tripolaire ou tétrapolaire.

Claims (9)

  1. Interrupteur de commande électrique à bouton poussoir (1) comprenant un boîtier (2) dans lequel sont positionnés :
    • au moins un contact électrique (3) ayant au moins un premier et un second état électrique,
    • un poussoir de commande (4) comprenant :
    • un premier moyen de commande (5) destiné à se déplacer sous l'action de la force de commande externe (FC),
    • un second moyen de commande (6) se déplaçant sous l'action d'une force de commande interne (fc) pour placer ledit au moins un contact électrique (3) d'un premier état électrique à un second état électrique,
    • des moyens de découplage (6, 8, 9) entre le premier moyen de commande (5) et ledit au moins un contact électrique (3),
    caractérisé en ce que les moyens de découplage (6, 8, 9) comportent des moyens pour déplacer ledit au moins un contact électrique (3) du premier état électrique au second état électrique et inversement, à une vitesse dont une valeur maximale est prédéterminée,
    - la vitesse de déplacement du ou des contacts électriques (3) du premier au second état électrique est indépendante de la vitesse du premier moyen de commande (5) quand la vitesse dudit premier moyen est supérieure à une première vitesse maximale prédéterminée (V1 max), et
    - la vitesse de déplacement du ou des contacts électriques (3) du second au premier état électrique est indépendante de la vitesse du premier moyen de commande (5) quand la vitesse dudit premier moyen est supérieure à une seconde vitesse maximale prédéterminée (V2max).
  2. Interrupteur de commande selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de découplage (6, 8, 9) comportent au moins un moyen élastique de commande (8) fournissant la force de commande interne (fc) fixant la première vitesse maximale prédéterminée (V1 max).
  3. Interrupteur de commande selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comporte une butée escamotable (23) libérant le déplacement du second moyen de commande (6) sous l'action de la force de commande interne (fc) lorsque le premier moyen de commande (5) se déplace sous l'action de la force de commande externe (FC)
  4. Interrupteur de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens découplage (6, 8, 9) comportent un moyen de commande élastique interne (9) générant une force de maintien (fm) fixant la seconde vitesse maximale prédéterminée (V2max).
  5. Interrupteur de commande selon la revendication 5 caractérisé en ce que la force de maintien (fm) s'oppose à la force de commande interne (fc) et est d'intensité inférieure.
  6. Interrupteur de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen élastique de retour (7) appliquant une force de retour (FR) sur le poussoir de commande (4), la force de retour (FR) étant destinée à s'opposer à la force de commande (FC).
  7. Interrupteur de commande selon la revendication 7 caractérisé en ce que la force de retour (FR) s'oppose à la force de commande interne (fc) et est d'intensité supérieure.
  8. Interrupteur de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le second moyen de commande (6) se déplace en translation selon une direction parallèle à celle du déplacement du premier moyen de commande (5).
  9. Interrupteur de commande selon la revendication 9 caractérisé en ce que le premier moyen de commande (5) comporte un piston externe et le second moyen de commande (6) comporte un piston interne, lesdits pistons interne et externe comportant des axes longitudinaux coaxiaux (100).
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