EP3975216A1 - Ensemble de pièces permettant la réalisation d'un interrupteur - Google Patents

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EP3975216A1
EP3975216A1 EP21197007.4A EP21197007A EP3975216A1 EP 3975216 A1 EP3975216 A1 EP 3975216A1 EP 21197007 A EP21197007 A EP 21197007A EP 3975216 A1 EP3975216 A1 EP 3975216A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
button
electrical contact
distal end
switching
switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP21197007.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3975216B1 (fr
Inventor
Ludovic Niguet
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.)
Thales Avionics SAS
Original Assignee
Crouzet SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Crouzet SA filed Critical Crouzet SA
Publication of EP3975216A1 publication Critical patent/EP3975216A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3975216B1 publication Critical patent/EP3975216B1/fr
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Classifications

    • 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
    • H01H13/26—Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members
    • H01H13/36—Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members using flexing of blade springs

Definitions

  • the invention relates to a set of parts allowing the realization of a switch with abrupt switching and, alternately, with slow switching.
  • the invention also relates to a slow-switching switch made from the parts of this assembly.
  • Snap-action switches are used to quickly switch an electrical contact between closed and open states. Such an abrupt switching is also known by the term “snap action”. Sudden switching is, for example, useful for limiting the appearance of an electric arc.
  • a snap switch is disclosed in the application US10283285 .
  • Another switch is disclosed in the application US5565666A1 .
  • Slow switching switches allow the electrical contact to be moved slowly between its closed and open states. These slow-switching switches have, for example, the advantage of not producing a snapping noise when the electrical contact moves between its closed and open states.
  • the invention aims to simplify the manufacture of these sudden-switching and slow-switching switches. To this end, it relates to a set of parts according to claim 1.
  • the invention also relates to a slow-switching switch made from parts of the claimed assembly.
  • the figures 1 and 3 to 5 represent a switch 2 with sudden switching.
  • the figure 2 and 6 to 7 represent a slow switching switch 3.
  • the figures 3 to 7 are block diagrams intended to illustrate the operation of the switches 2 and 3. For this, the representations of the various parts of the switches in the block diagrams are simplified to the extreme. Moreover, the amplitude of the displacements and the deformations of the different parts shown in these diagrams have been exaggerated for ease of understanding.
  • the figures are oriented with respect to an orthogonal reference XYZ.
  • the X and Y directions are horizontal.
  • the Z direction is vertical.
  • Terms such as “ left”,”right “ are defined with respect to the X direction.
  • Terms such as “ front” and “rear” are defined with respect to the Y direction.
  • Terms such as “up”, “bottom”,”upper”,”lower”,”above “,” below “ are defined relative to the Z direction.
  • the frame 4 serves as a support for the different parts of the switch 2.
  • it also forms a box inside which these different parts are housed.
  • it is formed of two essentially parallelepipedic shells which fit together along a vertical joint plane to form the frame 4.
  • the frame 4 is rigid, that is to say it does not deform during use. Typically, for this, it is made of a hard material, that is to say for example a material whose Young's modulus is greater than 0.1 GPa or 1 GPa under normal pressure and temperature conditions.
  • the frame 4 also electrically insulates the various conductive parts that it houses from the outside.
  • the frame 4 is also made of an electrically insulating material.
  • electrically insulating material designates a material whose electrical conductivity at 20° C. is less than 10 -6 S/m and, preferably, less than 10 -10 S/m or 10 -15 S/m. Mr.
  • frame 4 is made of an electrically insulating polymer material.
  • Chassis 4 has different housings for receiving the different parts of switch 2. For this purpose, it has in particular a housing 22 for receiving button B1.
  • Terminals 6 to 8 are fixed without any degree of freedom on frame 4. They allow the switch to be electrically connected to an external electrical circuit. To this end, terminals 6 to 8 are made of an electrically conductive material.
  • an electrically conductive material designates a material whose electrical conductivity at 20° C. is greater than 10 5 S/m and, preferably, greater than 10 6 S/m or 10 7 S/m. Typically, terminals 6 to 8 are made of metal.
  • terminals 6 to 8 are electrical terminals.
  • Electrical contacts 10 to 12 are also made of electrically conductive material.
  • the contacts 10 and 12 are fixed respectively, without any degree of freedom, on the terminals 6 and 8.
  • the contact 10 is here located above the contact 12 and insulated, mechanically and electrically, from the contact 12 permanently by a blade of 'air.
  • Contact 11 moves relative to frame 4 between a closed state shown in the figure 1 and an open state.
  • the contact 11 is directly mechanically supported on the contact 10 and mechanically remote from the contact 12.
  • the terminals 6 and 7 are therefore electrically connected to each other and the terminals 7 and 8 are electrically isolated from each other.
  • the contact 11 is directly mechanically supported on the contact 12.
  • the terminals 6 and 7 are electrically isolated from each other and the terminals 7 and 8 are electrically connected to each other.
  • the contact 11 moves between its open and closed states following a trajectory contained in a vertical plane parallel to the directions X and Z.
  • This vertical plane is hereinafter referred to as the “plane of displacement”.
  • the spring 32 permanently exerts on the end 30 a force denoted F 1 .
  • the spring 32 is fixed on one side to the end 30 and on the opposite side to a point 36 of attachment.
  • Point 36 is fixed to frame 4 and allows spring 32 to pivot around an axis parallel to direction Y passing through this point 36 of attachment.
  • the spring 32 is systematically stressed in compression between the end 30 and the point 36.
  • the spring 32 is a leaf spring compressed between the end 30 and the point 36. This leaf spring is curved downwards as illustrated in the figures.
  • the arm 34 is stretched between the end 30 and an attachment point 38 mechanically connected to the frame 4.
  • the arm 34 is kept permanently stretched between the end 30 and the point 38, in particular, by the spring 32.
  • the arm 34 permanently exerts on the end 30 a force F 2 which at least partially opposes the force F 1 of the spring 32.
  • the direction of this force F 2 can be modified by deforming the switching element 16 using the button B1 as will be explained later.
  • the arm 34 is rigid in tension.
  • a part is considered to be “ rigid in tension” if its elongation, when it is stretched by a force whose amplitude is equal to the force F 1 or F 2 is negligible. That is to say that this elongation remains less than 0.5 mm or 0.1 mm.
  • the arm 34 is a flexible arm, that is to say it deforms in bending without excessive effort.
  • the arm 34 comprises two fine branches which extend parallel to one another. They are each located on a respective side of the spring 32 in top view.
  • Point 38 is mechanically connected to frame 4. It allows arm 34 to pivot around an axis parallel to direction Y and passing through this point 38. In addition, here point 38 is also movable in translation in a plane vertical. For this purpose, point 38 is mechanically connected to frame 4 by a return spring 40 and a beam 42.
  • the spring 40 opposes the movement of the point 38 downwards.
  • This spring 40 is interposed between point 38 and a lower part of frame 4.
  • spring 40 is a coil spring.
  • the beam 42 holds the point 38 on the upper end of the spring 40.
  • the beam 42 is fixed, on one side, to the point 38 and, on the opposite side, to the frame 4.
  • the point 38 is fixed without any degree of freedom at the end of the beam 42.
  • the lower end of the beam 42 is mechanically connected to the frame 4 by a pivot connection whose axis of rotation is parallel to the Y direction.
  • the lower end of the beam 42 is received in a basin provided in the frame 4 and which allows the beam 42 to pivot around the point of contact between the bottom of this basin and its lower end.
  • the beam 42 guides the movement of the point 38 inside the frame 4.
  • the beam 42 is rigid in bending and in compression.
  • a part is considered “rigid in bending” if it is not flexible.
  • rigid in compression is meant the fact that the shortening of the beam 42 during the use of the switch 2 is negligible, that is to say less than 0.5 mm or 0.1mm. Under these conditions, the beam 42 guides the point 38 along an arcuate trajectory centered on the lower end of this beam 42.
  • point 36 in the released position of button B1, point 36 is located lower than point 38 and lower than end 30.
  • the switching element 16 has an area 44 ( Figures 3 to 5 ) support which makes it possible to deform this switching element 16 from a conformation of rest, represented on the figures 1 and 3 , up to a first deformed conformation, represented on the figure 4 , passing through an unstable conformation schematically represented on the figure 5 .
  • the resultant R( Figure 3 ) of the forces F 1 and F 2 is directed upwards.
  • the resultant R is the vector sum of the forces F 1 and F 2 . It is illustrated on the block diagrams next to end 30 to improve the readability of these diagrams.
  • the electrical contact 11 is therefore permanently biased upwards and therefore maintained in contact with the contact 10.
  • the resultant R ( Figure 5 ) of the forces F 1 and F 2 is zero. More precisely, in the unstable conformation, the forces F 1 and F 2 are of the same amplitude, but of opposite directions. In this unstable conformation, the forces F 1 and F 2 are aligned on an axis A1 of sudden switching ( figure 3 and 5 ). The A1 axis is contained in the movement plane.
  • Area 44 is located to the left of a pivot plane.
  • the pivot plane is the vertical plane that passes through the point of attachment of the switching element closest to end 30.
  • the point of attachment closest to end 30 is item 36.
  • zone 44 is located on arm 34 and, more precisely, on the part of arm 34 located to the left of the pivot plane and which extends to point 38.
  • the switching element 16 also includes a support zone 46 ( figures 6 and 7 ) which, when pressed, causes a slow switch between closed and open states. More precisely, the zone 46 makes it possible to deform the switching element 16 from its rest conformation, also represented on the figure 6 , down to a second distorted conformation shown in the figure 7 and this without going through an unstable conformation. Zone 46 is located to the right of the pivot plane and, more precisely, between the pivot plane and the end 30.
  • the contact 12 also forms a stop which prevents the distal end 30 from descending below this axis A2.
  • the contact 12 is located above the axis A2 so that the contact 11 comes into abutment against this contact 12 before the end 30 reaches the axis A2.
  • Button B1 makes it possible to trigger a sudden switching of contact 11 between its closed and open states when it is moved between a released position represented on the figures 1 and 3 and an actuated position shown on the figure 4 .
  • the button B1 is for example directly movable by the hand of a user or by any other material device such as, for example, a door or a robot.
  • button B1 slides inside housing 22 between its released position and its actuated position. In its released position, an upper part of the button B1 protrudes beyond the frame 4. In the actuated position, the button B1 is further pressed inside the frame 4. Here, the button B1 moves in translation between its released and actuated positions along a vertical depression axis. In its released position, contact 11 is in its closed state and, conversely, in its actuated position, contact 11 is in its open state.
  • the button B1 has a lug 50 whose lower end bears directly on the zone 44 of the switching element 16 .
  • lug 50 pushes zone 44 downwards when button B1 moves from its released position to its actuated position.
  • the lug 50 is arranged so that its lower end crosses the axis A1 when the button B1 is pressed. For this, the lug 50 forms a projection directed downwards on the lower side of the button B1.
  • the button B1 has no lug capable of coming to bear on the support zone 46 of the switching element 16 when it moves between its released and actuated positions.
  • Switch 3 is made with the same parts as switch 2, except that button B1 is replaced by button B2.
  • the button B2 slides inside the housing 22 between a released position, represented on the figure 2 and 6 , and an actuated position shown on the figure 7 .
  • Button B2 slides vertically inside housing 22 along the same insertion axis as that along which button B1 slides. In its rest position, its upper part protrudes beyond frame 4. In its actuated position, button B2 is further depressed inside frame 4.
  • Button B2 makes it possible to switch contact 11 slowly between its closed and open states.
  • it comprises a lug 52 whose lower end bears directly on the support zone 46 of the switching element 16 .
  • Pin 52 depresses area 46 when button B2 moves from its released position to its depressed position.
  • the button B2 makes it possible to deform the element 16 from its rest conformation represented on the figure 6 up to the second deformed conformation represented on the figure 7 . From then on, button B2 only causes a slow switching between the closed state and the open state.
  • button B2 does not cause any sudden switching between the closed and open states. To this end, button B2 has no additional lug capable of pressing in area 44.
  • the lug 52 is shaped so that the distal end 30 is always above an axis A3 ( figure 7 ).
  • Axis A3 is the axis passing through point 36 and end 30 when switching element 16 is in its second deformed conformation.
  • the lug 52 is long enough for the contact 11 to bear against the contact 12 in the actuated position, and short enough for it to always remain above the axis A3.
  • the button B2 is the symmetrical button B1 with respect to the axis of depression.
  • the buttons B1 and B2 are identical and differ only from each other by their mounting orientation inside the frame 4. More precisely, to obtain a snap-action switch, the button B1 is mounted with an orientation such that the lug 50 bears against the area 44. Conversely, to obtain a slow switching switch, the same button is mounted inside the frame 4 in the same housing 22 but with an orientation in which the lug 50 comes directly resting on zone 46. For this, lug 50 is eccentric with respect to the driving axis.
  • Switch 3 therefore differs from switch 2 only by the mounting orientation of button B1.
  • the combination of parts common to switches 2 and 3 form a set of parts allowing the production of a switch with abrupt switching and, alternately, with slow switching.
  • switch 2 The operation of switch 2 is as follows: spring 40 permanently urges button B1 towards its released position. Thus, in the absence of external stress, button B1 is in its released position. In the released position, as shown in the picture 3 , the resultant R of the forces F 1 and F 2 , exerted respectively by the spring 32 and the arm 34 on the end 30, is directed upwards. This keeps contact 11 pressed against contact 10. Contact 11 is therefore in its closed state.
  • This conformation is unstable because, as soon as the angle between the force F 2 and the axis A1 is different from zero, the resultant R of the forces F 1 and F 2 which appears tends to move the element 16 away from this unstable conformation.
  • button B1 When the button B1 is released, it rises vertically from its actuated position to its released position under the action of the spring 40. During this movement, the lower end of the lug 50 crosses, in the opposite direction, the axis which passes through point 36 and end 30 when contact 11 is in its open state. As soon as the lower end of the lug 50 is above this axis, this causes a sudden switching of the contact 11 to its closed state. Then, spring 40 pushes button B1 back until it returns to its released position.
  • the operation of the switch 3 is as follows: in the released position of the button B2, the conformation of the switching element 16 is the same as that described with reference to the picture 3 . Thus, in this released position of the button B2, the resultant R of the forces F 1 and F 2 maintains the contact 11 pressed against the contact 10. Moreover, this resultant R also maintains the button B2 in its released position.
  • contact 11 moves from contact 10 to contact 12 with a speed proportional to the speed at which button B2 is pressed.
  • the contact 11 reaches the open state represented on the figure 7 , here, the lower end of the lug 52 and the zone 46 remain above the axis A3.
  • the angle between the force F 2 and the axis A3 is greater than zero and the force F 2 is inclined upwards.
  • the resultant R of the forces F 1 and F 2 is non-zero and remains directed upwards. Consequently, as soon as button B2 is released, the resultant R of forces F 1 and F 2 brings button B2 back to its released position and contact 11 to its closed state.
  • the angle between the force F 2 and the axis A1 is small.
  • an angle is “ low ” if the absolute value of this angle is less than 25° and preferably less than 10° or 5° or 3°.
  • the travel of the button B1 before triggering the sudden switching is small.
  • this stroke is less than 4 mm or 2 mm.
  • the angle between force F 2 and the axis passing through point 36 and end 30 is preferably small.
  • the sudden switching to the closed state also occurs very quickly after button B1 is released.
  • the forces F 1 and F 2 always designate, respectively, the force exerted by the spring corresponding to the spring 32 and the force exerted by the arm corresponding to the arm 34.
  • the figures 8 to 12 represent a second embodiment of a set of parts for the realization of a switch 60 with sudden switching and a switch 62 with slow switching.
  • the parts whose function is identical to the function of a part of the embodiment of the figures 1 to 7 carry the same numerical references followed by the letter “a”.
  • part 34a designates an arm which performs exactly the same function as arm 34 of the previous embodiment.
  • the housings for receiving the buttons B1a and B2a have not been shown.
  • switch 60 The main difference between switch 60 and switch 2 is that the attachment point 38a is mechanically connected to the frame 4a without any degree of translational freedom. For this, the spring 40 and the beam 42 are omitted. Here, the point 38a is therefore only connected to the frame 4a by a pivot connection.
  • the frame 4a may include a second housing distinct from the first housing which receives the button B1a.
  • the second housing is located directly above the support zone 46a of the switching element 16a.
  • the button B2a is not necessarily the symmetrical button B1a with respect to the axis of depression of these buttons.
  • switches 60 and 62 can be deduced from the explanations given previously for switches 2 and 3 and from the block diagrams represented on the figures 9 to 12 . More specifically, the figure 9 and 10 represent the button B1a in its positions, respectively, released and actuated. The figures 11 and 12 represent the button B2a in its positions, respectively, released and actuated.
  • the figures 13 to 17 represent a third embodiment of a set of parts for the realization of a switch 70 with sudden switching and a switch 72 with slow switching.
  • the parts which perform an identical function to the parts of the embodiment of the figures 1 to 7 bear the same numerical reference, but this time followed by the letter “ b ”.
  • the spring 32b is not a leaf spring, but a coil spring.
  • the figures 14 and 15 represent the button B1b, respectively, in its released position and its actuated position.
  • the figures 16 and 17 represent the button B2b, respectively, in its released position and its actuated position.
  • the operation of switches 70 and 72 can be deduced from the previous explanations and the block diagrams illustrated on the figures 14 to 17 .
  • the chassis may comprise a housing for the button B1 and an additional housing for the button B2.
  • the accommodation which receives the button B1 is located plumb and vis-à-vis the zone 44.
  • the housing which receives the button B2 is located plumb and vis-à-vis the zone 46. Therefore, in such an embodiment, it is possible to simultaneously mount the buttons B1 and B2 in their respective housings. Thus, the user causes a sudden switching by pressing button B1 and, alternately, a slow switching by pressing button B2.
  • actuating buttons previously described can be moved between their released and actuated position by movements other than a simple translational movement.
  • the actuating button is moved from its released position to its actuated position by a rotational movement around the driving axis.
  • the lug located on its lower part comprises an inclined face which, by shape cooperation with the support zone, transforms the rotational movement into a vertical displacement of the support zone to deform the switching element in the same way as that which is obtained using a translational movement.
  • buttons B1 and B2 are not symmetrical to each other with respect to the axis of depression centered on the housing 22.
  • the set of parts which allows the realization of the switch 2 and, alternately, switch 3 comprises all the parts common to these two switches plus buttons B1 and B2.
  • button B2 can be pressed to an extreme depressed position.
  • the button B2 In the extreme depressed position, the button B2 is even more deeply depressed inside the frame 4 than in its actuated position shown on the figure 7 .
  • the point 38 sinks against the restoring force of the spring 40. This causes the axis A2 to rotate around the point 36 so that the end 30 can be found under the axis A2 in this position of extreme depression.
  • the support zone 46 can also descend below the axis A3.
  • the resultant R can be directed downwards.
  • this extreme depression position can only be reached after contact 11 has come to rest on contact 12, no sudden switching occurs.
  • the arm 34 can be a rigid arm in bending. In this case, it is only the displacement of the point 38 in translation which makes it possible to modify the orientation of the force F 2 when the button B1 is moved between its released position and its depressed position.
  • arm 34 may also include a spring such as a coil spring or a leaf spring.
  • a spring such as a coil spring or a leaf spring.
  • beam 42 can be omitted.
  • the attachment points 36 and 38 can be arranged differently inside the frame 4.
  • the point 36 is located higher than the point 38 and than the end 30 in the conformation rest.
  • points 36 and 38 can be located in the same horizontal plane.
  • the shortest distance between the bearing zone and the distal end is then defined as being the shortest distance between the distal end and the fulcrum of the bearing zone which is closest to the distal end.
  • the support zone 44 is located on the beam 42.
  • the support zone 44 can also be located on the attachment point 38 in the embodiment of the figures 1 to 7 .
  • connection terminals can be made differently.
  • the terminals are conductive strips printed on the surface of the chassis.
  • Such conductive strips can be made using MID (“Molded Interconnect Device”) technology or other technologies.
  • leaf springs can be replaced by coil springs and vice versa.
  • the springs can also be in the form of a block of elastic materials such as a block of polymer material.
  • the leaf springs can be curved up or down.
  • One of the electrical contacts 10 and 12 can be omitted.
  • the switch then fulfills only one of the NC or NO functions.
  • the omitted electrical contact can be replaced by a simple mechanical contact electrically isolated from terminals 6 and 8.
  • contact 11 can be left in a position where it is isolated from the chassis by an air gap instead to be supported on an electrically insulated mechanical contact of terminal 8.
  • lug 52 is, for example, shaped so that the stroke of distal end 30 is shorter when it is moved by button B2, than when moved by button B1.
  • the contact 12 can be placed under the axis A2 and the contact 11 is shaped so that, in its open state, it bears directly on the contact 12 while maintaining the end 30 above the axis A2.
  • the contact 11 has an oblong shape which extends mainly vertically. This oblong shape is sufficiently elongated so that when its lower part rests on the contact 12 located under the axis A2, its upper part remains at the same time above this axis A2. The end 30 is then fixed on this upper part of the contact 11.
  • any additional depression of the button B2 inside the frame 4 is prohibited, for example, by an abutment of the frame 4.
  • the contact 12 is in addition an electrical contact makes it possible to obtain a switch capable of operating both as a normally closed switch and a normally open switch.
  • buttons B1 and B2 are received inside the same housing 22 of the frame makes it possible to obtain a frame common to the abrupt switching and slow switching switches.
  • this common chassis has no additional housing to receive another button. This simplifies the manufacture of both types of switches.
  • buttons B2 are symmetrical to the button B1 with respect to the axis of depression makes it possible to obtain a switch with abrupt switching and, alternately, a switch with slow switching simply by changing the mounting orientation of this button inside the chassis. This simplifies the manufacture of these switches.
  • the use of the spring 40 makes it possible to increase the return force which brings the button B1 back to its released position. This also makes it possible to increase the stroke of button B1 between its released and actuated positions.

Abstract

Ensemble de pièces permettant la réalisation d'un interrupteur à commutation brusque et, en alternance, à commutation lente, cet ensemble comportant :- un élément (16) de commutation comportant :- une première zone (44) d'appui qui permet, lorsqu'elle est enfoncée, d'obtenir une commutation brusque entre un état fermé et l'état ouvert de l'interrupteur,- un seconde zone (46) d'appui qui permet, lorsqu'elle est enfoncée, d'obtenir une commutation lente entre l'état fermé et l'état ouvert,- un premier bouton (B1) d'actionnement pour faire commuter brusquement l'interrupteur entre l'état fermé et l'état ouvert, ce premier bouton comportant un ergot (50) apte à venir en appui sur la première zone (44) d'appui,- un second bouton (B2) d'actionnement pour faire commuter lentement l'interrupteur entre l'état fermé et l'état ouvert, ce second bouton comportant un ergot (52) apte à venir en appui sur la seconde zone (46) d'appui.

Description

  • L'invention concerne un ensemble de pièces permettant la réalisation d'un interrupteur à commutation brusque et, en alternance, à commutation lente. L'invention concerne également un interrupteur à commutation lente réalisé à partir des pièces de cet ensemble.
  • Les interrupteurs à commutation brusque permettent de commuter rapidement un contact électrique entre des états fermé et ouvert. Une telle commutation brusque est également connue sous le terme anglais de «snap action». La commutation brusque est, par exemple, utile pour limiter l'apparition d'arc électrique. Un tel interrupteur à commutation brusque est divulgué dans la demande US10283285 . Un autre interrupteur est divulgué dans la demande US5565666A1 .
  • Les interrupteurs à commutation lente permettent de déplacer lentement le contact électrique entre ses états fermé et ouvert. Ces interrupteurs à commutation lente présentent, par exemple, l'avantage de ne pas produire un bruit de claquage lorsque le contact électrique se déplace entre ses états fermé et ouvert.
  • Jusqu'à présent, ces interrupteurs à commutation brusque et à commutation lente sont structurellement très différents. Ainsi, ils sont fabriqués sur des lignes de production différentes et nécessitent des outillages différents.
  • L'invention vise à simplifier la fabrication de ces interrupteurs à commutation brusque et à commutation lente. A cet effet, elle a pour objet un ensemble de pièces conforme à la revendication 1.
  • L'invention a également pour objet un interrupteur à commutation lente réalisé à partir des pièces de l'ensemble revendiqué.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels :
    • la figure 1 est une illustration schématique, en perspective et partielle, d'un premier mode de réalisation d'un interrupteur à commutation brusque ;
    • la figure 2 est une illustration schématique, en vue de face, d'un premier mode de réalisation d'un interrupteur à commutation lente ;
    • les figures 3 à 5 sont des schémas de principe illustrant différents états de fonctionnement de l'interrupteur de la figure 1 ;
    • les figures 6 et 7 sont des schémas de principe illustrant différents états de fonctionnement de l'interrupteur de la figure 2 ;
    • la figure 8 est une illustration partielle en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'un interrupteur à commutation brusque ;
    • les figures 9 et 10 sont des schémas de principe illustrant le fonctionnement de l'interrupteur de la figure 8 ;
    • les figures 11 et 12 sont des schémas de principe illustrant le fonctionnement d'un interrupteur à commutation lente réalisé à partir du même ensemble de pièces que celui utilisé pour réaliser l'interrupteur de la figure 8 ;
    • la figure 13 est une illustration partielle en perspective d'un troisième mode de réalisation d'un interrupteur à commutation brusque ;
    • les figures 14 et 15 sont des schémas de principe illustrant le fonctionnement de l'interrupteur de la figure 13 ;
    • les figures 16 et 17 sont des schémas de principe illustrant le fonctionnement d'un interrupteur à commutation lente réalisé à partir du même ensemble de pièces que celui utilisé pour réaliser l'interrupteur de la figure 13.
  • Dans la suite de cette description, les caractéristiques et fonctions bien connues de l'homme du métier ne sont pas décrites en détail.
  • Dans cette description, des exemples détaillés de modes de réalisation sont d'abord décrits dans un chapitre I en référence aux figures. Ensuite, dans un chapitre II, des variantes de ces modes de réalisation sont présentées. Enfin, dans un chapitre III, les avantages des différents modes de réalisation décrits sont présentés.
    • Chapitre I : Exemples de modes de réalisation :
  • Les figures 1 et 3 à 5 représentent un interrupteur 2 à commutation brusque. Les figures 2 et 6 à 7 représentent un interrupteur 3 à commutation lente.
  • Les figures 3 à 7 sont des schémas de principe destinés à illustrer le fonctionnement des interrupteurs 2 et 3. Pour cela, les représentations des différentes pièces des interrupteurs dans les schémas de principe sont simplifiées à l'extrême. De plus, l'amplitude des déplacements et les déformations des différentes pièces représentées dans ces schémas ont été exagérées pour faciliter la compréhension.
  • Dans ce mode de réalisation, l'interrupteur 2 est un interrupteur qui présente à la fois les fonctions NO (Normalement Ouvert) et NF (Normalement Fermé). A cet effet, l'interrupteur 2 comporte :
    • un châssis 4 ;
    • trois bornes de raccordements électriques 6, 7 et 8 ;
    • trois contacts électriques 10, 11 et 12 électriquement raccordés en permanence, respectivement, aux bornes électriques 6, 7 et 8 ;
    • un élément de commutation 16 ;
    • un bouton B1 d'actionnement de la commutation brusque de l'interrupteur 2.
  • Dans la figure 1 et les suivantes, les figures sont orientées par rapport à un repère orthogonal XYZ. Les directions X et Y sont horizontales. La direction Z est verticale. Les termes tels que « gauche », « droite » sont définis par rapport à la direction X. Les termes tels qu'« avant » et « arrière » sont définis par rapport à la direction Y. Les termes tels que « haut », « bas », « supérieur », « inférieur », «au-dessus », « en dessous » sont définis par rapport à la direction Z.
  • L'interrupteur 2 se comporte :
    • comme un interrupteur normalement fermé, pour toute charge électrique raccordée entre les bornes 7 et 6, et
    • comme un interrupteur normalement ouvert pour toute charge électrique raccordée entre les bornes 7 et 8.
  • Le châssis 4 sert de support aux différentes pièces de l'interrupteur 2. Ici, il forme également un boîtier à l'intérieur duquel sont logées ces différentes pièces. Par exemple, ici, il est formé de deux coquilles essentiellement parallélépipédiques qui s'emboîtent l'une dans l'autre le long d'un plan de jointure verticale pour former le châssis 4.
  • Sur la figure 1, seule la coquille arrière du châssis 4 est visible. Le châssis 4 est rigide, c'est-à-dire qu'il ne se déforme pas lors de son utilisation. Typiquement, pour cela, il est réalisé dans un matériau dur, c'est-à-dire par exemple un matériau dont le module de Young est supérieur à 0,1 GPa ou 1GPa dans des conditions normales de pression et de température.
  • Le châssis 4 isole aussi électriquement de l'extérieur les différentes pièces conductrices qu'il héberge. Pour cela, ici, le châssis 4 est aussi réalisé dans un matériau électriquement isolant.
  • Dans ce texte, le terme « matériau électriquement isolant » désigne un matériau dont la conductivité électrique à 20°C est inférieure à 10-6 S/m et, de préférence, inférieure à 10-10 S/m ou 10-15 S/m.
  • Typiquement, le châssis 4 est réalisé dans un matériau polymère électriquement isolant.
  • Le châssis 4 comporte différents logements pour recevoir les différentes pièces de l'interrupteur 2. A cet effet, il comporte en particulier un logement 22 pour recevoir le bouton B1.
  • Les bornes 6 à 8 sont fixées sans aucun degré de liberté sur le châssis 4. Elles permettent de raccorder électriquement l'interrupteur à un circuit électrique extérieur. A cet effet, les bornes 6 à 8 sont réalisées dans un matériau électriquement conducteur. Dans ce texte, un matériau électriquement conducteur désigne un matériau dont la conductivité électrique à 20 °C est supérieure à 105 S/m et, de préférence, supérieure à 106 S/m ou 107 S/m. Typiquement, les bornes 6 à 8 sont réalisées en métal.
  • Ici, les bornes 6 à 8 sont des cosses électriques.
  • Les contacts électriques 10 à 12 sont aussi réalisés en matériau électriquement conducteur. Les contacts 10 et 12 sont fixés respectivement, sans aucun degré de liberté, sur les bornes 6 et 8. Le contact 10 est ici situé au-dessus du contact 12 et isolé, mécaniquement et électriquement, du contact 12 en permanence par une lame d'air.
  • Le contact 11 se déplace par rapport au châssis 4 entre un état fermé représenté sur la figure 1 et un état ouvert.
  • Dans l'état fermé, le contact 11 est directement mécaniquement en appui sur le contact 10 et mécaniquement éloigné du contact 12. Dans l'état fermé, les bornes 6 et 7 sont donc électriquement raccordées l'une à l'autre et les bornes 7 et 8 sont électriquement isolées l'une de l'autre.
  • Dans l'état ouvert, le contact 11 est directement mécaniquement en appui sur le contact 12. Ainsi, dans l'état ouvert, les bornes 6 et 7 sont électriquement isolées l'une de l'autre et les bornes 7 et 8 sont électriquement raccordées l'une à l'autre.
  • Le contact 11 se déplace entre ses états ouvert et fermé en suivant une trajectoire contenue dans un plan vertical parallèle aux directions X et Z. Ce plan vertical est appelé par la suite « plan de déplacement ».
  • L'élément 16 de commutation permet de déplacer le contact 11 entre les états fermé et ouvert. En particulier, cet élément 16 permet de provoquer une commutation brusque entre les états fermé et ouvert et vice-versa en réponse à l'enfoncement du bouton B1. Pour cela, il comporte :
    • une extrémité distale 30 sur laquelle est fixé, sans aucun degré de liberté, le contact 11 ;
    • un ressort 32 ;
    • un bras 34 de liaison.
  • Le ressort 32 exerce en permanence sur l'extrémité 30 une force notée F1. A cet effet, le ressort 32 est fixé d'un côté à l'extrémité 30 et du côté opposé à un point 36 d'attache. Le point 36 est fixé sur le châssis 4 et permet au ressort 32 de pivoter autour d'un axe parallèle à la direction Y passant par ce point 36 d'attache.
  • Dans ce mode de réalisation, le ressort 32 est systématiquement contraint en compression entre l'extrémité 30 et le point 36.
  • Ici, le ressort 32 est une lame ressort comprimée entre l'extrémité 30 et le point 36. Cette lame ressort est incurvée vers le bas comme illustrée sur les figures.
  • Le bras 34 est tendu entre l'extrémité 30 et un point 38 d'attache mécaniquement raccordé au châssis 4. Le bras 34 est maintenu en permanence tendu entre l'extrémité 30 et le point 38, notamment, par le ressort 32.
  • Ainsi, le bras 34 exerce en permanence sur l'extrémité 30 une force F2 qui s'oppose au moins en partie à la force F1 du ressort 32.
  • La direction de cette force F2 peut être modifiée en déformant l'élément 16 de commutation à l'aide du bouton B1 comme cela sera expliqué par la suite. Pour cela, dans ce mode de réalisation, le bras 34 est rigide en tension.
  • Dans ce texte, une pièce est considérée comme étant « rigide en tension » si son allongement, lorsqu'elle est étirée par une force dont l'amplitude est égale à la force F1 ou F2 est négligeable. C'est-à-dire que cet allongement reste inférieur à 0,5 mm ou 0,1 mm.
  • De plus, dans ce mode de réalisation, le bras 34 est un bras flexible c'est-à-dire qu'il se déforme en flexion sans effort excessif.
  • Dans cette demande, une pièce est considérée comme étant « flexible » lorsque l'écart FL1-FL2, en valeur absolue, est supérieur à 0,5 mm et, de préférence, supérieure à 1 mm ou 2 mm, où :
    • FL1 est la flèche de cette pièce lorsque le bouton B1 est relâché, et
    • FL2 est la flèche de cette pièce lorsque le bouton B1 est actionné.
  • A cet effet, ici, le bras 34 comporte deux fines branches qui s'étendent parallèlement l'une à l'autre. Elles sont situées chacune d'un côté respectif du ressort 32 en vue de dessus.
  • Le point 38 est mécaniquement raccordé au châssis 4. Il permet au bras 34 de pivoter autour d'un axe parallèle à la direction Y et passant par ce point 38. De plus, ici, le point 38 est également déplaçable en translation dans un plan vertical. A cet effet, le point 38 est mécaniquement raccordé au châssis 4 par un ressort 40 de rappel et une poutre 42.
  • Le ressort 40 s'oppose au déplacement du point 38 vers le bas. Ce ressort 40 est interposé entre le point 38 et une partie inférieure du châssis 4. Par exemple, le ressort 40 est un ressort hélicoïdal.
  • La poutre 42 maintient le point 38 sur l'extrémité supérieure du ressort 40. Pour cela, la poutre 42 est fixée, d'un côté, au point 38 et, du côté opposé, au châssis 4.
  • Dans ce mode de réalisation, le point 38 est fixé sans aucun degré de liberté à l'extrémité de la poutre 42. L'extrémité inférieure de la poutre 42 est mécaniquement raccordée au châssis 4 par une liaison pivot dont l'axe de rotation est parallèle à la direction Y. Par exemple, pour cela, l'extrémité inférieure de la poutre 42 est reçue dans une cuvette aménagée dans le châssis 4 et qui permet à la poutre 42 de pivoter autour du point de contact entre le fond de cette cuvette et son extrémité inférieure.
  • La poutre 42 guide le déplacement du point 38 à l'intérieur du châssis 4. A cet effet, la poutre 42 est rigide en flexion et en compression.
  • Ici, une pièce est considérée comme "rigide en flexion" si elle n'est pas flexible. De plus, dans ce texte, par « rigide en compression » on désigne le fait que le raccourcissement de la poutre 42 lors de l'utilisation de l'interrupteur 2 est négligeable, c'est-à-dire inférieur à 0,5 mm ou 0,1 mm. Dans ces conditions, la poutre 42 guide le point 38 le long d'une trajectoire en arc de cercle centrée sur l'extrémité inférieure de cette poutre 42.
  • Dans ce mode de réalisation, dans la position relâchée du bouton B1, le point 36 est situé plus bas que le point 38 et plus bas que l'extrémité 30.
  • L'élément 16 de commutation présente une zone 44 (Figures 3 à 5) d'appui qui permet de déformer cet élément 16 de commutation depuis une conformation de repos, représentée sur les figures 1 et 3, jusqu'à une première conformation déformée, représentée sur la figure 4, en passant par l'intermédiaire d'une conformation instable schématiquement représentée sur la figure 5.
  • Dans la première conformation de repos, la résultante R (Figure 3) des forces F1 et F2 est dirigée vers le haut. La résultante R est la somme vectorielle des forces F1 et F2. Elle est illustrée sur les schémas de principe à coté de l'extrémité 30 pour améliorer la lisibilité de ces schémas. Le contact électrique 11 est donc sollicité en permanence vers le haut et donc maintenu en appui sur le contact 10.
  • Dans la conformation instable, la résultante R (Figure 5) des forces F1 et F2 est nulle. Plus précisément, dans la conformation instable, les forces F1 et F2 sont de même amplitude, mais de directions opposées. Dans cette conformation instable, les forces F1 et F2 sont alignées sur un axe A1 de commutation brusque (figures 3 et 5). L'axe A1 est contenu dans le plan de déplacement.
  • Dans la première conformation déformée, la résultante R (Figure 4) des forces F1 et F2 est dirigée vers le bas. Dans cette première conformation déformée, le contact 11 est donc sollicité en permanence vers le bas et maintenu en appui sur le contact 12.
  • La zone 44 est située à gauche d'un plan pivot. Le plan pivot est le plan vertical qui passe par le point d'attache de l'élément de commutation le plus proche de l'extrémité 30. Dans ce mode de réalisation, le point d'attache le plus proche de l'extrémité 30 est le point 36.
  • Ici, la zone 44 est située sur le bras 34 et, plus précisément, sur la partie du bras 34 située à gauche du plan pivot et qui s'étend jusqu'au point 38.
  • L'élément 16 de commutation comporte aussi une zone 46 d'appui (figures 6 et 7) qui permet, lorsqu'elle est enfoncée, de provoquer une commutation lente entre les états fermé et ouvert. Plus précisément, la zone 46 permet de déformer l'élément 16 de commutation depuis sa conformation de repos, également représentée sur la figure 6, jusqu'à une seconde conformation déformée représentée sur la figure 7 et cela sans passer par l'intermédiaire d'une conformation instable. La zone 46 est située à droite du plan pivot et, plus précisément, entre le plan pivot et l'extrémité 30.
  • Dans la seconde conformation déformée, la résultante R (Figure 7) des forces F1 et F2 est dirigée vers le haut et le contact 11 est en appui contre le contact 12. Ainsi, cette seconde conformation déformée se distingue de la première conformation déformée représentée sur la figure 4 par le fait que la résultante R est dirigée vers le haut et non pas vers le bas. Dans cette seconde conformation déformée, les points 36 et 38 sont alignés le long d'un axe A2 (figure 7) contenu dans le plan de déplacement.
  • Ici, le contact 12 forme aussi une butée qui empêche l'extrémité distale 30 de descendre sous cet axe A2. Ici, à cet effet, le contact 12 est situé au-dessus de l'axe A2 de sorte que le contact 11 vient en butée contre ce contact 12 avant que l'extrémité 30 n'atteigne l'axe A2.
  • Le bouton B1 permet de déclencher une commutation brusque du contact 11 entre ses états fermé et ouvert lorsqu'il est déplacé entre une position relâchée représentée sur les figures 1 et 3 et une position actionnée représentée sur la figure 4.
  • Le bouton B1 est par exemple directement déplaçable par la main d'un utilisateur ou par tout autre dispositif matériel comme, par exemple, une porte ou un robot.
  • Ici, le bouton B1 coulisse à l'intérieur du logement 22 entre sa position relâchée et sa position actionnée. Dans sa position relâchée, une partie supérieure du bouton B1 fait saillie au-delà du châssis 4. Dans la position actionnée, le bouton B1 est plus enfoncé à l'intérieur du châssis 4. Ici, le bouton B1 se déplace en translation entre ses positions relâchée et actionnée le long d'un axe d'enfoncement vertical. Dans sa position relâchée, le contact 11 est dans son état fermé et, à l'inverse, dans sa position actionnée, le contact 11 est dans son état ouvert.
  • Le bouton B1 comporte un ergot 50 dont l'extrémité inférieure est directement en appui sur la zone 44 de l'élément 16 de commutation. Ainsi, l'ergot 50 enfonce la zone 44 vers le bas lorsque le bouton B1 se déplace de sa position relâchée vers sa position actionnée. De plus, l'ergot 50 est agencé de manière à ce que son extrémité inférieure franchisse l'axe A1 lorsque le bouton B1 est enfoncé. Pour cela, l'ergot 50 forme une saillie dirigée vers le bas sur le côté inférieur du bouton B1.
  • A l'inverse, le bouton B1 est dépourvu d'ergot susceptible de venir en appui sur la zone 46 d'appui de l'élément 16 de commutation lorsqu'il se déplace entre ses postions relâchée et actionnée.
  • L'interrupteur 3 est réalisé avec les mêmes pièces que l'interrupteur 2, sauf que le bouton B1 est remplacé par un bouton B2.
  • Le bouton B2 coulisse à l'intérieur du logement 22 entre une position relâchée, représentée sur les figures 2 et 6, et une position actionnée représentée sur la figure 7. Le bouton B2 coulisse verticalement à l'intérieur du logement 22 le long du même axe d'enfoncement que celui le long duquel coulisse le bouton B1. Dans sa position de repos, sa partie supérieure fait saillie au-delà du châssis 4. Dans sa position actionnée, le bouton B2 est plus enfoncé à l'intérieur du châssis 4.
  • Le bouton B2 permet de faire commuter lentement le contact 11 entre ses états fermé et ouvert. Pour cela, il comporte un ergot 52 dont l'extrémité inférieure vient directement en appui sur la zone 46 d'appui de l'élément 16 de commutation. L'ergot 52 enfonce la zone 46 lorsque le bouton B2 se déplace depuis sa position relâchée vers sa position enfoncée. Ainsi, le bouton B2 permet de déformer l'élément 16 depuis sa conformation de repos représentée sur la figure 6 jusqu'à la seconde conformation déformée représentée sur la figure 7. Dès lors, le bouton B2 provoque uniquement une commutation lente entre l'état fermé et l'état ouvert.
  • A l'inverse, le bouton B2 ne provoque aucune commutation brusque entre les états fermé et ouvert. A cet effet, le bouton B2 est dépourvu d'ergot supplémentaire capable d'enfoncer la zone 44.
  • De plus, ici, l'ergot 52 est conformé pour que l'extrémité distale 30 soit toujours au-dessus d'un axe A3 (figure 7). L'axe A3 est l'axe passant par le point 36 et l'extrémité 30 lorsque l'élément 16 de commutation est dans sa seconde conformation déformée. Pour cela, l'ergot 52 est suffisamment long pour que le contact 11 vienne en appui sur le contact 12 dans la position actionnée, et suffisamment court pour qu'il reste toujours au-dessus de l'axe A3.
  • Dans cet exemple particulier de réalisation, le bouton B2 est le symétrique du bouton B1 par rapport à l'axe d'enfoncement. Dans ce cas, les boutons B1 et B2 sont identiques et se distinguent uniquement l'un de l'autre par leur orientation de montage à l'intérieur du châssis 4. Plus précisément, pour obtenir un interrupteur à commutation brusque, le bouton B1 est monté avec une orientation telle que l'ergot 50 vient en appui sur la zone 44. A l'inverse, pour obtenir un interrupteur à commutation lente, le même bouton est monté à l'intérieur du châssis 4 dans le même logement 22 mais avec une orientation dans laquelle l'ergot 50 vient directement en appui sur la zone 46. Pour cela, l'ergot 50 est excentré par rapport à l'axe d'enfoncement.
  • L'interrupteur 3 se distingue donc de l'interrupteur 2 uniquement par l'orientation de montage du bouton B1. Ainsi, la réunion des pièces communes aux interrupteurs 2 et 3 forment un ensemble de pièces permettant la réalisation d'un interrupteur à commutation brusque et, en alternance, à commutation lente.
  • Le fonctionnement de l'interrupteur 2 est le suivant : le ressort 40 sollicite en permanence le bouton B1 vers sa position relâchée. Ainsi, en absence de sollicitation extérieure, le bouton B1 est dans sa position relâchée. Dans la position relâchée, comme illustré sur la figure 3, la résultante R des forces F1 et F2, exercées respectivement par le ressort 32 et le bras 34 sur l'extrémité 30, est dirigée vers le haut. Cela maintient le contact 11 plaqué contre le contact 10. Le contact 11 est donc dans son état fermé.
  • Ensuite, le bouton B1 est poussé, par exemple par un utilisateur, vers l'intérieur du châssis 4. L'ergot 50 pousse alors la zone 44 vers le bas. Étant donné que la zone 44 est à gauche du plan pivot, la rotation de l'extrémité 30 dans le sens antihoraire est bloquée par le contact 10. Dès lors, l'enfoncement du bouton B1 provoque :
    • l'enfoncement du point 38 à l'encontre de la force de rappel du ressort 40, et
    • la déformation en flexion du bras 34.
    Cette déformation de l'élément 16 de commutation fait tourner la direction de la force F2 dans le sens antihoraire alors que la direction de la force F1 reste inchangée. Ainsi, l'angle entre la force F2 et l'axe A1 diminue jusqu'à atteindre une valeur nulle. Lorsque la valeur de cet angle est nulle, la conformation instable représentée sur la figure 5 est atteinte. Dans cette conformation instable, la zone 44 est alignée avec l'extrémité 30 et le point 36 sur l'axe A1. Les forces F1 et F2 s'annulent et leur résultante R est nulle.
  • Cette conformation est instable car, dès que l'angle entre la force F2 et l'axe A1 est différent de zéro, la résultante R des forces F1 et F2 qui apparaît tend à éloigner l'élément 16 de cette conformation instable.
  • Dès lors, lorsque l'extrémité inférieure de l'ergot 50 franchit l'axe A1, le contact 11 commute brusquement vers son état ouvert sans même pour cela qu'il soit nécessaire d'enfoncer plus le bouton B1. Le contact électrique entre les contacts 11 et 12 est alors établi (Figure 4).
  • Lorsque le bouton B1 est relâché, il remonte verticalement depuis sa position actionnée vers sa position relâchée sous l'action du ressort 40. Lors de ce déplacement, l'extrémité inférieure de l'ergot 50 franchit, en sens inverse, l'axe qui passe par le point 36 et l'extrémité 30 lorsque le contact 11 est dans son état ouvert. Dès que l'extrémité inférieure de l'ergot 50 est au-dessus de cet axe, cela provoque une commutation brusque du contact 11 vers son état fermé. Ensuite, le ressort 40 repousse le bouton B1 jusqu'à ce qu'il revienne dans sa position relâchée.
  • Le fonctionnement de l'interrupteur 3 est le suivant : dans la position relâchée du bouton B2, la conformation de l'élément 16 de commutation est la même que celle décrite en référence à la figure 3. Ainsi, dans cette position relâchée du bouton B2, la résultante R des forces F1 et F2 maintient le contact 11 plaqué contre le contact 10. De plus, cette résultante R maintient aussi le bouton B2 dans sa position relâchée.
  • Ensuite, lorsque le bouton B2 est enfoncé, par exemple par un utilisateur, vers l'intérieur du châssis 4, l'ergot 52 pousse la zone 46 vers le bas. Étant donné que la zone 46 se trouve à droite du plan pivot, le contact 10 n'interdit pas la rotation de l'extrémité 30 dans le sens horaire. Ainsi, l'extrémité 30 se déplace vers le bas. Au fur et à mesure que le bouton B2 est déplacé vers le bas, l'axe A3 qui passe par le point 36 et l'extrémité 30 tourne en même temps que la zone 46 descend. Ainsi, pendant tout ce déplacement, l'extrémité inférieure de l'ergot 52 reste au-dessus de cet axe. Tant que l'extrémité inférieure de l'ergot 52 est au-dessus de cet axe, la résultante R des forces F1 et F2 est non nulle et dirigée vers le haut. Ainsi, aucune commutation brusque du contact 11 ne se produit. Au contraire, le contact 11 se déplace du contact 10 jusqu'au contact 12 avec une vitesse proportionnelle à la vitesse d'enfoncement du bouton B2. De plus, lorsque le contact 11 atteint l'état ouvert représenté sur la figure 7, ici, l'extrémité inférieure de l'ergot 52 et la zone 46 restent au-dessus de l'axe A3. Dans cette seconde conformation déformée, l'angle entre la force F2 et l'axe A3 est supérieur à zéro et la force F2 est inclinée vers le haut. Ainsi, dans cette seconde conformation déformée, la résultante R des forces F1 et F2 est non nulle et reste dirigée vers le haut. Dès lors, dès que le bouton B2 est relâché, la résultante R des forces F1 et F2 ramène le bouton B2 dans sa position relâchée et le contact 11 dans son état fermé.
  • De préférence, dans la position relâchée des boutons B1 et B2, l'angle entre la force F2 et l'axe A1 est faible. Ici, un angle est « faible » si la valeur absolue de cet angle est inférieure à 25° et, de préférence, inférieure à 10° ou 5° ou 3°. Dans ce cas, la course du bouton B1 avant de déclencher la commutation brusque est petite. Par exemple, cette course est inférieure à 4 mm ou 2 mm. De même, dans la position actionnée du bouton B1, de préférence, l'angle entre la force F2 et l'axe passant par le point 36 et l'extrémité 30 est faible. Ainsi, la commutation brusque vers l'état fermé se produit aussi très rapidement après que le bouton B1 soit relâché.
  • Dans les modes de réalisation suivants, les forces F1 et F2 désignent toujours, respectivement, la force exercée par le ressort correspondant au ressort 32 et la force exercée par le bras correspond au bras 34.
  • Les figures 8 à 12 représentent un second mode de réalisation d'un ensemble de pièces pour la réalisation d'un interrupteur 60 à commutation brusque et d'un interrupteur 62 à commutation lente. Sur ces figures, les pièces dont la fonction est identique à la fonction d'une pièce du mode de réalisation des figures 1 à 7 portent les mêmes références numériques suivies de la lettre « a ». Ainsi, la pièce 34a désigne un bras qui remplit exactement la même fonction que le bras 34 du mode de réalisation précédent. De plus, sur ces figures, les logements pour recevoir les boutons B1a et B2a n'ont pas été représentés.
  • La principale différence entre l'interrupteur 60 et l'interrupteur 2 est que le point 38a d'attache est mécaniquement raccordé au châssis 4a sans aucun degré de liberté en translation. Pour cela, le ressort 40 et la poutre 42 sont omis. Ici, le point 38a est donc seulement raccordé au châssis 4a par une liaison pivot.
  • Dans ce mode de réalisation, pour réaliser l'interrupteur 62, le châssis 4a peut comporter un second logement distinct du premier logement qui reçoit le bouton B1a. Par exemple, le second logement est situé à l'aplomb de la zone 46a d'appui de l'élément 16a de commutation. De plus, par exemple, le bouton B2a n'est pas nécessairement le symétrique du bouton B1a par rapport à l'axe d'enfoncement de ces boutons.
  • Le fonctionnement des interrupteurs 60 et 62 se déduit des explications données précédemment pour les interrupteurs 2 et 3 et des schémas de principe représentés sur les figures 9 à 12. Plus précisément, les figures 9 et 10 représentent le bouton B1a dans ses positions, respectivement, relâchée et actionnée. Les figures 11 et 12 représentent le bouton B2a dans ses positions, respectivement, relâchée et actionnée.
  • Les figures 13 à 17 représentent un troisième mode de réalisation d'un ensemble de pièces pour la réalisation d'un interrupteur 70 à commutation brusque et d'un interrupteur 72 à commutation lente. Comme précédemment, sur ces figures, les pièces qui remplissent une fonction identique aux pièces du mode de réalisation des figures 1 à 7 portent la même référence numérique, mais, cette fois-ci, suivie de la lettre « b ».
  • La principale différence entre l'interrupteur 70 et l'interrupteur 60 est que :
    • les positions des points 36b et 38b d'attache ont été interverties ;
    • le ressort 32b travaille systématiquement en traction et non plus en compression ;
    • le bras 34b est rigide en flexion et en compression.
  • De plus, dans ce mode de réalisation, le ressort 32b n'est pas une lame ressort, mais un ressort hélicoïdal.
  • Puisque le ressort 32b travaille en traction, les directions des forces F1 et F2 sont inversées par rapport aux modes de réalisation précédent. Le point d'attache le plus proche de l'extrémité 30b est le point 38b et non plus le point 36b dans ce mode de réalisation. Ainsi, les axes A1b et A3b précédemment définis passent dans ce mode de réalisation par le point 38b et non pas par le point 36b.
  • Enfin, dans ce mode de réalisation, c'est le ressort 32b qui est déformé en flexion par le bouton B1b pour modifier l'orientation de la force F1 tant que l'extrémité inférieure de l'ergot 50b n'a pas franchi l'axe A1b alors que l'orientation de la force F2 reste, dans le même temps, inchangée.
  • Les figures 14 et 15 représentent le bouton B1b, respectivement, dans sa position relâchée et sa position actionnée. Les figures 16 et 17 représentent le bouton B2b, respectivement, dans sa position relâchée et sa position actionnée. Le fonctionnement des interrupteurs 70 et 72 se déduit des explications précédentes et des schémas de principe illustrés sur les figures 14 à 17.
    • Chapitre II : Variantes :
  • A défaut d'indication contraire, les variantes décrites ci-dessous dans le cas particulier du premier mode de réalisation, s'appliquent à tous les modes de réalisation.
    • Variantes du bouton :
  • En variante, le châssis peut comporter un logement pour le bouton B1 et un logement supplémentaire pour le bouton B2. Par exemple, dans ce cas, le logement qui reçoit le bouton B1 est situé à l'aplomb et en vis-à-vis de la zone 44. A l'inverse, le logement qui reçoit le bouton B2 est situé à l'aplomb et en vis-à-vis de la zone 46. Dès lors, dans un tel mode de réalisation, il est possible de monter simultanément les boutons B1 et B2 dans leur logement respectif. Ainsi, l'utilisateur provoque une commutation brusque en enfonçant le bouton B1 et, en alternance, une commutation lente en enfonçant le bouton B2.
  • Les boutons d'actionnement précédemment décrits peuvent être déplacés entre leur position relâchée et actionnée par d'autres mouvements qu'un simple mouvement de translation. Par exemple, dans une variante, le bouton d'actionnement est déplacé de sa position relâchée vers sa position actionnée par un mouvement de rotation autour de l'axe d'enfoncement. Dans ce cas, par exemple l'ergot situé sur sa partie inférieure comporte un pan incliné qui, par coopération de forme avec la zone d'appui, transforme le mouvement de rotation en un déplacement vertical de la zone d'appui pour déformer l'élément de commutation de la même façon que ce qui est obtenu à l'aide d'un mouvement de translation.
  • En variante, les boutons B1 et B2 ne sont pas les symétriques l'un de l'autre par rapport à l'axe d'enfoncement centré sur le logement 22. Dans ce cas, l'ensemble de pièces qui permet la réalisation de l'interrupteur 2 et, en alternance, de l'interrupteur 3 comporte toutes les pièces communes à ces deux interrupteurs plus les boutons B1 et B2.
  • En variante, dans le mode de réalisation des figures 1 à 7, le bouton B2 peut être enfoncé jusqu'à une position d'enfoncement extrême. Dans la position d'enfoncement extrême, le bouton B2 est encore plus profondément enfoncé à l'intérieur du châssis 4 que dans sa position actionnée représentée sur la figure 7. Pour passer de la position actionnée à la position d'enfoncement extrême, le point 38 s'enfonce à l'encontre de la force de rappel du ressort 40. Cela fait tourner l'axe A2 autour du point 36 de sorte que l'extrémité 30 peut se retrouver sous l'axe A2 dans cette position d'enfoncement extrême. Dans la position d'enfoncement extrême, la zone 46 d'appui peut elle aussi descendre au-dessous de l'axe A3. Ainsi, dans la position d'enfoncement extrême, la résultante R peut être dirigée vers le bas. Toutefois, étant donné que cette position d'enfoncement extrême ne peut être atteinte qu'après que le contact 11 soit venu en appui sur le contact 12, aucune commutation brusque ne se produit.
    • Variantes de l'élément de commutation :
  • Dans le mode de réalisation des figures 1 à 7, le bras 34 peut être un bras rigide en flexion. Dans ce cas, c'est seulement le déplacement du point 38 en translation qui permet de modifier l'orientation de la force F2 lorsque le bouton B1 est déplacé entre sa position relâchée et sa position enfoncée.
  • Dans d'autres modes de réalisation, le bras 34 peut lui aussi comporter un ressort tel qu'un ressort hélicoïdal ou une lame ressort. Dans ces modes de réalisation, il existe donc deux ressorts dans l'élément de commutation, à savoir le ressort 32 et celui qui est incorporé au bras 34.
  • Dans le mode de réalisation de figures 1 à 7, la poutre 42 peut être omise.
  • Les points d'attache 36 et 38 peuvent être disposés différemment à l'intérieur du châssis 4. Par exemple, dans un mode de réalisation particulier, le point 36 est situé plus haut que le point 38 et que l'extrémité 30 dans la conformation de repos. Dans d'autres modes de réalisation, les points 36 et 38 peuvent être situés dans un même plan horizontal.
  • Dans la plupart des modes de réalisation, l'ergot du bouton d'actionnement est en appui glissant sur l'élément de commutation. La zone d'appui enfoncée par cet ergot n'est donc pas une zone ponctuelle, mais correspond à une surface d'appui. La largeur de cette surface d'appui est délimitée :
    • d'un côté par le point d'appui entre l'ergot et l'élément de commutation lorsque le bouton est dans sa position relâchée, et
    • du côté opposé, par le point d'appui entre l'ergot et l'élément de commutation lorsque le bouton est dans sa position actionnée.
  • La distance la plus courte entre la zone d'appui et l'extrémité distale est alors définie comme étant la distance la plus courte entre l'extrémité distale et le point d'appui de la zone d'appui qui est la plus proche de l'extrémité distale.
  • Dans un mode de réalisation particulier, la zone 44 d'appui est située sur la poutre 42. La zone 44 d'appui peut aussi être située sur le point 38 d'attache dans le mode de réalisation des figures 1 à 7.
    • Autres variantes :
  • Les bornes de raccordement peuvent être réalisées différemment. Par exemple, en variante, les bornes sont des bandes conductrices imprimées en surface du châssis. De telles bandes conductrices peuvent être réalisées à l'aide de la technologie MID ("Molded Interconnect Device") ou d'autres technologies.
  • D'autres modes de réalisation des ressorts sont possibles. Par exemple, les lames ressorts peuvent être remplacées par des ressorts hélicoïdaux et vice-versa. Les ressorts peuvent aussi se présenter sous la forme d'un bloc de matériaux élastiques comme un bloc en matériau polymère. Les lames ressorts peuvent être incurvées vers le haut ou vers le bas.
  • L'un des contacts électrique 10 et 12 peut être omis. Dans ce cas, l'interrupteur remplit alors seulement l'une des fonctions NF ou NO. Le contact électrique omis peut être remplacé par un simple contact mécanique électriquement isolé des bornes 6 et 8. Lorsque le contact 12 est omis, le contact 11 peut être laissé dans une position où il est isolé du châssis par une lame d'air au lieu d'être en appui sur un contact mécanique électriquement isolé de la borne 8. Dans ce dernier cas, l'ergot 52 est, par exemple, conformé de manière à ce que la course de l'extrémité distale 30 soit plus courte lorsqu'il est déplacé par le bouton B2, que lorsqu'il est déplacé par le bouton B1.
  • D'autres modes de réalisation sont possibles pour interdire le franchissement de l'axe A2 par l'extrémité 30 lorsque le bouton B2 est déplacé jusqu'à sa position actionnée. Par exemple, le contact 12 peut être placé sous l'axe A2 et le contact 11 est conformé pour que, dans son état ouvert, il soit directement en appui sur le contact 12 tout en maintenant l'extrémité 30 au-dessus de l'axe A2. Pour cela, par exemple, le contact 11 a une forme oblongue qui s'étend principalement verticalement. Cette forme oblongue est suffisamment allongée pour que lorsque sa partie inférieure est en appui sur le contact 12 situé sous l'axe A2, sa partie supérieure reste dans le même temps au-dessus de cet axe A2. L'extrémité 30 est alors fixée sur cette partie supérieure du contact 11.
  • Dans un autre mode de réalisation, tout enfoncement supplémentaire du bouton B2 à l'intérieur du châssis 4 est interdit, par exemple, par une butée du châssis 4.
    • Chapitre III : Avantages des modes de réalisation décrits :
  • Les modes de réalisation décrits ci-dessus permettent simplement en changeant seulement le bouton d'obtenir un interrupteur à commutation brusque et, en alternance, à commutation lente. En particulier, les interrupteurs à commutations brusque et lente partagent le même élément de commutation. Cela simplifie donc la fabrication d'interrupteurs à commutation brusque et à commutation lente, puisqu'il existe des pièces de ces interrupteurs qui sont communes à ces deux types d'interrupteurs.
  • Une commutation brusque produit un bruit de claquement. A l'inverse, une commutation lente est beaucoup plus silencieuse. Ainsi, les ensembles de pièces décrits ici permettent simplement de réaliser, en alternance, un interrupteur bruyant et, en alternance, un interrupteur silencieux.
  • La présence du contact 12 en vis-à-vis du contact 10 à un emplacement où le contact 11 vient en appui sur le contact 12 avant que l'extrémité 30 franchisse l'axe A2 et/ou A3 permet d'obtenir un commutation lente entre les contacts 11 et 12 lorsque le bouton B2 est utilisé.
  • De plus, le fait que le contact 12 soit en plus un contact électrique permet d'obtenir un interrupteur capable de fonctionner à la fois comme un interrupteur normalement fermé et un interrupteur normalement ouvert.
  • Le fait que les boutons B1 et B2 soient reçus à l'intérieur d'un même logement 22 du châssis permet d'obtenir un châssis commun aux interrupteurs à commutation brusque et à commutation lente. De plus, ce châssis commun est dépourvu de logement supplémentaire pour recevoir un autre bouton. Cela simplifie la fabrication des deux types d'interrupteurs.
  • Le fait que le bouton B2 soit le symétrique du bouton B1 par rapport à l'axe d'enfoncement permet d'obtenir un interrupteur à commutation brusque et, en alternance, un interrupteur à commutation lente simplement en changeant l'orientation de montage de ce bouton à l'intérieur du châssis. Cela simplifie la fabrication de ces interrupteurs.
  • Le fait que, dans la conformation de repos, la résultante R des forces F1 et F2 sollicite en permanence le contact 11 contre le contact 10, diminue la résistance électrique entre ces deux contacts et cela même dans le cas d'un interrupteur à commutation lente.
  • L'utilisation du ressort 40 permet d'augmenter la force de rappel qui ramène le bouton B1 vers sa position relâchée. Cela permet aussi d'augmenter la course du bouton B1 entre ses positions relâchée et actionnée.

Claims (9)

  1. Ensemble de pièces permettant la réalisation d'un interrupteur à commutation brusque et, en alternance, à commutation lente, cet ensemble comportant :
    - un châssis (4),
    - un premier contact électrique (10, 12) fixé sans aucun degré de liberté sur le châssis,
    - un deuxième contact électrique (11) déplaçable à l'intérieur du châssis entre :
    - un état fermé dans lequel le deuxième contact électrique est en appui sur le premier contact électrique, et
    - un état ouvert dans lequel le deuxième contact électrique est éloigné du premier contact électrique,
    - un élément (16) de commutation comportant :
    - une extrémité distale (30) sur laquelle est fixée le deuxième contact électrique,
    - un ressort (32) qui exerce en permanence une force F1 sur l'extrémité distale, ce ressort s'étendant à cet effet entre l'extrémité distale et un premier point (36) d'attache mécaniquement raccordé au châssis,
    - un bras (34) qui exerce en permanence une force F2 sur l'extrémité distale, ce bras étant tendu à cet effet entre l'extrémité distale et un second point (38) d'attache mécaniquement raccordé au châssis,
    - une première zone (44) d'appui qui permet, lorsqu'elle est enfoncée, d'obtenir une commutation brusque entre l'état fermé et l'état ouvert, la distance la plus courte entre cette première zone d'appui et l'extrémité distale étant supérieure à une distance D1, où la distance D1 est égale à la distance la plus courte entre l'extrémité distale est le point d'attache le plus proche de cette extrémité distale,
    - un seconde zone (46) d'appui qui permet, lorsqu'elle est enfoncée, d'obtenir une commutation lente entre l'état fermé et l'état ouvert, la distance la plus courte entre la seconde zone d'appui et l'extrémité distale étant inférieure à la distance D1,
    - un premier bouton (B1) d'actionnement déplaçable par rapport au châssis entre une position relâchée et une position actionnée pour faire commuter brusquement l'interrupteur entre l'état fermé et l'état ouvert, ce premier bouton comportant un ergot (50) apte à venir en appui sur la première zone d'appui pour l'enfoncer lorsque ce premier bouton est déplacé entre sa position relâchée et sa position actionnée, caractérisé en ce que l'ensemble comporte un second bouton (B2) d'actionnement déplaçable par rapport au châssis entre une position relâchée et une position actionnée pour faire commuter lentement l'interrupteur entre l'état fermé et l'état ouvert, ce second bouton comportant un ergot (52) apte à venir en appui sur la seconde zone d'appui pour l'enfoncer lorsque ce second bouton est déplacé entre sa position relâchée et sa position actionnée.
  2. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le châssis (4) comporte un unique logement (22) apte à recevoir, en alternance, les premier et second boutons d'actionnement.
  3. Ensemble selon la revendication 2, dans lequel :
    - les premier et second boutons sont déplaçables le long ou autour d'un même axe d'enfoncement pour passer de leur position relâchée à leur position actionnée, et
    - le second bouton (B2) est le symétrique du premier bouton (B1) par rapport à cet axe d'enfoncement.
  4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le second point (38) d'attache est mécaniquement raccordé au châssis par l'intermédiaire d'un ressort (40) qui autorise un déplacement de ce second point d'attache parallèlement à l'axe le long duquel se déplace le premier bouton.
  5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
    - la première zone (44) d'appui permet de déformer l'élément de commutation entre successivement :
    - une première conformation dans laquelle la résultante des forces F1 et F2 maintient le deuxième contact électrique (11) en appui sur le premier contact électrique (10),
    - une deuxième conformation instable dans laquelle les forces F1 et F2 sont de même amplitude mais de directions opposées, et
    - une troisième conformation dans laquelle la résultante des forces F1 et F2 éloigne le deuxième contact électrique (11) du premier contact électrique (10),
    - la seconde zone (46) d'appui permet de déformer l'élément de commutation, sans passer par l'intermédiaire d'une conformation instable, successivement entre :
    - la première conformation, et
    - une quatrième conformation dans laquelle la résultante des forces F1 et F2 sollicite le deuxième contact (11) vers le premier contact électrique (10) et le deuxième contact électrique est dans son état ouvert.
  6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'ensemble comporte une butée sur laquelle le deuxième contact électrique (11) vient en appui, lorsque le second bouton (B2) est déplacé vers sa position enfoncée, avant que l'extrémité distale (30) franchisse un axe (A2) passant par les premier et second points (36, 38) d'attache.
  7. Ensemble selon la revendication 6, dans lequel :
    - l'ensemble comporte un troisième contact électrique (12) en vis-à-vis du premier contact électrique (10), ce troisième contact électrique formant ladite butée,
    - l'ensemble comporte des première, deuxième et troisième bornes (6-8) de raccordement électrique fixées sans aucun degré de liberté sur le châssis,
    - les premier, deuxième et troisième contacts électriques (10-12) sont électriquement raccordés en permanence, respectivement, aux première, deuxième et troisième bornes de raccordement électrique.
  8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
    - l'ensemble comporte un axe (A1) de commutation brusque passant par le point d'attache le plus proche de l'extrémité distale et l'extrémité distale et qui, lorsqu'il est franchit par l'ergot (50) du premier bouton (B1), provoque la commutation brusque du deuxième contact électrique (11) entre l'état fermé et l'état ouvert,
    - l'ergot (50) du premier bouton est agencé pour franchir cet axe (A1) de commutation brusque lorsque le premier bouton est déplacé entre ses positions relâchée et actionnée.
  9. Interrupteur à commutation lente réalisée à partir des pièces d'un ensemble conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'interrupteur à commutation lente comporte :
    - un châssis (4),
    - un premier contact électrique (10, 12) fixé sans aucun degré de liberté sur le châssis,
    - un deuxième contact électrique (11) déplaçable à l'intérieur du châssis entre :
    - un état fermé dans lequel le deuxième contact électrique est en appui sur le premier contact électrique, et
    - un état ouvert dans lequel le deuxième contact électrique est éloigné du premier contact électrique,
    - un élément (16) de commutation comportant :
    - une extrémité distale (30) sur laquelle est fixée le deuxième contact électrique,
    - un ressort (32) qui exerce en permanence une force F1 sur l'extrémité distale, ce ressort s'étendant à cet effet entre l'extrémité distale et un premier point (36) d'attache mécaniquement raccordé au châssis,
    - un bouton (B2) d'actionnement déplaçable par rapport au châssis entre une position relâchée et une position actionnée pour faire commuter lentement l'interrupteur entre l'état fermé et l'état ouvert,
    caractérisé en ce que :
    - l'élément (16) de commutation comporte en plus :
    - un bras (34) qui exerce en permanence une force F2 sur l'extrémité distale, ce bras étant tendu à cet effet entre l'extrémité distale et un second point (38) d'attache mécaniquement raccordé au châssis,
    - une première zone (44) d'appui qui permet, lorsqu'elle est enfoncée, d'obtenir une commutation brusque entre l'état fermé et l'état ouvert, la distance la plus courte entre cette première zone d'appui et l'extrémité distale étant supérieure à une distance D1, où la distance D1 est égale à la distance la plus courte entre l'extrémité distale est le point d'attache le plus proche de cette extrémité distale,
    - un seconde zone (46) d'appui qui permet, lorsqu'elle est enfoncée, d'obtenir une commutation lente entre l'état fermé et l'état ouvert, la distance la plus courte entre la seconde zone d'appui et l'extrémité distale étant inférieure à la distance D1, et
    - le bouton (B2) d'actionnement comporte un ergot (52) apte à venir en appui sur la seconde zone (46) d'appui pour l'enfoncer lorsque ce second bouton est déplacé entre sa position relâchée et sa position actionnée.
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