FR2513434A1 - Mecanisme a declenchement brusque, notamment pour commutateur - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN MECANISME DE DECLENCHEMENT BRUSQUE. ELLE SE RAPPORTE A UN MECANISME DANS LEQUEL LE POSITIONNEMENT, LE SERRAGE ET LA MISE SOUS CONTRAINTE DETERMINEE D'UNE LAME ELASTIQUE 14 EN M SONT ASSURES PAR DEUX BOSSAGES 46 ET 48 DANS LESQUELS PASSE UN AXE 86. DE CETTE MANIERE, LORS DU MONTAGE DU MECANISME, UNE CONTRAINTE PREDETERMINEE EST AUTOMATIQUEMENT APPLIQUEE A LA LAME. LES COMMUTATEURS FORMES PEUVENT ALORS ETRE TRES REPRODUCTIBLES LORSQU'ILS SONT FABRIQUES EN GRANDE SERIE. APPLICATION A LA FABRICATION DES COMMUTATEURS ET DES CONTACTS THERMOSTATIQUES.

Description

La présente invention concerne de façon générale les mécanismes à

déclenchement brusque et plus précisément,

ceux du type qui comporte une lame sensiblement plane, for-

mée d'une matière élastique et qui est mise sous contrainte afin qu'elle ait deux positions stables mécaniquement, ainsi que l'ensemble comprenant cette lame et d'autres éléments, l'ensemble formant un commutateur ou un autre mécanisme utile

à déclenchement brusque L'expression "mécanisme à déclenche-

ment brusque" utilisée dans le présent mémoire s'applique de façon générale à des dispositifs dans lesquels les forces

de retenue de la lame lui permettent de dépasser une posi-

tion centrale en cours de fonctionnement, ainsi qu'aux dis-

positifs dans lesquels les forces de retenue limitent les dé-

placements de la lame à un seul côté de sa partie centrale,

par rapport à l'une seulement des deux positions de stabili-

té mécanique qu'elle pourrait atteindre en l'absence des

forces extérieures de retenue.

Les brevets des Etats-Unis d'Amérique NO 3 213 228

et NO 4 032 734 décrivent des mécanismes à déclenchement brus-

que qui comportent une lame sensiblement plane formée d'une matière élastique qui a deux branches externes, une première extrémité de chaque branche externe étant connectée à une

première extrémité de l'autre, et deux branches internes pla-

cées entre les branches externes, chaque branche interne ayant une extrémité libre et une extrémité raccordée à l'autre

extrémité d'une branche externe Une telle lame est avanta-

geusement mise en forme à plat et sans contrainte à partir d'une mince feuille d'une matière conductrice de l'électricité; telle qu'un bronze au phosphore ou un cuivre au béryllium ayant subi un revenu Deux positions mécaniques de stabilité sont données à la lame par application d'une force entre les branches internes, parallèlement au plan de la lame, les extrémités libres des branches internes étant pratiquement maintenues à plat Par exemple, la force peut être appliquée

afin qu'elle écarte les branches internes d'une distance pré-

déterminée par rapport à la position sans contrainte Le dis-

positif destiné à appliquer cette force peut être une broche

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dont une partie du diamètre est choisie afin qu'elle applique

la contrainte voulue La broche peut aussi faciliter le sup-

port de la lame en position déterminée par rapport à un dis-

positif convenable de butée, par exemple un ou plusieurs contacts électriques, pouvant venir au contact de la lame lorsqu'une force est appliquée avec une intensité suffisante pour que le mécanisme soit déclenché au-delà d'une position centrale, d'une première position de stabilité à l'autre, la

lame pouvant ttre séparée du contact lorsqu'elle est déclen-

chée en sens inverse On a utilisé de façon satisfaisante des dispositifs de ce type pendant un certain nombre d'années, et on considère qu'il s'agit de mécanismes ou commutateurs

à "lame en M".

Comme l'indiquent les-brevets qui précèdent, les caractéristiques de fonctionnement des mécanismes à lame en M dépendent d'un certain nombre de facteurs, notamment la nature des matériaux, les dimensions des éléments et

leur disposition relative Il est important d'imposer cer-

tains critères à tous ces facteurs afin d'obtenir une cer-

taine uniformité lors d'une production en grande série Non seulement il est important que les différents éléments soient fabriqués avec la précision et l'uniformité voulues mais il est aussi important que les différentes pièces soient montées d'une manière uniforme avec précision Simultanément, on doit tenir compte des coûts de fabrication, à la fois des coûts de main-d'oeuvre et de matière première Ces considérations qui précèdent s'appliquent surtout lorsque de la main-d'oeuvre

non qualifiée est utilisée pour la fabrication.

Le dispositif choisi pour l'application de la force d'écartement de la lame en M peut avoir un effet sur

les caractéristiques résultantes de déclenchement brusque de.

la lame Par-exemple, lorsque la force est appliquée par une

broche qui tourne par rapport à la lame en M, un couple indé-

sirable peut être appliqué à celle-ci Dans un autre exemple, lorsque la force est appliquée par l'intermédiaire d'un rivet, celui-ci peut provoquer une déformation indésirable de la lame Lors d'une fabrication en grande série, un tel couple ou une telle déformation des branches internes de la lame en M

3 2513434

peut provoquer un défaut d'uniformité et un manque de préci-

sion sur les caractéristiques de fonctionnement des produits terminés. L'invention concerne des mécanismes à lame en M qui sont réalisés de manière qu'ils donnent la précision et l'uniformité voulues dans une production en grand e série, pour des coôts de main-d'oeuvre et de matière première qui

sont relativement faibles.

Selon l'invention, toutes les caractéristiques l O souhaitables de fonctionnement des mécanismes à lame en M,

décrites dans les brevets précités, sont cependant conservées.

L'invention concerne aussi un mécanisme formé d'éléments disposés de manière que, lorsqu'ils sont montés afin qu'une lame en M soit logée entre eux, cette lame soit mise automatiquement à la contrainte voulue donnant les deux

positions voulues de stabilité, du fait du montage lui-même.

Plus précisément, l'invention concerne un méca-

nisme comprenant une lame en M, une base ayant deux Organes fixés l'un à l'autre et ayant eux-mêmes des parties de base placées en regard et à distance, la base ayant des dispositifs de positionnement qui dépassent de l'une des parties de base

vers l'autre Le dispositif de positionnement assure le posi-

tionnement et le serrage des extrémités libres des branches

internes de la lame en M, et il comprend un dispositif d'écar-

tement des extrémités libres afin que la lame soit mise sous

contrainte et possède alors deux positions de stabilité méca-

nique Les configurations et les positions relatives des dif-

férents éléments, notamment d'autres éléments nécessaires tels qu'un dispositif de butée destiné à coopérer avec la lame, sont telles que le montage est très facile et permet des économies importantes sur les colts de main-d'oeuvre En outre,

les caractéristiques obtenues au cours du montage-de l'ensem-

ble du mécanisme à lame en M provoquent automatiquement l'ap-

plication d'une contrainte précise et uniforme à la lame de chaque ensemble, cette contrainte correspondant à des normes prédéterminées des caractéristiques de fonctionnement

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

4 2513434

vention ressortiront mieux de la description qui va suivre,

faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation latérale, avec des parties arrachées, d'un commutateur unipolaire à deux directions selon l'invention; la figure 2 est une coupe en plan suivant la ligne 2-2 de la figure 1;

la figure 3 est une élévation latérale d'un pre-

mier mode de réalisation de thermocontact unipolaire à une seule direction selon l'invention; la figure 4 est une coupe de dessous suivant la ligne 4-4 de la figure 3; la figure 5 est une coupe partielle en élévation

représentant un exemple de broche permettant la mise en oeu-

vre de l'invention; la figure 6 est une coupe partielle en élévation d'un second mode de réalisation de broche destinée à la mise en oeuvre de l'invention

la figure 7 est une perspective éclatée représen-

tant l'ensemble d'un mode de réalisation de l'invention ayant

un bossage à cannelure;-

la figure 8 est une élévation lptérale avec des

parties arrachées d'un second mode de réalisation de thermo-

contact unipolaire à une seule direction selon l'invention; la figure 9 est une coupe en plan suivant la ligne 9-9 de la figure 8; et

la figure l O'est une élévation latérale d'un troi-

sième mode de réalisation de thermocontact unipolaire à une

seule direction selon l'invention.

Les figures i et 2 représentent un mode de réalisa-

tion avantageux de commutateur unipolaire à deux directions,

commandé mécaniquement selon l'invention et portant la réfé-

rence générale 12 Le commutateur est représenté à l'état complètement monté et il comporte une lame 14 en M du type

décrit dans les brevets précités La lame est formée par exem-

ple dans une feuille de bronze au phosphore ou de cuivre au béryllium ayant subi un revenu, et elle est plate lorsqu'elle

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ne subit pas de contrainte La lame a'deux branches externes

16, les premières extrémités des deux branches étant raccor-

dées l'une à l'autre par une partie solidaire 18 formant un

pont La lame a aussi deux branches internes 20 placéss en-

tre les branches externes et ayant chacune une extrémité li- bre 22 qui se rétrécit vers l'extérieur et une extrémité 24 raccordée à la seconde extrémité d'une branche externe Les branches internes forment de préférence un petit espace 26 entre elles, les parties 28 des bords formant des arcs d'un

cercle commun de diamètre prédéterminé.

La base du commutateur comporte deux organes 30

et 32 d'une matière plastique isolante de l'électricité, for-

més par moulage afin qu'ils puissent s'ajuster l'un sur l'au-

tre et être ainsi fixés l'un à l'autre, la matière plastique

étant du type couramment utilisé pour la fabrication des com-

mutateurs électriques L'organe 32 a deux ergots 34 moulés avec lui et dépassant d'une surface 36 dans une partie 38

d'extrémité L'organe 32 a aussi une partie 40 formée à l'ex-

trémité opposée et ayant une surface plate 42 Une partie longitudinale 44 est placée entre les parties 38 et 40 et a un bossage cylindrique 46 qui en dépasse et qui a la forme

d'un manchon.

Un séparateur 48 de forme générale rectangulaire,

formé de préférence de la même matière plastique moulée, iso-.

lante de l'électricité, que les organes 30 et 32, a des trous qui s'emmanchent sur les ergots 34 Le séparateur 48 a une

face inférieure plate et une face supérieure plate 50.

L'organe 30 a une partie 52 d'extrémité qui s'ajus-

te sur la surface 42 d'extrémité, et une autre partie 54 d'extrémité ayant une face inférieure plate La partie 54 a des trous pour le passage des ergots 34 L'organe 30 a aussi

une partie longitudinale 56 qui comporte un bossage cylindri-

que solidaire 58 en forme de manchon coaxial au bossage 46.

Dans certains modes de réalisation, les bossages 46 et 58 peuvent avoir une forme autre que cylindrique, par exemple

carrée, rectangulaire ou même asymétrique.

Le commutateur 12 a deux lames rectangulaires et

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plates 60 et 62 de contact formées d'un métal élastique et montées en porte-à-faux entre les parties 38, 48 et 54 afin qu'elles aient un effet d'élasticité Chacune de ces lames a deux trous qui s'ajustent sur les ergots 34, le séparateur 48 étant placé entre elles Les lames 60 et 62 ont aussi des trous circulaires tels que 64, coaxiaux aux bossages 46 et 48 mais de plus grand diamètre afin qu'elles ne soient pas au contact des bossages lorsqu'elles fléchissent parallèlement à l'axe commun des bossages en cours de fonctionnement Les extrémités des lames 60 et 62, opposées aux ergots 34, sont maintenues à distance par un séparateur isolant 66 formé avec précision et ayant de préférence des extrémités 68 et 70 de plus petit diamètre, destinées à pénétrer dans des trous correspondants des deux lames L'extrémité 70 peut aussi jouer le rôle d'une butée qui limite la descente des lames et 62 lors du fonctionnement, par coopération avec une

paroi 72 de l'organe 32.

La lame 60 a un contact 74 qui est riveté à sa surface ou fixé d'une autre manière, et la lame 62 a aussi un

contact 76 fixé de manière analogue à sa surface De préféren-

ce, les contacts 74 et 76 sont placés en face de la partie 18 en pont de la lame élastique, mais ils ne sont pas coaxiaux, c'est-à-dire que l'un des contacts est placé plus' près de

l'une des branches externes 16 de la lame élastique que l'au-

tre, et l'autre contact est placé de manière analogue plus

près de l'autre branche externe.

Une feuille métallique repliée 78 joue le rôle d'un contact électrique Elle se loge sur la partie 18 qui relie les branches externes 16 de la lame en M, et elle est soudée à cette lame en 80 Cette feuille est de préférence formée d'acier portant une mince couche d'argent liée à sa

face externe qui doit coopérer avec -les contacts 74 et 76.

L'organe de commande du commutateur comporte

un bouton-poussoir 82 de préférence formé d'une matière iso-

lante de l'électricité Ce bouton 82 peut coulisser dans un trou 84 de l'organe 30, le bouton pouvant venir au contact de la lame 60, Lorsque les éléments précités sont montés comme représenté, les organes 30 et 32 sont ajustés avec précision

l'un sur l'autre et les bos-sages 46 et 58 forment des dispo-

sitifs de positionnement qui sont au contact des côtés placés en regard des branches internes 20 de la lame en M, si bien

que celle-ci est serrée et positionnée à un emplacement déter-

miné avec précision entre les contacts 74 et 76 L'ensemble est maintenu par un seul axe 86 fixé à une première extrémité

à une bande 88 de contact, par une connexion soudée ou rivetée.

Cette bande est en retrait dans la face externe de l'organe 32 L'axe a un écrou 90, à l'autre extrémité, afin qu'il soit en appui contre la partie56 de l'organe 30 L'axe 86 forme un dispositif d'écartement passant entre les branches internes -20 de la lame, la section de l'axe, au niveau de la lame en M,

dans la position totalement montée, ayant un diamètre supé-

rieur à celui du cercle délimité par les bords courbes 28 des

branches internes qui sont ainsi écartés d'une distance pré-

déterminée La lame prend donc deux positions de stabilité mé-

canique, séparées par une position centrale Ainsi, lorsque la lame en M est dévide de l'une de ses positions de stabilité vers l'autre, lorsqu'elle dépasse la position centrale, elle

est immédiatement déclenchée vers l'autre position de stabilité.

Le commutateur, dans ce mode de réalisation, a une position "normale" lorsque la lame est rappelée vers le contact 74, aucune pression longitudinale n'étant appliquée au bouton-poussoir 82 de manoeuvre En conséquence, les lames et 62 occupent alors une position normale par rapport à

la lame en M Ainsi, comme indiqué sur la figure 1, lorsqu'au-

cune pression n'est appliquée au bouton 82, le contact 76 est disposé de manière qu'il exerce une force suffisante de rappel à la lame en M pour qu'elle se déplace élastiquement

de sa position inférieure de stabilité vers sa position supé-

rieure au-delà de la position centrale Le déclenchement du commutateur vers sa position opposée à la position "normale" nécessite l'application d'une force suffisante au bouton 82 pour que les lames 60 et 62 soient déplacées vers le bas sur une distance qui suffit pour que le contact 74 provoque

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le déclenchement brusque de la lame de sa position supérieure de stabilité à sa position inférieure de l'autre côté de la

position centrale, cette possibilité étant donnée par l'abais-

sement du contact 76 Lorsque la lame en M est ainsi déclen-

chée, le contact 78 coopère avec le contact 76 et continue à être en contact avec lui tant que la force de manoeuvre est appliquée. Le montage du commutateur des figures 1 et 2 ainsi-que celui des autres modes de réalisation décrits dans la suite du présent mémoire, est facilité par formation de l'axe 86 avec des sections de plus petit diamètre et de plus grand diamètre que le cercle précité, formé par les bords courbes 28 des branches internes 20 de la lame en M Lors du montage, la lame est d'abord placée sur le tronçon de petit diamètre et elle est ensuite enfoncée à force sur la partie de plus grand diamètre, à la fin du-montage, si bien que les branches internes sont écartées de la quantité nécessaire

pour que la lame présente deux positions de stabilité mécani-

que Par raison de simplicité, on n'a pas représenté ces parties de petit et de grand diamètre sur les figures 1 et 2,

mais la figure 5 représente un mode de-réalisation avantageux.

L'axe 86 a une section 92 de grand diamètre choisie de manière que la lame en M ait la contrainte voulue lorsqu'elle est dans la position finale de montage indiquée par les traits mixtes 94 L'axe a une section 96 de diamètre légèrement inférieur à celui du cercle formé par les parties 28 des bords de la lame lorsqu'elle n'a pas de contrainte Au cours d'une opération de montage, comme indiqué en traits pleins, la lame est disposée de manière que les parties 28 se trouvent autour de la section 96 A cet effet, les extrémités libres 22 des

branches internes 20 sont de préférence inclinées comme re-

présenté sur la figure 2 afin que ce fléchissement soit facilité.

Au cours d'une étape ultérieure du montage, lorsque le bossage 58 de l'organe 30 est abaissé comme indiqué sur la figure 5, il repousse la lame en M sur le tronçon tronconique 98 entre les parties de section plus grande et plus petite 92 et 96, vers la position finale de montage 94 dans laquelle la lame

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en M se trouve sur la partie de section 92, si bien que les branches internes sont automatiquement écartées et la

lame en M est soumise à la contrainte convenable.

Il faut noter que, avant la fermeture des orga-

nes 30 et 32 de manière qu'ils soient placés l'un contre

l'autre, la lame en M est dans une condition totalement ins-

table La lame est mise en condition bistable, tout en étant convenablement positionnée et serrée, lorsque les extrémités des bossages serrent les extrémités internes de la lame en M et

lorsque l'axe 86 les écarte.

La variante de la figure 6 représente un axe 100

ayant un tronçon 102 de grand diamètre, un tronçon tronconi-

que 104, ces tronçons étant analogues aux tronçons 92 et 98 de la figure 5, et un tronçon 106 qui se prolonge jusqu'à

une première extrémité de l'axe et qui a un diamètre légère-

ment inférieur à celui du cercle délimité par les parties 28 des bords de la lame, le tronçon 102 ayant au contraire un diamètre supérieur à celui de ce cercle De cette manière, la lame est montée initialement sur le tronçon 106 afin qu'elle tombe par-dessus l'extrémité de l'axe A la fin du montage, comme décrit en référence à la figure 5, le bossage 58 repousse

la lame sur le tronçon 102 de l'axe.

Lors du montage du mode de réalisation des figures

1 et 2, après que l'axe 86 a été fixé à la bande 88 de con-

tact, l'axe est introduit en position sur l'organe 32 alors que la bande 88 est convenablement placée dans la cavité de l'organe 32, comme représenté Ensuite, la lame plate 62 de contact est placée sur les ergots 34 et le séparateur 48 est placé sur les ergots 34 Ensuite, si l'on suppose que l'axe 86 a la configuration représentée sur la figure 5, la lame 14

est introduite sur l'axe de manière que celui-ci passe libre-

ment dans l'espace compris entre les extrémités inclinées

22 et la partie 18 en pont, et la lame est repoussée latérale-

ment dans la position représentée en traits pleins sur la

figure 5 Dans la variante de la figure 6, la lame est simple-

ment glissée sur l'axe 100 vers la position représentée en traits pleins sur cette figure Le séparateur 66 est alors lu 2513434 placé sur la lame 62 *La lame 60 est alors placée sur les ergots 34 et l'extrémité 68 de l'entretoise 66 est placée dans

le trou formé dans la lame 60 L'organe 30, une fois le bouton-

poussoir 82 mis en place, est alors ajusté sur l'extrémité de l'axe 86, et sur les ergots 34 et il est fermé vers sa position finale Lorsque l'axe 86 dépasse-de l'organe 30,

l'écrou 90 peut être placé sur lui et tourner afin que les or-

ganes 30 et 32 se logent dans les positions finales et soient serrés Comme l'indiquent les figures 5 et 6, l'opération finale de montage assure le positionnement automatique de la lame en M sur la partie de grand diamètre de l'axe, si bien que la lame subit la contrainte prédéterminée nécessaire qui lui donne deux positions de stabilité mécanique, la lame étant en outre serrée en position convenable Pendant cette opération, la contrainte appliquée à la lame en M est une simple contrainte d'écartement, sans application d'aucun

couple ni déformation des branches internes 20.

Une autre variante d'axe a un diamètre uniforme sur toute sa longueur, ce diamètre étant-supérieur à celui du cercle délimité par les parties 28 des bords de la lame en M lorsqu'elle n'a pas fléchi Lors de l'utilisation de cette variante, la lame est d'abord placée sur l'axe afin que celui-ci passe librement dans l'espace compris entre les extrémités 22 et la partie 28 en pont Ensuite, après que la lame a atteint une position proche du bossage 46, elle est

repoussée latéralement afin que l'axe soit placé dans l'espa-

ce compris entre les parties 28 des bords Le diamètre de l'axe est tel que les branches internes 20 fléchissent en

dehors du plan qu'elles occupent en l'absence de contrainte.

La lame en M reste alors dans une position totalement insta-

ble jusqu'à ce qu'elle soit serrée entre les bossages, les

branches internes étant alors écartées comme décrit précédem-

ment. Il est évident que les connexions électriques du commutateur sont effectuées à l'aide de la bande 88 de contact reliée à la lame en M par l'axe 86 du fait de la coopération avec les branches 20 de la lame, et à l'aide des prolongements

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externes des lames 60 et 62.

De nombreuses autres variantes de la structure des figures 1 et 2 entrent dans le cadre de l'invention et conviennent à de nombreuses applications différentes Par exemple, dans le mode de réalisation représenté, les bossages

46 et 58 sont solidaires des organes 32 et 30 respectivement.

Dans une variante, les bossages peuvent être supprimés et

remplacés par des manchons métalliques ou non ayant des di-

mensions analogues, placés sur l'axe 86 et séparés des orga-

nes 30 et 32.

D'autres modifications permettent l'élimination du séparateur 48 en tant que pièce séparée Par exemple, les

extrémités serrées des lames 60 et 62 de contact peuvent avoir.

une largeur réduite comme indiqué sur la figure 2, le sépara-

teur 48 étant alors solidaire de l'organe 32, les surfaces 36 et 30 ayant des gradins supportant chacun les lames de contact Dans un autre exemple, la lame 62 peut être montée sur l'organe 32 par fixation à une partie de celui-ci près de sa partie 38 d'extrémité, permettant alors la formation de la structure du séparateur* 48 en une seule pièce avec

l'organe 32.

Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, l'axe 86 passe dans les bossages 46 et 58 et forme l'organe de retenue qui maintient l'ensemble en position d'une manière prédéterminée avec précision Le cas échéant, les organes 30

et 32 peuvent être fixés l'un à l'autre par d'autres disposi-

tifs ou des dispositifs supplémentaires tels que des pinces,

des vis ou des rivets, ou meme par soudage de la matière plas-

tique des organes 30 et 32, comme le savent les hommes du métier.

Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, l'axe 86 est monté sur l'organe 32 au début du montage Dans

une variante, les opérations initiales de montage sont réali-

sées comme indiqué précédemment, l'axe 86 étant omis, et, après ajustement des deux organes 30 et 32 l'un sur l'autre et serrage de la lame en M entre les bossages 46 et 58, l'axe

86 est placé dans les organes 30 et 32 dans la position re-

présentée afin que la lame s'écarte L'opération est réalisée de préférence avec un axe qui est usiné avec précision et qui n'est pas fileté, les organes 30 et 32 étant fixés l'un à l'autre soit par emmanchement à force, sur l'axe lui-mrme,

soit par l'un des autres dispositifs de fixation, cités pré-

cédemment. Le cas échéant, le dispositif de manoeuvre peut occuper une position permettant l'application d'une force

directe à la lame en M elle-même et non à une lame de con-

tact qui transmet une force correspondante à la lame en M par l'intermédiaire du contact 74 Cependant, on obtient des avantages particuliers avec l'arrangement représenté surtout parce que la pression de contact est maintenue à une valeur élevée jusqu'au moment o la lame en M est déclenchée vers

son autre position de stabilité.

Dans tous les modes de réalisation de l'invention décrits dans le présent mémoire, une base comporte deux organes tels que 30 et 32 qui ont des parties de base telles que 56 et 44 placées en face l'une de l'autre et à distance par un dispositif de positionnement comprenant les bossages 46 et 58 qui dépassent de l'une et de l'autre des parties de base et assurent le positionnement et le serrage des extrémités

libres des branches internes 20; Le dispositif de positionne-

ment comporte aussi un dispositif d'écartement tel que l'axe 86 qui écarte les extrémités libres des branches internes 20

afin que la lame en M ait deux positions de stabilité mécani-

que Les différents modes de réalisation comportent aussi des dispositifs de butée tels que le contact 74, portés sur la base afin qu'ils coopèrent avec la lame en M dans une position

comprise entre l'une des positions de stabilité et la posi-

tion centrale La structure est telle que les caractéristiques de la dernière opération de montage, compte tenu des différents éléments du mécanisme, provoquent un mouvement précis et uniquement d'écartement des branches internes de la lame en M si bien que celle-ci est mise sous une contrainte qui forme deux conditions de stabilité, rendant possible l'obtention d'une grande précision et d'une grande uniformité dans la

production en grande série de commutateurs peu co Oteux à dé-

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clenchement brusque.

Les figures 3 et 4 représentent un commutateur

thermostatique ou thermocontact unipolaire à une seule direc-

tion qui est de construction simple, tout en étant précis, fiable et réglable, selon l'invention Il comporte une base

ayant deux organes moulés 108 et 110 de matière plastique.

Ceux-ci ont des parties distantes l'une de l'autre 112 et

114 et des parties d'extrémité 116 et 118 qui sont aussi dis-

tantes La partie 118 a des ergots solidaires 120 dépassant d'une surface plane 122 et la partie 116 d'extrémité a des trous correspondants qui s'emmanchent sur ces ergots Un dispositif supplémentaire de fixation des organes 108 et

comporte une vis 124 ayant des écrous correspondants.

Les organes 108 et 110 ont des bossages solidai-

res 126 et 128 entre lesquels est serrée une lame 130 en M analogue à lalame 14 des figures 1 et 2 Un axe 132 passant dans les organes 108 et 110 a une structure et une fonction analogues à celles de l'axe 86 des figures 1 et 2, et il est fixé à une bande 133 de contact analogue à la bande 88 des

figures 1 et 2.

Une lame rectangulaire 134 de contact formée d'une feuille métallique ayant trois trous destinés à être disposés sur les ergots 120 et la vis 124 respectivement, a aussi un trou circulaire 136 de diamètre supérieur à celui des bossages 126 et 128 afin que la lame puisse fléchir axialement

par rapport à l'axe 132 sans être au contact des bossages.

La lame 134 a une partie 138 d'extrémité repliée en face d'un

contact 140 riveté à la lame ou fixé d'une autre manière.

Un capuchon moulé de matière plastique isolante est placé sur l'extrémité de la partie 138 afin qu'il forme une butée isolante 142 pour la lame Comme dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, la lame en M a une pièce repliée 144 de

contact formée d'une feuille métallique qui est soudée en 146.

* Une bande rectangulaire bimétallique 148 de configuration légèrement courbe, formant une bande d'un métal thermostatique, a des pattes 150 d'extrémité qui pénètrent

dans des fentes correspondantes perforées dans la lame 134.

14 2513434

L'autre extrémité de la bande 148 est introduite dans une

gorge 152 formée dans la partie 116 d'extrémité de l'organe 108.

Une vis 154 de réglage ayant un bouton moleté est vissée dans l'organe 108 La vis a un trou axial borgne d'extrémité qui loge un ergot 156 de matière isolante, l'ergot ayant un flasque en butée contre l'extrémité de la vis L'ergot peut coulisser dans un trou formé dans la bande 148 Le flasque forme une butée limitant la remontée de la bande 148 à la suite d'un changement de température Le côté de la bande 48

qui a le métal de plus grand coefficient de dilatation ther-

mique est tourné vers la vis 154, comme représenté.

Lors du fonctionnement, le commutateur thermo-

statique de la figure 3 est rappelé en position"normale" correspondant à une température inférieure à la température de consigne La position montée de la lamé 134 par rapport à la lame 130 est telle que la butée 142 peut exercer une force de rappel sur la lame, suffisamment pour que celle-ci

s'enclenche élastiquement de sa position inférieure de sta-

bilité représentée sur la figure 3 vers sa position supérieure.

Dans cette position et pour cet état du commutateur, la lame 134 ne fléchit pas et la lame 130 est connectée électriquement au contact 140 La bande bimétallique n'est pas au contact

du flasque de l'ergot 156.

Une augmentation de température provoque alors un allongement plus rapide de la bande 148 d'un côté que de

l'autre, si bien qu'elle prend une plus grande courbure.

Cette flexion provoque un rapprochement de la bande bimétal-

lique du flasque de l'ergot 156 A une température prédéter-

minée, la bande 148 atteint le flasque Toute augmentation

supplémentaire de température provoque une flexion supplé-

mentaire mais la bande ne peut pas s'élever plus loin, sur l'ergot 156; en conséquence, la bande repousse le contact vers le bas et exerce une force descendante sur la lame Lorsque la descente de la lame s'est poursuivie sur une

distance suffisante, la lame se déclenche au-delà de la posi-

tion centrale vers son autre position de stabilité, à distance du contact 140, si bien qu'un circuit relais à l'extrémité

2513434

externe libre de la lame 134 et à la bande 133 est ouvert.

Il apparalt ainsi qu'un commutateur thermostati-

que unipolaire à deux directions peut être réalisé selon l'in-

vention par disposition d'une seconde lame de contact comme dans le mode de réalisation des figures 1 et 2. Le montage du mode de réalisation des figures T

et 4 s'effectue suivant un-principe analogue à celui des fi-

gures 1 et 2 D'abord, après fixation de l'axe 132 à la bande

133 de contact, l'axe 132 est introduit dans l'organe 110.

La lame 130 est placée sur l'axe 132 ou enclenchée sur celui-

ci près de l'extrémité du bossage 128 La lame 134 est alors placée dans les ergots 120 et l'élément 148 est disposé sur la lame 134, les pattes 150 pénétrant dans les fentes de la lame 134 L'organe 108 est alors placé sur les ergots 120, l'ergot 156 pénétrant dans le trou de la bande 148 L'axe 13,2 a de préférence des tronçons de diamètre élevé et faible

comme dans le mode de réalisation de la figure 5 ou de la fi-

gure 6, si bien que la lame 130 est convenablement serrée entre les bossages et elle est à la contrainte voulue comme

dans les modes de réalisation précédents Le montage est ter-

miné par serrage d'un écrou 158 'et de l'écrou de la vis 124.

La figure 7 représente un mode de réalisation de commutateur unipolaire à deux directions analogue à celui

des figures 1 et 2, mis à part le bossage 158 muni d'une can-

nelure qui remplace le bossage 46, un axe 160 de diamètre

uniforme, supérieur à celui du cercle délimité par les par-

ties 28 des bords de la lame lorsqu'elle ne fléchit pas, et des ouvertures 162 et 163 en forme de trou de serrure formées dans les lames de contact 164 et 165 qui remplacent les lames 60 et 62 Les parties analogues des modes de réalisation des

figures 1, 2 et 7 portent des références identiques Le bos-

sage 158 guide la lame en M pendant le montage afin qu'elle soit alignée sur la base, si bien que la lame ne peut pas se

coincer d'un côté ou de l'autre de la base.

Plus précisément, le bossage 158 a une partie 166 de forme cylindrique ayant un trou axial pour le passage

de l'axe 160 comme dans les modes de réalisation précédents.

16 2513434

Le bossage 158 a une petite partie 168 de section trapézoïdale, ayant des côtés inclinés 170, l'inclinaison correspondant à celle des extrémités inclinées 22 des branches internes de la lame La dimension du trapèze doit être telle que la lame puisse passer par-dessus. Lorsque la lame en M a été d'abord placée sur

l'axe 160, celui-ci est introduit librement dans l'espace dé-

limité entre les extrémités 22 et la partie 18 en pont Lors-

que la lame se trouve juste au-dessus de la partie 168 du bossage, elle est repoussée latéralement afin que l'axe se trouve dans l'espace séparant les parties 28 La lame peut alors passer au-dessus de l'extrémité de la par-tie 168 et elle est alignée sur les parois latérales de la base et sur les lames 164 et 165 de contact Les ouvertures 162 et 163 de celles-ci peuvent passer librement sur le bossage 158, sans contact. Le cas échéant, la partie 168 peut être raccourcie afin qu'elle n'atteigne pas la lame supérieure 164, dans le dispositif terminé, et l'ouverture 162 peut alors être un

simple trou arrondi.

Dans le mode de réalisation de la figure 7, tout contact' entre les extrémités 22 de la lame en M et la partie 168 n'a pas de conséquence carles saillies serrent les extrémités lorsque le montage est terminé Cependant, les possibilités de frottement entre les branches externes de la lame et les parois du bottier, pendant le fonctionnement,

sont éliminées.

Dans les modes de réalisation des figures 1 à 4 et 7, un organe de manoeuvre exerce une force de commande sur la la-me en M et la fait fléchir de l'une de ses positions

de stabilité vers l'autre au-delà de la position centrale.

Les figures 8 à 10 représentent deux modes de réalisation dans lesquels aucun dispositif séparé de manoeuvre n'est nécessaire, la commande étant due aux propriétés propres de la lame en M. Les figures 8 et 9 représentent un exemple de commutateur thermostatique unipolaire à une seule direction

17 2513434

du type à réarmement automatique Une lame 172 en M est formée par une feuille bimétallique avec la configuration de la lame 14 de la figure 1 La base a deux organes 174 et 176 de matière isolante ayant des parties distantes et placées en regard qui portent des bossages solidaires 178 et 180. L'organe 176 a des ergots solidaires 182 de positionnement qui pénètrent dans les trous correspondants 184 de l'organe 174 Une lame métallique 186 de contact a une partie repliée

en U 188 qui est emmanchée à force dans une fente correspon-

dante 190 formée dans l'organe 176 Un contact 192 est fixé

à une extrémité de la lame 186.

L'ensemble est maintenu par un axe 193 ayant, à ses extrémités opposées, une bande de contact 194 et un

écrou 196.

La lame 172 est orientée de manière que le métal de plus grand coefficient de dilatation thermique se trouve du côté du contact 192, et elle comporte de préférence une feuille métallique pliée 198 analogue à la feuille 78 de la

figure 1.

L'organe 176 a une butée solidaire 200 en sail-

lie disposée de manière qu'elle soit en butée contre la feuil-

le 198 lorsque la lame 172 est légèrement plus près du contact

192 que dans sa position centrale Ainsi, la butée 200 empê-

che le passage de la lame par la position centrale.

Lors du fonctionnement, à une température suffisam-

ment faible, la lame est au repos contre le contact 192 Lors-

que la température de la lame augmente, la lame fléchit du fait de la différence de coefficient de dilatation thermique des deux éléments métalliques, de manière bien connue, si bien qu'elle se sépare du contact 192 Après refroidissement,

la lame reprend sa position d'origine Le commutateur est auto-

matiquement réarmé, c'est-à-dire qu'une force mécanique n'est

pas nécessaire à sa remise en position fermée lorsque la tem-

pérature reprend sa valeur d'origine Dans ce mode de réalisa-

tion, l'axe 193 applique à la lame une contrainte qui lui donne deux positions de stabilité mécanique comme dans les

modes de réalisation précédents.

La figure 10 représente un commutateur thermosta-

tique unipolaire à une seule direction Dans ce mode de réali-

sation, le commutateur est réarmé par un bouton-poussoir 202 qui peut coulisser dans l'une des deux parties de base 204 et 206 Celles-ci sont maintenues par un axe 208 ayant une bande 210 de contact et un écrou 212 Les parties de base

204 et 206 ont des bossages solidaires 214 et 216 qui ser-

rent une lame bimétallique en M 218 Celle-ci peut être exac-

tement identique à la lame 172 des figures 8 et 9, et elle comporte une feuille métallique repliée 220 Une lame 222

de contact est fixée à un contact 224, le montage étant-iden-

tique à celui des éléments correspondants des figures 8 et 9.

Lors du fonctionnement du mode de réalisation de

la figure 10, le métal de plus grand coefficient de dilata-

tion thermique se trouve du côté du contact 224 A tempéra-

ture suffisamment faible, la lame 218 et le contact 224 sont en contact comme représenté Lorsque la température augmente,

la lame se déplace vers sa position centrale Lorsque la tem-

pérature continue à augmenter, la lame dépasse la position

centrale et elle est déclenchée et vient au contact du bouton-

poussoir 202 Lorsque la lame est au contact de ce bouton, elle ne revient pas automatiquement à sa position d'origine lors du refroidissement à la température originale car la force nécessaire à son rappel au 2 tdelà de la position centrale dépasse celle qui est obtenue d'après les caractéristiques

de fléchissement thermique de la lame Le réarmement du com-

mutateur est assuré par enfoncement mécanique du bouton-

poussoir. Dans les modes de réalisation des figures 8 à 10, la réponse thermostatique dépend de la température de la

lame Le cas échéant, cette température peut être la tempéra-

ture ambiante, à l'endroit oỉ se trouve le commutateur Dans une variante, comme la lame fait partie du circuit électrique reliant la lame 186 (ou 222) de contact à la bande 194 (ou 210), de la chaleur peut être dégagée dans la lame par circulation d'un courant dans celle-ci La quantité de chaleur dégagée par le courant dans la lame est fonction de sa résistance

19 à 513434

ohmique qui dépend aussi des métaux choisis pour la lame et

des-dimensions matérielles.

Dans les différents modes de réalisation de

l'invention décrits précédemment ainsi que dans d'autres va-

riantes évidentes, toutes les caractéristiques du mécanisme

à déclenchement brusque à lame en M, décrites dans les bre-

vets précités, sont conservées Il s'agit en particulier des propriétés suivantes: ( 1) la durée est très longue étant donné la

durabilité des différents éléments et la répartition conve-

nable des contraintes pendant le fonctionnement, si bien que les ruptures par fatigue sont minimales ( 2) la fabrication est peu codteuse du fait de la simplicité et du petit nombre d'éléments, si bien que l'invention est encore améliorée par la simplification du montage d'un petit nombre d'éléments plats, et grâce à la -mise automatique sous contrainte réglée de la lame lors de l'exécution du montage; ( 3) le courant électrique transmis peut être très élevé, et les paramètres électriques nominaux, pour une dimension donnée de commutateur, peuvent être importants, si bien que des pressions élevées de contact peuvent être

maintenues jusqu'au moment du déclenchement brusque du com-

mutateur; ( 4) la force ou le déplacement nécessaire est faible si bien que la manoeuvre est très sensible; ( 5) les rebonds de contact lors de la fermeture sont faibles ou nuls, surtout dans les modes de réalisation tels que celui des figures 1 et 2, dans lesquels les contacts ou les butées ne sont pas coaxiaux, comme décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique NO 4 032 734;

( 6) la séparation des contactsest importante pen-

dant l'ouverture, si bien que la capacité de coupure de cou-

rent est élevée.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1 Mécanisme à déclenchement brusque, du type qui comporte une lame sensiblement plane ( 14) de matière

élastique ayant deux branches ( 16) et des parties < 20) soli-

daires des branches et ayant des bords ( 28) placés en regard, ledit mécanisme étant caractérisé en ce qu'il comprend une base qui comporte deux organes( 30, 32, destinés à être fixés l'un à l'autre en position ajustée, la base ayant un dispositif de positionnement ( 46, 58, 86) disposé entre lesdits organes et entre les bords opposés de

la lame, le dispositif de positionnement étant formé de ma-

nière que, lorsque lesdits organes sont rapprochés vers leur position ajustée, le dispositif de positionnement assure le positionnement, l'écartement et le serrage desdits bords tout en mettant la lame sous contrainte, si bien qu'u-e partie de celle-ci a deux position stables et une position intermédiaire centrale, et

un dispositif de butée ( 74) supporté par rap-

port à la base en position telle qu'il est au contact de la lame lorsque celle-ci est entre l'une de ses positions stables

et la position centrale.

2 Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame est une feuille bimétallique ( 172, 218 I.

3 Mécanisme selon l'une des revendications 1

et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif ( 208) de retenue de la lame afin qu'elle ne puisse pas dépasser la

position centrale.

4 Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé.

en ce qu'il comprend un dispositif de manoeuvre ( 82) destiné

à appliquer une force de commande à la lame avec une amplitu-

de suffisante pour que la lame soit déclenchée élastiquement

au-delà de la position centrale.

Mécanisme selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de position-

nement ( 86) est destiné à assurer la fixation des deux organes

l'un sur l'autre.

6 Mécanisme selon l'une quelconque des revendica-

21 2513434

tions 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de position-

nement comporte deux éléments ( 46, 58) qui dépassent chacun de l'une des parties de base vers la lame, les extrémités

libres étant serrées entre ces éléments.

7 Mécanisme selon la revendication 6, caracté- risé en ce que le dispositif de positionnement comporte des

manchons ( 46, 58) et un axe ( 86) passant dans les manchons.

8 Mécanisme selon la revendication 7, caractéri-

sé en ce que l'axe a des tronçons ( 92, 96) de diamètres dif-

férents, le manchon ayant des dimensions telles que la lame est placée sur le troncon de plus grand diamètre lorsque

les organes sont fixés l'un à l'autre.

9 Mécanisme selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le dispositif de butée ( 74) est un contact

électrique.

Mécanisme selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le dispositif de butée est une bande ( 62) d'une matière élastique supportée par la base et disposée entre les parties de base, la bande étant une partie ( 76)

disposée de manière qu'elle exerce une force suffisante de rap-

pel pour que la lame soit déclenchée élastiquement au-delà

de la position centrale.