FR2663781A1 - Contacteur electrique sensible a la pression a commutation brusque. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un contacteur électrique sensible à la pression du type comprenant de façon connue en soi un module de contact (300) et un module de commande (200) actionnés par un fluide sous pression et muni d'un organe de rappel (240) caractérisé par le fait que le module de contact (300) comprend une rondelle cloquante bistable (330).

Description

La présente invention concerne le domaine des contacteurs électriques sensibles à la pression.

On a déjà proposé de nombreux contacteurs électriques sensibles à la pression. Ceux-ci comprennent généralement un module de contact et un module de commande actionné par la pression. Le module de contact comprend généralement deux contacts fixes et un élément de contact mobile en regard des contacts fixes pour relier sélectivement ceux-ci. Le module de commande comprend généralement un actionneur, tel qu'un piston ou une membrane, soumis à la pression à contrôler, un ressort de rappel qui sollicite l'actionneur à l'encontre de ladite pression et transforme la pression en déplacement, et des moyens associés à l'actionneur qui agissent sur le contact mobile du module de contact pour modifier l'état de celui-ci, lorsque la pression à contrôler dépasse un seuil déterminé.

Un contacteur électrique de pression du type précité est décrit et représenté par exemple dans le document FR-A-2618595.

La figure 1 annexée est identique à la figure 1 du document précité FR-A-2618595.

Le contacteur électrique connu représenté sur la figure I annexée comprend un corps 10 formé par assemblage d'un fourreau médian 11, d'un embout 12 et d'un chapeau 13. L'emnbout 12 est muni d'un alésage axial traversant 14 qui reçoit la pression à contrôler.

Le module de commande comprend un piston 20 muni d'un joint annulaire 22 sur sa périphérie et associé à un jeu de rondelles de type
Belleville 24. Le jeu de rondelles de type Belleville 24 sollicitent le piston 20 vers l'alésage 14. Les rondelles de type Belleville servent ainsi de ressort de rappel.

Le module de contact comprend deux broches 30, 32 électriquement conductrices, fixes, portées par le chapeau 13, deux éléments électriquement conducteurs 34, 36 respectivement en contact avec les broches 30, 32 et un élément de contact mobile 38, porté par le piston pour relier sélectivement les éléments 34, 36 selon la position axiale du piston 20 dans le corps 10.

Les contacteurs connus du type précité ont déjà rendu de grands services.

La présente invention a cependant pour but de perfectionner ceux-ci en proposant une nouvelle structure de contacteur électrique sensible à la pression présentant une commutation brusque.

Ce but est atteint selon la présente invention grâce à un contacteur électrique sensible à la pression, du type comprenant de façon connu en soi un module de contact et un module de commande actionné par un fluide sous pression et muni d'un organe de rappel caractérisé par le fait que le module de contact comprend une rondelle cloquante bistable.

Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, le contacteur comprend en outre un élément apte à opérer une précontrainte de la rondelle cloquante et à régler cette précontrainte.

Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, la rondelle cloquante est bimétallique pour être sensible à la température du fluide environnant.

D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titres d'exemples non limitatifs et sur lesquels - la figure 1 précédemment décrite représente une vue schématique en coupe axiale d'un contacteur électrique sensible à la pression conforme à l'état de la technique, - la figure 2 représente une vue similaire en coupe axiale d'un contacteur électrique conforme à un mode de réalisation de la présente invention, dans un premier état, correspondant à l'application d'une pression supérieure à un seuil sur le contacteur, - la figure 3 représente une vue similaire en coupe axiale du même contacteur conforme à la présente invention dans un second état correspondant à l'application d'une pression inférieure à un seuil sur le contacteur, et - la figure 4 représente une vue similaire en coupe axiale d'un contacteur conforme à une autre variante de réalisation de la présente invention, dans ledit premier état correspondant à l'application d'une pression supérieure à un seuil sur le contacteur.

Le contacteur conforme à la présente invention représenté sur les figures 2 et 3 annexées comprend un corps 100 qui loge un module de commande 200 et un module de contact 300. Le corps 100 est généralement symétrique de révolution autour d'un axe 101. Le corps 100 est formé d'un boîtier 110 et d'un chapeau 130.

De préférence, le boîtier 110 est réalisé en métal. I1 comprend un fourreau 111 prolongé d'un embout 120.

Le fourreau 111 définit une chambre interne 112 qui loge le module de commande 200. Le fourreau 111 est ouvert à l'opposé de l'embout 120. Le fourreau 111 est fixé sur le chapeau 130, de préférence par sertissage, au niveau de son contour d'ouverture comme représenté sur la figure 2 en 113.

De préférence, la surface interne du fourreau 111 et par conséquent la chambre interne 112 du fourreau sont étagées. Plus précisément, selon le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 2, la surface interne 114 du fourreau 111 définit trois décrochements 115, 116, 117 dirigés vers le contour d'ouverture 113 du fourreau, c'est-à-dire à l'opposé de l'embout 120.

Le décrochement 115 est le plus proche du fond de la chambre 112, c'est-à-dire le plus proche de l'embout 120. Le décrochement 117 est le plus proche du contour d'ouverture 113 du fourreau 111. Enfin, le décrochement 116 est situé entre les deux décrochements 115 et 117 précités.

L'embout 120 qui prolonge le fourreau 111 présente une plus faible section que celui-ci. L'embout 120 est muni d'un canal axial traversant 121. Le canal 121 débouche dans la chambre 112 du fourreau 111. Ainsi le canal 121 permet d'appliquer le fluide dont la pression est à contrôler à la chambre interne 112 du fourreau 111.

De préférence, pour permettre la fixation du contacteur sur une paroi de l'enceinte logeant le fluide à contrôler, l'embout 120 est muni, sur sa surface extérieure 122, au moins sur une partie de sa longueur, d'un filetage 123.

Pour permettre le serrage du contacteur dans un taraudage correspondant, de préférence, une partie au moins de la surface extérieure 118 du fourreau 111 est non symétrique de révolution autour de l'axe 101, par exemple de section hexagonale.

De préférence le boîtier 110 est réalisé en métal alors que le chapeau 130 est réalisé en matériau électriquement isolant, très avantageusement en matière plastique.

Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 2, le module de commande 200 comprend essentiellement une membrane 210, un piston 220, un contre-piston 230 et un organe de rappel 240.

La membrane 210 est disposée transversalement à l'axe 101 du contacteur. Sa section droite, considérée transversalement à l'axe 101 est sensiblement complémentaire de la section droite de la chambre interne 112 du fourreau définie entre les deux décrochements 115 et 116. La périphérie extérieure de la membrane 210 est pincée entre le décrochement 115 et une bague 130 chassée dans la chambre 112 et reposant contre le décrochement 116. La bague 130 est avantageusement réalisée en acier.

La membrane 210 assure l'étanchéité entre le volume interne de l'enceinte à contrôler qui communique avec le canal 121 et les éléments de commande et de contact situés entre ladite membrane 210 et le chapeau 130.

La membrane 210 est avantageusement réalisée de façon connue en soi en butadiene nitrile acrylique.

Le piston 220 est de préférence réalisé en acier.

Il est centré dans la bague 130 précitée. De préférence, le piston 220 est formé d'un disque 222 prolongé en direction du chapeau 130 par un doigt central 224.

Le disque 222 du piston 220 est placé dans la bague 130 pour assurer le centrage du piston 220. Le disque 222 repose par ailleurs contre la face 211 de la membrane 210 opposée au canal 121.

Le contre-piston 230 est placé entre le piston 220 et le chapeau 130.

Le contre-piston 230 comprend essentiellement un corps généralement cylindrique 232 centré sur l'axe 101 et muni d'une bride annulaire extérieure en saillie 234.

Le corps 232 est muni d'un alésage 236 qui débouche sur la surface arrière 237 du contre-piston dirigé vers le piston 220. L'alésage 236 est complémentaire du doigt 224. Ainsi le doigt 224 du piston 220 peut être chassé dans l'alésage 236 du contre-piston 230.

De préférence, le contre-piston 230 est réalisé également en métal.

Une seconde bague 140 reposant contre le décrochement 117 est chassée dans la chambre interne 112 du fourreau 111. L'organe de rappel 240 est intercalé entre la surface arrière 141 de la bague 140 dirigée vers la membrane 210 et la surface avant 223 du disque 222 formé sur le piston 220.

Plus précisément, selon le mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure 2, l'organe élastique 240 est formé d'une pluralité de rondelles élastiques de type Belleville. Les rondelles de type Belleville 240 sont engagées sur le corps cylindrique 232 du contre-piston 230 entre la bride 234 et le disque 222. Ainsi les rondelles de type Belleville 240 sont centrées sur l'axe 101 du contacteur. De façon connue en soi les rondelles de type Belleville sont de préférence montées tête bêche, c'est-à-dire avec leur cambrune en sens alterné.

Plus précisément encore, de façon connue en soi, les rondelles de type Belleville sont réparties en groupe, par exemple en groupe de trois, au niveau d'un même groupe les rondelles 240 ayant leur cambrune dans un sens identique, et les cambrunes des rondelles étant alternées d'un groupe à l'autre.

Cette disposition des rondelles de type Belleville 240, connue en soi, permet d'adapter la caractéristique force/déformation du jeu de rondelles avec précision, y compris lors d'efforts importants.

La bague 140 présente un décrochement 142, dirigé vers la membrane 210. Le décrochement 142 est place en avant de la surface 238 de la bride 230 dirigée vers le chapeau 130. Ainsi, comme représenté sur la figure 2 le contre-piston 230 est centré sur l'axe 101 par l'intermédiaire de sa bride 234 guidée par la portion de la bague 140 située en arrière du décrochement 142. Par ailleurs, lorsque la pression du fluide à contrôler dépasse un seuil, le déplacement du piston 220 et du contre-piston 230 vers l'avant, c'est-à-dire en direction du chapeau 130 est arrêtée lorsque la surface avant 238 de la bride 230 vient reposer contre le décrochement 142 précité. Ainsi la bague 140 sert de bague de surpression limitant le déplacement du piston 220 et du contre-piston 230 associe.

Le module de contact 300 comprend essentiellement deux broches 310, 320 et une rondelle cloquante 330. Les deux broches 310, 320 et la rondelle cloquante 330 sont réalisées en métal afin d'être électriquement conductrices.

Les broches 310, 320 sont portées fixes par le chapeau 130.

Plus précisément le chapeau 130 est de préférence surmoulé sur les broches 310, 320. Chacune des broches 310, 320 a de préférence la forme générale d'un "L" composée d'une branche principale 312, 322 prolongée par une ailette 314, 324 généralement à angle droit.

Les branches 312, 322 s'étendent parallèlement à l'axe 101.

Elles sont diamétralement opposées par rapport à ce dernier. Les branches 312, 322 traversent une paroi transversale 132 du boîtier. Les ailettes 314, 324 sont placées du côté du boîtier 110, c'est-à-dire en regard de la rondelle cloquante 330. L'extrémité des broches 310, 320 accessibles à l'extérieur du chapeau 130 permettent un raccordement du contacteur avec un circuit d'exploitation.

Les ailettes 314, 324 s'étendent symétriquement à l'axe 101 dans un plan moyen orthogonal à celui-ci.

La rondelle cloquante 330 est fixée sur le contre-piston 230.

La rondelle cloquante 330 est placée entre les ailettes 314, 324 précitées et la surface avant 143 de la bague 140.

Selon le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 2, la rondelle cloquante 330 est fixée sur l'avant du contre-piston 230 à l'aide d'une vis 250. La tige filetée 252 de la vis 250 est engagée dans un alésage taraudé 239 centré sur l'axe 101 ménagée sur l'extrémité avant du contre-piston 230. La tête 254 de la vis 250 repose ainsi contre la surface avant 332 de la rondelle cloquante 330.

Un jonc torique 260 intercalé entre la surface avant 231 du contre-piston 230 et la surface arrière 334 de la rondelle cloquante 330 soutient celle-ci sur l'arrière.

La rondelle cloquante 330 est centrée sur l'axe 101 grâce à la vis 250. La vis 250 permet de régler la précontrainte de la rondelle cloquante 330. Le réglage de la précontrainte de la rondelle cloquante 330 à l'aide de la vis 250 pour obtenir le seuil de commutation souhaité peut être réglé avant sertissage du boîtier 110 sur le chapeau 130. Lorsque le réglage de la vis 250 est effectué, cette dernière est immobilisée à l'aide de tout moyen classique approprié, par exemple à l'aide d'une colle polymérisable.

Les rondelles cloquantes 230 sont bien connues en soi de l'homme de l'art. Elles sont formées généralement de rondelles embouties dans des feuilles de métal pour présenter une forme générale concave, par exemple tronconique. De telles rondelles cloquantes 330 présentent deux états stables correspondant à des concavités de la rondelle dirigée dans les directions respectivement opposées.

Le seuil de basculement entre les deux états stables de la rondelle est obtenu lors du franchissement d'un plan moyen perpendiculaire à l'axe de la rondelle.

Le contacteur électrique représenté sur les figures 2 et 3 annexées correspond à un contacteur destiné à détecter une baisse de pression sous un seuil déterminé.

Un tel contacteur peut être utilisé par exemple pour détecter une baisse de pression en dessous d'un seuil critique dans un circuit hydraulique tel qu'un circuit de freinage ou de suspension de véhicule automobile.

Le contacteur est représenté sur la figure 2 dans sa position de repos correspondant à une pression de fluide détectée supérieure au seuil critique. Par contre, le contacteur est représenté sur la figure 3 dans sa position de travail correspondant à une pression de fluide inférieure au seuil critique à détecter.

Le fluide dont la pression est détectée, appliqué au canal 121, tend à déplacer la membrane 210, le piston 220 et le contre-piston 230 associé en direction du chapeau 130. Inversement l'organe de rappel formé par les rondelles de type Belleville 240 exerce sur le piston 220 et la membrane 210 un effort antagoniste dirigé en éloignement du chapeau 130.

La position de la membrane 210 du piston 220 et du contre-piston 230 dans le fourreau 111 est donc définie par la pression du fluide par rapport à l'effort de rappel exercé par les rondelles de type Belleville 240.

En position de repos représenté sur la figure 2, la rondelle cloquante 330 a sa concavité dirigée vers le contre-pistopn 230 c'est-à-dire à l'opposé du chapeau 130 et des ailettes de contact 314, 324. La rondelle cloquante 330 repose par conséquent par sa périphérie interne contre la tête 254 de la vis de réglage de précontrainte 250. La rondelle cloquante 330 repose par sa périphérie externe sur la surface avant 143 de la bague 140. La rondelle cloquante 330 est par conséquent éloignée des broches 312, 322. Ces dernières ne sont pas reliées entre elles.

Si la pression du fluide à détecter tombe sous le seuil critique précité, la membrane 210, le piston 220 et le contre-piston 230 sont déplacés en rapprochement de l'embout 120 sous l'effet de la sollicitation des rondelles de type Belleville 240, comme représenté sur la figure 3.

I1 en résulte que la tête 254 de la vis 250 sollicite la rondelle cloquante 330 vers sa position instable de basculement.

Lorsque cette position est franchie, la rondelle cloquante 330 passe dans sa seconde position stable, concavité dirigée vers le chapeau 130 comme représenté sur la figure 3.

Dans cette position, la rondelle cloquante 330 repose par sa périphérie interne contre le jonc d'appui 260 et repose par sa périphérie externe comme représenté sur la figure 3 contre les ailettes 314, 324.

Les broches 312, 322 sont alors reliées par l'intermédiaire de la rondelle cloquante 330. La fermeture de l'interrupteur ainsi formée entre les broches 312, 322 permet de détecter la baisse de pression du fluide et de générer une alarme ou d'opérer tout autre action requise correspondante.

L'utilisation d'une rondelle cloquante dans le module de contact, selon la présente invention, permet une commutation brusque.

Par ailleurs, le contacteur conforme à la présente invention représenté sur les figures 2 et 3 peut supporter des pressions très élevées.

I1 autorise également un réglage précis du seuil de commutation grâce à l'utilisation de rondelles de type Belleville 240 pour former l'organe de rappel.

De préférence, comme représenté sur les figures annexées, les ailettes de contact 314, 324 prévues sur chacune des broches 310, 320 sont munies de bossages 315, 325 dirigés vers la rondelle cloquante 330 pour améliorer la qualité du contact électrique entre lesdites broches 310, 320 et la rondelle cloquante 330.

La rondelle cloquante 330 peut être réalisée à l'aide de tous matériaux classiques appropriés connus de l'homme de l'art, par exemple mais non exclusivement à l'aide de bronze.

Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, la rondelle cloquante 330 peut être formée d'une rondelle bimétallique dont les deux métaux présentent des coefficients de dilatation différents afin de présenter, de façon connue en soi, un seuil de basculement variable en fonction de la température.

Dans ce cas, le contacteur électrique conforme à la présente invention permet de détecter également une élévation au-delà d'un seuil critique de la température du fluide : il délivre un signal dès que l'un des paramètres, pression ou température, franchit son seuil critique.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit.

Par exemple, comme représenté sur la figure 4, la vis de réglage 250 engagée dans un alésage taraudé 239 ménagé dans le contre-piston 230 peut être remplacée par un écrou 256 engagé sur un goujon fileté 258 formé sur l'extrémité avant 231 du contre-piston 230.

Par ailleurs, on peut envisager de supprimer la membrane d'étanchéité 210 et d'appliquer directement la pression de fluide à détecter sur la face arrière du piston 220, en munissant celui-ci d'un joint annulaire sur sa périphérie comme connu en soi de l'homme de l'art et représenté par exemple sur la figure 1.

Les contacteurs électriques représentés sur les figures 2 à 4 ferment leur contact lors d'une baisse de pression.

Bien entendu la structure des broches de contact 310, 320 sera aisément adaptée par l'homme de l'art pour obtenir une fermeture du contact, si cela est souhaité, en cas de franchissement à la hausse d'un seuil critique de pression.

On notera également que l'utilisation d'une rondelle cloquante 330 dans le module de contact, comme préconisé par la présente invention, permet d'obtenir un intercontact supérieur à celui obtenu dans les dispositifs connus antérieurs.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Contacteur électrique sensible à la pression du type comprenant de façon connue en soi un module de contact (300) et un module de commande (200) actionnés par un fluide sous pression et muni d'un organe de rappel (240) caractérisé par le fait que le module de contact (300) comprend une rondelle cloquante bistable (330).

2. Contacteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un élément (250, 256) apte à opérer une précontrainte de la rondelle cloquante (330) et à régler cette précontrainte.

3. Contacteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la rondelle cloquante (330) est bimétallique pour être sensible à la température du fluide environnant.

4. Contacteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le module de commande (200) comprend un piston (220) guidé à déplacement dans un corps (100) de contacteur et associé à un élément d'étanchéité (210).

5. Contacteur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'élément d'étanchéité est formé d'une membrane (210).

6. Contacteur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'élément d'étanchéité est formé d'un joint d'étanchéité annulaire placé sur le piston 220.

7. Contacteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'organe de rappel (240) est formé d'un jeu de rondelles

Belleville.

8. Contacteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comprend une bague de surpression (140) limitant le déplacement du piston (220) dans le cas d'une élévation de pression.

9. Contacteur selon l'une des revendications I à 8, caractérisé par le fait que le module de contact (300) comprend deux broches électriquement conductrices (310, 320) placées en regard de la rondelle cloquante (330).

10. Contacteur selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu un chapeau (130) en matériau électriquement isolant est surmoulé sur les deux broches (310, 320).

11. Contacteur selon l'une des revendications 8 et 9 prises en combinaison, caractérisé par le fait que la rondelle cloquante (330) est placée entre les broches électriquement conductrices (310, 320) et la bague de surpression (140).

12. Contacteur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'un jonc (260) est placé entre le piston (220) et la rondelle cloquante (330).

13. Contacteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément apte à opérer une précontrainte de la rondelle cloquante est formé d'une vis (250) servant également à fixer la rondelle cloquante (330) sur le piston (230).

14. Contacteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément apte à opérer une précontrainte de la rondelle cloquante (330) est formé d'un écrou (256) engagé sur un goujon (258) formé sur le piston (230).

15. Contacteur selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que la rondelle cloquante est bimétallique dont les deux constituants présentent des coefficients de dilatation différents.